大桥勘察报告

大沟河大桥(k6+350—k6+830) 工程地质勘察报告

1、前言

1.1工程概况

受甲方委托，我单位承担了薛家湾大路煤电铝一体化基地至新区连接线城市快速路大沟河大桥(k6+350—k6+830)的工程地质勘察工作。

图1 拟建桥梁位置示意图

拟建桥梁场地位于准格尔旗薛家湾大路新区西沟村东北侧大沟河两岸。具体位置见附图1工程地质平面图。

拟建大沟河大桥由内蒙古城市规划设计院有限公司负责设计工作。根据设计单位提供的桥梁设计资料，拟建大沟河大桥全长约487米，桥梁上跨大沟河，宽37.5米（2米人行道+3米硬路肩+3x3.75米机动车道+0.5米路缘带+0.5米防撞墙+3米中央分隔带+0.5米防撞墙+0.5米路缘带+3x3.75米机动车道+3米硬路肩+2米人行道），分为左右两幅。

桥梁全长共设四联，即4x30m+4x30m+4x30m+4x30m；上部结构采用后张法预应力混凝土简支T梁，桥面连续；下部结构采用柱式桥墩，钻孔灌注桩基础，桥台采用钻孔灌注桩基础，桩基接盖梁的结构形式。桥梁平面位于R=1600m的左偏圆曲线上，纵断面纵坡-0.38%，墩台等角度布置，与平曲线法线夹角30°。

桥中心桩号K6+590。

1.2 勘察目的

（1）查明有无影响拟建桥梁场地稳定性的不良地质作用，并就其对工程的影响作出分析与评价。

（2）查明拟建场地范围内地质构造、地层岩性特征及各层岩土体的物理力学性质。

（3）查明拟建场区含水地层的岩性、赋水（或储水）构造、裂隙等水文地质

条件。

（4）提供与桥梁场地和地基有关的抗震设计基本条件。

（5）提供在安全前提下合理的地基基础方案、基础工程设计与施工方面的技术建议以及岩土工程技术参数，以满足施工图设计的需要。

1.3遵循的技术标准

本次工程地质勘察所遵循的技术标准包括：

行业标准《公路工程地质勘察规范》(JTJ 064－98)；

行业标准《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63－2007)；

国家标准《岩土工程勘察规范》(GB 50021－2001)（2009版）；

国家标准《建筑抗震设计规范》(GB 50011－2010)；

国家标准《中国地震动参数区划图》(GB 18306－2001)；

行业标准《公路桥涵施工技术规范》(JTJ TF50－2011)；

行业标准《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004－89) 等。

1.4勘察工作量

根据桥梁设计条件，共设计勘探钻孔17个，孔深25.00 ～40.00m，受场地条件限制，部分钻孔位于河谷两侧陡坡位置，钻机无法就位。本次勘察实际完成钻孔12个，累计进尺405.0m，钻机采用DPP100-3E汽车钻机、SYSH-SDZ80山地钻，泥浆护壁钻进工艺。具体完成工作量如表1：

图2 现场钻探施工照片

勘察工作量一览表表1 勘察项目单位数量技术要求备注

钻孔

钻孔总数个12

钻探每次进尺控制在0.50-1.00

米，及时描述记录地层;冲孔清

底,进行取样及标贯、重型动力

触探工作。

钻探总进尺米395.0

采用DPP100-3E汽车钻机与

SYSH-SDZ80山地钻，泥浆护

壁的钻进工艺进行钻探施工。

取样

原状样组21

岩样采用岩心钻头采取，土样

采用厚壁取土器重锤击法采取

扰动样组16

水样件 2

原位

测试

标准贯入试验(N) 次19 按规范标准要求的自动脱钩落

锤，贯入器要求完好无损。

重型动力触探试

验(N63.5)

次 5

室内

试验

颗粒分析项16

筛分法·比重计法(六偏磷酸钠

分散剂)。

一般性物理力学

指标

项105 按国家标准进行。

休止角项17

自然单轴抗压强

度

项21 采用快速法按国家标准进行。

勘察

报告

文字部分份 4 按CECS99:98标准执行

1.5勘察进程

（1）野外勘探：2012年03月25日—2012年04月09日

（2）室内试验：2012年04月10日—2012年04月13日

（3）资料整理：2012年04月14日—2012年04月16日

（4）提交报告：2012年04月20日

1.6勘察质量评述

（1）野外钻探：使用DPP100－4D型汽车钻机1台和SYSH-SDZ80山地钻1台，每台钻机配备一名工程技术人员进行野外编录和质量把关，并将当天的资料汇总，同时制定第二天的具体工作方案。如有特殊情况及时汇报，现场制定处理措施。钻探采用回转钻进泥浆护壁的工作方法，严格控制回次进尺，做到变层即取样，不变层按规范定深取样，对各地层进行现场原位测试（标准贯入试验、重型动力触探试验），同时在代表性地层取原状土样、扰动土样进行室内土工试验。综合评价建设场地的工程地质条件。岩样采用岩心钻头采取，土样采用厚壁取土器重锤击法采取，及时封存及时送样，确保取样质量。现场标准贯入试验按规范标准规格63.5kg自动脱钩落锤，贯入器要求完好无损。

（2）资料整理：各成果图表、数据统计系采用理正GICAD(8.5版)计算机软件输出，报告采用“三审”制度审核，确保所提交勘察成果资料内容详实、结论合理、数据真实准确。

图3 现场取样照片

2、区域地质背景及气象资料

2.1区域地质构造概况7

本勘察区位于鄂尔多斯向斜盆地东缘，鄂尔多斯盆地是中生代形成的内陆拗陷盆地，自晚石炭纪始，表现为持续的升降运动，自侏罗纪末期一直隆起，遭受剥蚀，形成鄂尔多斯高原隆起区。东南缘表现为准格尔地块，区域地貌特征为侵蚀中低山及山区冲洪积河谷，准格尔地块区域介于银—呼裂谷系与汾—渭裂谷系之间。两大断裂系距本区60—90公里，地块内沉积了巨厚的中生代及新生代地层，自新生代以来，构造变动微弱，无区域性断裂分布，构造形迹仅以层理及表层风化裂隙为主。区域构造属稳定区。

鄂尔多斯准格尔旗有记载以来，未发生过破坏性地震，仅发生过2—5级地震，据本次勘察资料显示，本场地第三系、白垩系地层分布巨厚，对一般工程建筑场地的稳定性无影响。

2.2区域地震概况

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011—2010）查得，准格尔旗建筑抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第三组。

2.3气象资料

本地区属于鄂尔多斯高原介于内蒙古高原和黄土高原之间，薛家湾镇属于典型的中温带大陆性气候，光照充足，四季分明，高岭土矿。气候特点为：冬季漫长寒冷，夏季炎热短促，春秋气温变化剧烈。降水量少，主要集中在夏秋季节。年日照时间为3000小时以上。全年平均气温6.2℃～8.7℃，1 月份平均气温在-12.9℃～-10.8℃，极端最低气温-32.8℃,7月份平均气温25℃～29℃，极端最高温度39℃；无霜期145天；年降水量为400毫米左右。境内受季风影响，夏季多偏南或偏东风，晚秋至次年早春多西北风。因近地面受涡流状湍流及地形的影响，亦常出现不定向风。风沙大，年风沙日数35～60天，最多可达89天，其中大风日数一般在半月以上。境内地表沟谷发育，沟纹密布，河网密度为0.25公里/平方公里。北部、东部及东南有黄河过境197公里。地表径流均属黄河水系，除呼斯太河常年有水外，大都为季节性河流，以大气降水补给为主。

3、场区工程地质条件

3.1地形地貌

本工程在区域上位于薛家湾大路新区境内，薛家湾镇地貌复杂，地质构造简单，总体构造属鄂尔多斯单翼向斜。在古老的前震旦系基础上，分布了从震旦系到第四系很厚的沉积物，地层沉积较全。除个别地区有角度不整合接触外，各个时代地层一般均为连续沉积或假整合接触。具有沉积回旋和区域不整合的特征，境内地层基本可分为印支期、燕山期、喜马拉雅期三个构造地层。

大陆新区整体地貌为丘陵隐伏剥蚀冲沟，该场地微地貌为山间河谷地貌。场地地形起伏较大，勘探期间测得的勘探点处地面标高为1100.86～1138.17m，最大高差37.31米。

图4 地形地貌照片

3.2地层岩性

根据地质调查及本次勘探结果，在最大控制深度40.0米的范围内，根据成因类型，场地土层主要由第四纪冲洪积层砾砂（Q4al+pl）和风积层粉砂（Q4eol）组成，颜色以黄色、黄褐色为主。下伏基岩为白垩系（K2）砂岩及泥岩，颜色以棕红色和青灰色为主，局部呈灰白色。从整体上看，地层分布较均匀。

根据场地地层成因类型及岩性特征的不同，将钻探揭露深度范围内的地层自上而下划分为4大层，现将各地层岩性特征和埋藏分布特征分述如下：

①粉砂：黄色，稍密—中密，稍湿，层厚29.00—38.6米，该层在场地内分布连续。表层30cm范围含植物根系。

现场标准贯入试验击数N=10—21击。

标准贯入试验修正后平均击数N=11.8击。

①1砾砂：黄褐色，稍密，稍湿—饱和，颗粒级配良好，为河床相冲洪积层，

层厚1.30—4.50米，该层在场地内分布不连续，仅在河床范围内出露。

现场标准贯入试验击数N=18—27击。

标准贯入试验修正后平均击数N=20.5击。

②泥岩：棕红—灰绿色，局部风化为粉质粘土及粘土，硬塑—坚硬，该层分布连续，夹有砂岩薄层及透镜体。钻进较困难，岩芯呈短柱状。泥质结构，层理构造，层理面近乎水平，泥质胶结，胶结程度较差-差，岩体风化等级为全风化，属极软岩，岩体较破碎，岩体基本质量等级划分为V类。层顶深度1.30—29.00米，层底深度12.00—39.60米，层厚10.40—12.50米，该层在场地内分布基本连续，仅在部分钻孔中缺失。其物理力学指标见表2。

现场标准贯入试验击数N=24—35击。

标准贯入试验修正后平均击数N=24.0击。

表2 ②泥岩层物理力学性质参数表

地层编号岩

土

名

称

统计

项目

取值

方式

天然含

水量

W(%)

质量

密度

(g/cm3)

土粒比

重Gs

液性

指数

I L

压缩

系数

α0.1-0.2

压缩

模量

E s0.1-0.2

自然抗

压强度

f∝

(MPa)

②

泥

岩统计个数

8 8 8 8 8 8 8 最大值

19.3 2.01 2.74 0.39 0.299 10.71 1.27 最小值

16.8 1.95 2.70 0.07 0.151 5.42 0.09 平均值

17.7 1.98 2.73 0.26 0.222 7.75 0.57 标准差

0.827 0.023 0.012 0.125 0.058 2.138 0.340 变异系数

0.047 0.011 0.004 0.478 0.261 0.276 0.596 修正系数

1.032 0.992 0.997 1.323 1.176 0.814 0.598 标准值18.2 1.97

2.72 0.35 0.262 6.30 0.34

注：⑴其余指标见后附物理力学性质统计表；⑵岩石试样较完整；

该层泥岩饱和抗压强度值为0.00Mpa，自然单轴抗压强度值为

0.09—1.27Mpa；根据已有区域地质资料，全风化泥岩内摩擦角22度，粘聚力

65KPa。

③全风化—强风化砂岩：黄褐—灰绿色，局部为灰白色，矿物成份以石英、长石为主，砂质结构，层理构造，层理面近乎水平，泥质胶结，胶结程度较差-差，岩体风化等级为全风化至强风化，遇水易产生软化崩解，属硬质岩，岩体破碎，钻进较容易，岩芯呈碎块状，岩体基本质量等级划分为V类。该层在场地内分布连续稳定，层顶深度12.00—39.60米，层底深度21.00—22.00米，层厚5.90—9.30米，该层分布连续，层位不稳定，层厚变化较大。根据已有区域地质资料，全风化至强风化砂岩自然单轴抗压强度1.83—7.12 MPa，饱和抗压强度0.00 MPa，天然重度23.00kN/m3。

现场标准贯入试验击数N=37—61击。

标准贯入试验修正后平均击数N=35.3击。

④泥岩：棕红—灰绿色，该层分布连续，夹有砂岩薄层及透镜体。钻进较困难，岩芯呈短柱状。泥质结构，层理构造，层理面近乎水平，泥质胶结，胶结程度较差-差，岩体风化等级为全风化至强风化，属极软岩，岩体较破碎，岩体基本质量等级划分为V类。层顶深度21.00—22.00米，本次勘察未揭穿该层，最大揭露厚度3.00—4.00米。该层在场地内分布基本连续，仅在部分钻孔中缺失。其物理力学指标见表3。

表3 ④泥岩层物理力学性质参数表

地层

编号

岩

土

名

称

统计

项目

取值

方式

天然含

水量

W(%)

质量

密度

(g/cm3)

土粒比

重Gs

液性

指数

I L

压缩

系数

α0.1-0.2

压缩

模量

E s0.1-0.2

自然抗

压强度

f∝

(MPa)

④泥统计个数8 8 8 8 8 8 8

岩

最大值24.1 2.11 2.75 0.24 0.304 10.05 1.65 最小值19.6 2.03 2.73 0.02 0.161 5.31 0.81 平均值21.6 2.07 2.74 0.12 0.223 7.52 1.22 标准差 1.329 0.029 0.007 0.065 0.046 1.554 0.258 变异系数0.062 0.014 0.003 0.538 0.206 0.207 0.211 修正系数 1.042 0.991 0.998 1.364 1.139 0.860 0.857 标准值22.5 2.05 2.74 0.16 0.254 6.47 1.05

注：⑴其余指标见后附物理力学性质统计表；⑵岩石试样较完整；

该层泥岩自然单轴抗压强度值为0.09—1.27Mpa，饱和抗压强度值为0.00Mpa；根据已有区域地质资料，内摩擦角29度，粘聚力53KPa。

有关地层的分布概况及特征描述参见“工程地质剖面图”与“物理力学性质统计表”。

4、水文地质条件

4.1、地下水类型及埋藏条件

据钻探揭露：勘察场地内出露的地下水为潜水。

潜水主要赋存于第①1砾砂层中，为强透水含水层，渗透系数为80—100m/d，稳定水位高程1100.36（勘察期间），该层水对本工程影响较大。

4.2、潜水地下水动态特征

场地内潜水的赋存、运移规律主要受地形、地貌条件及地层岩性的控制，地下水水质良好，稳定水位在自然地面下-0.2～-1.5米（勘察期间），稳定水位高程为1099.57～1100.73米（勘察期间），其补给主要靠山间河流补给、大气降水入渗补给，排泄方式以径流排泄为主，地面蒸发为辅。其动态特征随河流水位及季节变化，一般来说，春、冬季为枯水期，水位会有所下降，夏、秋季为丰水期，水位会有所上升，年变化幅度约0.50米。

4.3、潜水水化学特征

该项目部分基础位于地下水位以下，根据《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009年版）规定，需取水样作腐蚀性评价。根据本次工程现场钻孔取样化验结果及在本地区工程经验，并考虑地下水水位变幅的影响，地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀性评价如下：

1）环境类型水对混凝土结构腐蚀评价：场地类型为Ⅰ类，具有微腐蚀性；

2）受地层渗透影响水对混凝土结构腐蚀性评价：场地地层渗透性类型为A型，腐蚀性等级为微腐蚀性；

3）水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价：属于干湿交替场地类型，腐蚀性等级为微腐蚀性。

综合评价地下水的类型为碳酸钙镁型水(HCO3—Ca—Mg），该场地内地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋存在微腐蚀性。

具体测试结果见附表12：水质检测报告。

4.4场地土的腐蚀性评价

根据本次工程现场钻孔取土样化验结果及在本地区工程经验，场地土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋腐蚀性评价如下：

1）环境类型土对混凝土结构腐蚀评价：场地类型为Ⅰ类，具有微腐蚀性。

2）受地层渗透影响土对混凝土结构腐蚀性评价：场地地层渗透性类型为A 型，腐蚀性等级为微腐蚀性。

3）土对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价：土对钢筋混凝土中钢筋的腐蚀性类型为A型，腐蚀性等级为微腐蚀性。

综合评价场地土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中钢筋存在微腐蚀性。

具体测试结果见附表13：土壤易溶盐分析报告。

5、不良地质作用及特殊性岩土

在拟建桥梁勘察场地范围内，未发现影响工程的不良地质现象及特殊性岩土，施工时可不予考虑。

6、地震动基本条件

6.1 地震影响基本参数

根据《中国地震动参数区划图》（GB 18306－2001）、《建筑抗震设计规范》（GB 50011－2010），拟建场区的抗震设防烈度为7度，设计基本地震动加速度（50年超越概率10％所对应的峰值加速度）值为0.10g。

6.2 场地土类型

根据《公路工程抗震设计规范》(JTJ 004－89)，结合本地区已有地质资料，综合判别拟建场区场地土类型整体上为Ⅱ类场地土，属中硬场地土。

6.3 关于抗震设计参数

由于拟建桥梁场地地质条件较复杂，不同桥墩处的岩石类型、覆盖层厚度、裂隙发育情况差异较大，因此建议按照不同桥墩处钻孔所揭示的地层条件并参照有关规范经综合分析后确定场地桥梁抗震设计的有关参数。

7、地基基础方案及相关建议

根据区域地质背景及本次勘察所揭示的场地地质条件，拟建桥梁场地不存在影响场地整体稳定性的不良地质作用。针对目前已知的拟建桥梁的设计条件，提供如下的地基基础方案及相关技术建议。

7.1灌注桩方案（针对所有墩台）

采用本基础方案时，综合工程地质条件，建议在地基承载力设计估算时，参照表4中的数值选用。

各土层地基承载力及桩基参数推荐值表4

单元土体编号及名称

地基承载力基本容许值

[σ0](KPa) 钻孔桩桩周土极限摩阻力值

τi(KPa)

①粉砂（Q4al）140 50

①1砾砂(Q4al) 260 150

②泥岩240 100

③砂岩280 140

④泥岩260 110

相关建议：

(1) 设计应根据具体设计条件并结合地层情况、地形条件确定不同墩位处的桩端控制标高，须充分考虑相邻桥墩的相互影响及地形影响问题，保证单桩轴向受压容许承载力及稳定性均能达到设计要求。

(2) 关于单桩轴向受压容许承载力[Ra]值及有关设计参数的选取，可参照本报告中提供的岩层特征、岩石破碎程度，结合桩型选择、施工方法及质量控制标准等，依据《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63－2007)中有关规定确定。

(3) 机械钻孔及桩基础施工时，应采取适宜工艺解决孔底沉渣排除问题，并妥善处理好泥浆的回收、再利用及排运、消纳问题，以满足有关环境保护的要求；若采用人工挖孔时，须设计安全、可靠的侧壁支（防）护措施，并尽量避免雨季施工，局部遇地下水时须妥善排除，保证安全施工。

(4) 结合桩型选择、施工条件、环境要求等选择适宜的成孔工艺，且加强施工过程的监控，保证施工安全，成孔后均应加强对桩端岩石的检查工作，经核查并清除不稳定岩石及沉渣（虚土）后才能成桩。

(5) 有关桩基工程的设计、施工、成桩质量的检测方案（如载荷试验、动测桩等）须按照《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTG D63－2007)及《公路桥涵施工技术规范》(JTJ TF50－2011)中有关规定执行。

(6) 建议考虑成桩后进行压桩试验和采用动测桩法按有关规范的要求抽样检测，以验证单桩竖向极限承载力是否满足设计要求及对桩身完整性进行检验，在施工计划中应为桩基检测工作留有充足时间。

7.2综合建议

(1) 设计时应充分考虑附近沟谷内季节性洪水冲刷对桥梁地基基础所造成的不利影响，并采取必要的防护措施。

(2) 根据目前已知的设计桥面高程，对于拟建桥梁桥台背面附近有填方的地段，设计须充分考虑到桥台背后填方对桥台基础的影响，建议填方前先清除桥头两侧坡地表层残坡积层，根据相关规范要求再将回填材料分层回填、压实。填方区域路基两侧及桥台区域应设置必要的挡土、坡面防护结构。

局部挖方区域，应结合挖方深度、地层岩性特征，采取适宜、安全的开挖方式（临时性边坡坡率一般可按1：1考虑），保证开挖后路基两侧边坡的稳定性。

(3) 墩台基槽（坑）开挖时，应合理安排施工工序，减少晾槽时间，加强基槽

侧壁变形的监测，保证基槽侧壁及周围山坡的稳定性。基坑开挖施工期间严禁在基坑上侧附近场地堆载及下方坡脚实施挖方工作，雨季施工应设置有效的坡面排水沟渠。

8、桥台边坡稳定性评价

在勘察范围内，河流左岸K6+650—K6+710段为山区河谷的谷坡，该段山坡上覆盖薄厚不等的风积砂层（Q4eol），下伏基岩为第三纪、白垩纪形成的泥岩、砂岩，该岩层未经过大的构造运动，层理面接近水平。岩层表层风化严重，部分风化为粘土及粉细砂。陡坡段上覆土层较薄，部分地段基岩直接裸露。河流左岸斜坡产状倾向131°∠31°，坡度较小，与岩层产状相交，坡体内无软弱夹层及岩体破碎带，边坡自立性较好，坡体稳定。

河流右岸K6+650—K6+710段谷坡较缓，坡面产状为倾向316°∠35°，该段山坡上覆盖薄厚不等的风积砂层（Q4eol），下伏基岩为第三纪、白垩纪形成的泥岩、砂岩，该岩层未经过大的构造运动，层理面接近水平。岩层表层风化严重，部分风化为粘土及粉细砂。陡坡段上覆土层较薄，部分地段基岩直接裸露。河流左岸斜坡与岩层产状相交，坡体内无软弱夹层及岩体破碎带，边坡自立性较好，坡体稳定。9、结论及建议

9.1桥位区水位稳定，尚未发现影响桥梁建设的不良地质现象及特殊岩土体，适宜大桥建设。

9.2基础形式可根据现场地质条件，选用钻孔灌注桩方案，相关结论建议如前所述。

9.3桥梁路基接头方案可以直接采用①粉砂层为天然地基持力层。

9.4拟建场区场地土类型整体上为Ⅱ类场地土。抗震设防烈度为7度，设计基本地震动加速度（50年超越概率10％所对应的峰值加速度）值为0.10g。

9.5场地内稳定地下水位高程1099.57～1100.73米（勘察期间）。

9.6地下水、土体对钢筋混凝土为微腐蚀性。

9.7拟建场区地基土的标准冻结深度为1.6m。

9.8应加强施工过程中的验槽（坑）、验孔（桩）工作，以便及时解决施工当中遇到的工程地质和水文地质问题，并及时验证地基岩性特征及为可能的局部工程设计调整提供依据，保证工程质量和安全。

9.9届时若本工程的设计条件发生较大变化、拟采用的地基基础方案与报告中建议不同或本报告中有其它未尽事宜时，请与我公司协商解决。