一、橋梁樁基方案

該特大橋?yàn)楦咚俟窐?biāo)準(zhǔn)建設(shè)的海域通航孔橋，主跨為458m雙塔斜拉橋，設(shè)計(jì)全長1,150m。橋梁基礎(chǔ)擬采用鋼管復(fù)合樁，上部鋼管樁樁徑2.50m，下部鋼筋混凝土樁樁徑2.20m；采用現(xiàn)澆混凝土承臺、預(yù)制混凝土墩身方案；單樁豎向承載力要求大于40,000kN。

二、巖土工程問題

按巖土工程勘察規(guī)范勘察等級分級標(biāo)準(zhǔn)，該特大橋勘察等級應(yīng)屬于工程重要性一級、場地環(huán)境復(fù)雜一級、巖土種類多、地基復(fù)雜一級的甲級巖土工程勘察項(xiàng)目。橋梁巖土勘察需要完成橋梁建設(shè)場地穩(wěn)定性、適宜性論證，巖土層分布、工程特性、地基均勻性、水土腐蝕性、特殊性巖土與不良地質(zhì)的調(diào)查和分析評價(jià)，巖土試驗(yàn)及巖土參數(shù)分析選用，地基基礎(chǔ)方案的分析與建議，以及可能的巖土工程問題預(yù)測與預(yù)防措施建議等。幾乎涵蓋了橋梁巖土工程勘察與分析評價(jià)的各個重要環(huán)節(jié)，內(nèi)容繁雜，任務(wù)艱巨。

三、巖土工程勘察重點(diǎn)

橋梁樁基方案選擇需要解決的各項(xiàng)巖土疑問是勘察研究的重點(diǎn)。從橋梁所處的海域復(fù)雜環(huán)境、橋梁結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（跨度大、凈空高、荷載集中），結(jié)合橋區(qū)巖土層分布特征（基巖埋深大、差異風(fēng)化強(qiáng)烈），綜合分析，該橋梁樁基方案有如下幾種可能性選擇。

（1）以第四系覆蓋層下部密實(shí)砂層為樁端持力層，采用巖土利用效率較高的打入式大直徑鋼管樁方案。該方案主要存在兩大疑點(diǎn)，其一，沉樁深度將達(dá)70~80m、且需穿越相當(dāng)厚度的含卵石密實(shí)砂層，現(xiàn)有的沉樁工程技術(shù)是否能夠解決，需要有針對性的實(shí)踐論證；其二，即使采用合適的樁徑沉樁達(dá)到了預(yù)定深度，單樁承載力可否滿足設(shè)計(jì)要求，也需要通過試驗(yàn)論證。

（2）以基巖全、強(qiáng)風(fēng)化層為樁端持力層，或打入式鋼管樁，或鉆孔樁方案。對于打入式鋼管樁方案同樣面臨方案①的質(zhì)疑。而該方案更大的疑問在于全、強(qiáng)風(fēng)化巖的工程特性差異明顯，工程應(yīng)用上的不確定因素較多，宜慎重。

（3）以中風(fēng)化巖為樁端持力層，采用鉆孔嵌巖樁方案。該方案簡潔可行、未知風(fēng)險(xiǎn)相對較少。當(dāng)然，鑒于該地區(qū)基巖差異風(fēng)化明顯的情況，巖石強(qiáng)度的合理定量研究，對于嵌巖樁的勘察設(shè)計(jì)，無疑是勘察分析評價(jià)的重中之重。

四、巖土工程勘察難點(diǎn)分析

1．鋼管樁方案的分析研究

無論是采用密實(shí)砂層、還是全強(qiáng)風(fēng)化巖為鋼管樁的樁端持力層，都需要解決沉樁施工是否可行，以及沉樁的效果能否滿足設(shè)計(jì)的荷載要求。考慮在該橋梁場地實(shí)施如此深長的大直徑鋼管樁，本身已經(jīng)是一個非常大膽的設(shè)想。那么，該方案能否成立就只能在橋梁單樁荷載估算的基礎(chǔ)上從試樁開始。該工程在距離橋軸線約150m的地方進(jìn)行了兩組試樁，試樁直徑1.70m，壁厚25/22mm，采用Q345C鋼鋼板加工，樁長為85m。試樁分階段采用BSPHH30（-63m左右，密實(shí)中砂）、IHCS600錘沉樁（-80m左右，進(jìn)入了全強(qiáng)風(fēng)化巖0.4~0.9m）。試樁的承載力結(jié)果比較，SZ1試樁單樁極限荷載為20,500kN，小于要求值22,072kN；SZ2試樁單樁極限荷載為18,760，小于要求值21,404kN。試樁單樁承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求。盡管采用該直徑的鋼管樁成功沉樁到了預(yù)定深度，但結(jié)果不令人滿意。若增加樁徑、或樁長是不是就可以滿足方案要求？顯然，隨著樁徑或樁長的增大，施工的難度也在成倍增加，沉樁能否成功又成為需要再次驗(yàn)證的疑問。

2．關(guān)于全、強(qiáng)風(fēng)化巖的特殊性

該橋梁場地全、強(qiáng)風(fēng)化巖深厚，是否作為重要地層使用，如何用，是值得深入探討的復(fù)雜巖土問題。在此，僅從全、強(qiáng)風(fēng)化巖的劃分標(biāo)準(zhǔn)方面簡單探討其特殊性，以為提示。相關(guān)規(guī)范對于基巖風(fēng)化帶的劃分標(biāo)準(zhǔn)通常都是采用了野外鑒定，以及波速比、風(fēng)化系數(shù)定量的區(qū)分方法。野外鑒定的劃分方法，由于定性化描述區(qū)分的成分太多，加之全、強(qiáng)風(fēng)化巖本身具有漸變性，僅依靠礦物特征區(qū)分實(shí)際是很容易出現(xiàn)仁者見仁，智者見智的情況，分帶難以有足夠的說服力或一致性。如此進(jìn)行的巖土工程細(xì)分來進(jìn)行巖土的精確利用難免漏失。若以波速比、風(fēng)化系數(shù)定量的辦法來區(qū)分，意味著所有鉆孔都必須進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。顯然，在實(shí)際的勘察過程中對所有鉆孔都進(jìn)行相關(guān)測試的可操作性不強(qiáng)。

另外，還有采用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測擊數(shù)進(jìn)行風(fēng)化巖分帶劃分的方法，這在勘探現(xiàn)場是具有可操作性的，但也存在規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)差異，以及對實(shí)測擊數(shù)有效性理解的差異問題。巖土工程勘察規(guī)范在花崗巖強(qiáng)風(fēng)化與全風(fēng)化分界的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測擊數(shù)采用了50擊，而深圳地方規(guī)范及部分其它地方標(biāo)準(zhǔn)則采用60擊、70擊、甚至100擊作為界限的情況。到底哪個標(biāo)準(zhǔn)更接近合理，就是很值得商榷的巖土問題。盡管該橋梁也是在野外鑒定的基礎(chǔ)上，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)進(jìn)行的全、強(qiáng)風(fēng)化巖的分帶，但強(qiáng)調(diào)風(fēng)化帶的劃分僅限于現(xiàn)場劃分標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。對于分帶巖土的工程特性參數(shù)，應(yīng)據(jù)具體勘察部位的風(fēng)化帶差異性具體分析，在安全的前提下對風(fēng)化帶分段后再進(jìn)行巖土參數(shù)的綜合定量。尤其是其可能作為重要橋樁的樁端持力層時，樁端承載力的選用更應(yīng)慎重，對于最終設(shè)計(jì)參數(shù)原則上建議采用試樁或其它有效測試手段進(jìn)行定量，或采取保守設(shè)計(jì)。該橋梁段砂土狀混合片巖全、強(qiáng)風(fēng)化巖的劃分標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一主要采用了巖土工程勘察規(guī)范建議的標(biāo)準(zhǔn)：即30＜N為殘積土、30≤N＜50為全風(fēng)化、50≤N為強(qiáng)風(fēng)化。

3．關(guān)于中風(fēng)化巖風(fēng)化差異與抗壓強(qiáng)度定量的討論

從該橋段鉆探的情況看，各墩臺之間的中風(fēng)化混合片巖起伏較大，巖體破碎。從全橋段109件中風(fēng)化混合片巖巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均值42.3MPa（10.6~111.5MPa），變異系數(shù)δ為0.56，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明中風(fēng)化巖石的強(qiáng)度數(shù)據(jù)離散，與鉆探外業(yè)揭示的巖體差異風(fēng)化特征較為一致。結(jié)合橋梁基礎(chǔ)的布置特點(diǎn)，經(jīng)過單個橋墩的巖石強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，盡管個別橋墩變異性仍偏大，但單墩臺抗壓強(qiáng)度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的變異性明顯好于全橋段統(tǒng)計(jì)，各墩臺抗壓強(qiáng)度平均值也表現(xiàn)出明顯的大小分布格局，與墩臺鉆探反映的巖體破碎程度分布匹配性較好。巖石抗壓強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)結(jié)果列表1。表1還列出了各墩臺巖石強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)平均值以下樣本的平均值，即小值平均值。通過綜合分析討論，認(rèn)為以小值平均值作為各墩臺巖石飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值推薦的基數(shù)，可以進(jìn)一步降低巖體在深度分布上的風(fēng)化不均所帶來的風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)專家驗(yàn)收討論，一致認(rèn)為，對該巖體的差異風(fēng)化勘察方案、高密度強(qiáng)度試驗(yàn)、數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法推薦巖石抗壓強(qiáng)度是合理的，安全的。

4．單樁承載力估算對應(yīng)樁基方案選擇的分析

表2、表3列舉了打入式鋼管樁（樁徑2.2m，進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化混合片巖）、嵌巖鉆孔樁（上段鋼管樁徑2.5m，下段鉆孔樁徑2.2m）單樁承載力估算的結(jié)果。2.2m的鋼管樁方案已經(jīng)在1.7m的試樁基礎(chǔ)上樁徑提高了0.5m、沉樁深度也增大了27~33m，不僅單樁承載力估算不能滿足設(shè)計(jì)要求，沉樁能否達(dá)到假設(shè)深度更是疑問。是以，結(jié)合試樁情況，本橋梁不宜優(yōu)先考慮鋼管樁方案。對于嵌巖鉆孔灌注樁方案，單樁承載力估算滿足設(shè)計(jì)要求；雖然樁長稍大，但國內(nèi)類似工程施工的成功工程經(jīng)驗(yàn)也不少，是完全有能力、有把握完成這種深長樁施工的。綜合分析認(rèn)為，嵌巖鉆孔樁從單樁承載力、施工技術(shù)操控能力、工程質(zhì)量保證措施等幾個環(huán)節(jié)都能較好的適應(yīng)該橋梁設(shè)計(jì)的要求，建議優(yōu)先采用嵌巖型鉆孔樁方案（鋼管復(fù)合樁）。對于鋼管樁方案，即使通過調(diào)整樁基平面布置、降低單樁承載力要求，仍需要進(jìn)一步進(jìn)行試樁論證，才能從單樁承載力要求、沉樁可行性兩方面來證明該樁型的可行性。

五、結(jié)語

通過珠江口海域特大橋勘察成果介紹、勘察研究重難點(diǎn)分析，總結(jié)了類似橋梁工程場地巖土工程勘察值得關(guān)注和重點(diǎn)研究的幾個重要巖土工程問題或解決思路。其中對于橋梁巖石地基場地的勘察，建議充分關(guān)注巖體差異風(fēng)化可能給巖土分類、巖土定量帶來的不確定性，提前制定相應(yīng)勘察對策，統(tǒng)一巖土劃分判別標(biāo)準(zhǔn)。做到巖土劃分合理，參數(shù)推薦可靠，工程使用安全。

作者：李書輪 單位：中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院有限公司