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摘要:从事桥梁工程勘察的单位数量多,勘察报告质量水平差别较大。汇总上海地区桥梁工程岩土工程勘察报告审图中发现的问题,结合多年桥梁勘察的工作经验,对桥梁工程勘察报告的常见问题进行剖析。也为从事桥梁工程勘察的单位提供良好的借鉴、指导和参考。
关键词:桥梁工程;强制性条文;勘察报告;桩基持力层;地基处理
近年来,桥梁坍塌事故时有发生,原因很多。最突出的问题是车辆的严重超载。由于荷载不确定因素较多,故对桥梁结构、桩基安全性要求越来越高。桥梁桩基常采用小承台、高承载力的设计理念,单桩承载力要求高。高架桥梁连续梁的广泛应用,对工后沉降,尤其是差异沉降提出更高要求。审图工作中发现较多的常见问题,如勘察方案布置不合理、混淆液化土层和液化等级、基础分析和评价内容不全等问题,有些问题还涉及违反《工程建设标准强制性条文》。汇总上海市桥梁工程岩土工程勘察报告的常见问题,结合多年桥梁勘察工作经验,对常见问题进行剖析。
1勘察方案布置常见问题
1.1工程性质内容不全
工程性质内容不全主要体现在以下两方面。1)仅交代桥梁工程性质。桥梁工程勘察内容除包含常规桥梁工程外,还包含道路工程、排水工程、挡土墙工程;桥梁红线外两侧各30m的驳岸工程一般也包含在桥梁工程勘察内容中。建议勘察项目负责人接到桥梁工程任务后,宜与桥梁工程设计项目负责人确认是否包含道路工程、排水工程、挡土墙工程及驳岸工程等内容,避免遗漏勘察工作或导致多次进场勘察。2)桥梁工程性质交代不全。审图中常发现常规桥梁工程性质交代不全,有些勘察单位甚至仅交代有某桥梁1座[1]。常见的遗漏内容包括跨径、承载力要求和承台埋深,其中承台埋深是经常遗漏的内容。高架桥梁、大桥、特大桥承台埋深一般大于3.0m,需考虑基坑问题,如上海中环线浦东段(军工路越江隧道—高科中路)高架承台的基坑围护结构进行专项设计,若勘察报告遗漏埋深必将遗漏围护结构相应的勘察内容和评价。跨河中小桥承台埋深一般小于3.0m,但也有埋深较大情况,如水务部门要求河中承台设置在河底,桩基施工设置围堰后,河中承台将形成基坑,如宁波某桥梁工程河中设置围堰后,承台底相对围堰内场地开挖深度约6.0m,而相对围堰面开挖深度约9.3m,为深基坑工程,且基坑三面环水,对承台基坑提出很高要求。承台平面、剖面见图1~图2。根据GB50021—2001《岩土工程勘察规范》(2009年版)第4.1.11条(为强制性条文),应收集建筑物性质、规模、荷载、结构特点、基础形式和埋置深度。桥梁工程描述增加以下内容:桥梁跨径、里程、宽度、上部结构型式及桩基承载力要求(需区分特征值还是极限值)。需提供承台埋深,以确定是否需考虑基坑工程内容。大桥和特大桥梁宜提供承台尺寸和墩台荷载。当桥梁布置较复杂时,如高架桥、地面跨桥交叉时,文字表达不清楚,宜配合桥梁平面示意图或剖面示意图表示。
1.2执行标准未及时更新
审图中常发现使用作废标准。2010年以来上海市标准、国家标准及行业标准中岩土工程勘察相关规范和标准更新数量较多,项目负责人应及时更新标准,避免引用作废标准。
1.3勘察方案布置问题
1.3.1缺方案布置内容
中小型桥梁工程勘察报告经常缺勘察方案布置内容。根据DG/TJ08-72—2012《岩土工程勘察文件编制深度规定》第2.0.4条,勘察报告应交代勘察方法和工作量布置原则。勘察工作量布置宜包括勘探孔平面布置、勘探孔深度等内容。
1.3.2勘探孔平面布置不合理
1)跨河中小桥的勘察方案不考虑河道宽度、跨径设置情况。勘探孔均布置在岸上。如上海青浦某工程河宽35m,桥梁跨径为3×20m,勘探孔见图3,均位于岸上,勘探孔距离大于60m,勘探孔平面布置明显不合理。一般当河道宽度大于30m,且河中设置桥墩时,水中宜布置勘探孔。2)勘探孔布置数量过多。(1)特大桥布置数量未考虑承台尺寸,盲目按照规范布置4个勘探孔,勘探孔过密。特大桥勘探孔平面布置宜考虑承台尺寸合理布置勘探孔。(2)跨河大桥每墩布置2个孔,未考虑双幅桥勘探孔兼顾利用。如图4双幅桥总宽度为50m,每排墩布置4个勘探孔,勘探孔过密。(3)立交匝道桥梁每墩布置勘探孔,未兼顾利用相邻匝道。(4)人行天桥每墩布置勘探孔,导致勘探孔数量密集。(5)勘探孔布置不考虑桥梁承台基础位置,均布置在桥梁边线或中心线处。桥梁勘探孔布置时宜考虑承台基础位置,当采用“之”形布置勘探孔时,宜布置在承台边线外侧,双幅桥布置在每幅桥的承台中心处;当采用网格状布置勘探孔时,勘探孔宜布置在承台基础的外侧。
1.3.3勘探孔深度不足
勘探孔深度不足主要是勘察单位对桥梁工程认识不足。如上海高架桥梁,场地为正常沉积区,勘察单位未考虑桥梁对桩基承载力要求较高的特点,推荐⑦2层上部作为桩端入土深度,确定一般性孔深为40m,导致孔深不能满足设计要求。桥梁工程一般以桩基承载力控制为主,同时兼顾变形控制,与民用建筑勘察存在较大区别,故项目负责人应掌握设计对桩基承载力的要求。桥梁工程对桩基承载力要求较高,灌注桩采用桩径大,根据DGJ08-37—2012《岩土工程勘察规范》第5.3.5条和JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》第3.2.2条,一般勘探孔深度不宜小于桩端下5m。桥梁工程一般为线路工程,沿线地质条件存在一定变化,现场勘探孔深度未根据地层变化及时调整,也是勘探孔深度不足的另一原因。项目负责人应加强对现场勘察工作的控制,及时根据地层变化,合理调整勘探孔深度。
1.3.4勘察内容有遗漏
1)桥头挡墙未布置勘探孔。桥梁工程桥头路基一般设置挡土墙,宜考虑挡土墙的勘察方案。2)未布置河床断面。3)河中设置墩位未取地表水。4)高架桥、特大桥承台临近河道,浅部分布厚度较大的粉土层未测定地下水与河道的水力联系。5)大桥和特大桥桩基压缩层范围内有黏性土,土工试验未布置前期固结压力。
2场地工程地质条件常见问题
2.1土层划分不合理
土层划分不合理是未考虑土层的沉积环境,分层孤立看没问题,但考虑区域资料看就存在问题。如某桥梁深部分层见图5,单纯看静力触探曲线,⑧2层砂质粉土与粉质黏土互层似乎没问题,但根据区域资料,场地内⑧层埋深大于50m,故⑧2层分层是错误的。结合区域资料,该场地为古河道深切割区域,⑧2层应改为⑤3-2层砂质粉土与粉质黏土互层。钻探孔和静力触探孔深部分层线呈波浪线是分层不合理的另一种形式。上海地区静力触探孔应用较广泛,因勘察劳务的技术水平差异等原因,桥梁工程静力触探孔的偏斜是常见问题。项目负责人应重视静力触探孔的偏斜问题,发现异常及时纠正。场地土层划分时需充分考虑土层的沉积年代、沉积环境、土层的物理力学性质和勘探手段等。上海市区已经积累丰富的勘察资料,DGJ08-37—2012《岩土工程勘察规范》附录提供外环线内各土层分布情况,土层分层时可供参照。当土层分布较复杂时,宜结合邻近工程土层划分综合确定。
2.2水文地质条件评价不全
1)缺失河流描述。跨河桥梁一般需描述现状河流宽度、横断面和淤泥厚度等。2)遗漏地表水、地基土对建筑材料的腐蚀性评价。根据GB50021—2001《岩土工程勘察规范》(2009年版)第4.1.11条中第8条,应判定水和地基土对建筑材料的腐蚀性。该条为强制性条文。水包括地表水和地下水,跨河桥一般在河中设置墩位,故应评价地表水对建筑材料的腐蚀性影响。
2.3地震效应评价问题
1)未交代可能液化土层分布范围。线路工程场地土层变化大,当可能有液化土层局部分布时,应先说明其分布范围。2)标准贯入试验点代表间距超过1.5m。根据DGJ08-37—2012《岩土工程勘察规范》第8.3.6条标准贯入试验点间距宜为1.0~1.5m,故选择判别孔时应核实标准贯入试验点间距。3)对土层判定液化等级。土层主要评价液化情况,液化等级主要针对液化判别点和场地,两者不能混淆。4)当单孔判断场地液化等级差别较大时,需分段判定液化等级。5)遗漏抗震地段划分和软土震陷评价。
2.4缺少特殊土和地基均匀性内容评价
1)特殊土。上海地区特殊土主要为填土和软土。各勘察单位一般未单独为特殊土进行专门评价,建议特殊土单独评价时,注意软土的淤泥质土、泥炭、泥炭质土。2)地基均匀性。根据GB50021—2001《岩土工程勘察规范》(2009年版)第4.1.11条(为强制性条文),分析和评价地基土的均匀性,但该项内容在上海勘察报告中遗漏较多。勘察报告中宜结合土层的均匀性、建(构)筑物特点评价地基均匀性。
3岩土工程分析与评价常见问题
3.1桩基持力层选择缺乏针对性
桩基持力层分析时未结合不同类型桥梁承载力进行评价、未推荐桩端入土深度。桩基持力层是桥梁工程勘察报告的主要内容,宜结合土层分布情况、桥梁结构特点、设计承载力要求推荐合适的桩基持力层和桩入土深度。上海大部分区域桥梁桩基持力层主要以⑦层为主;古河道深切割区域,桥梁桩基持力层以⑤3或⑧层为主;⑦层埋深较浅、厚度较小区域,桥梁桩基持力层以⑧层为主;特大桥梁桩基持力层主要以⑦2和⑨层为主。
3.2未明确推荐桩型
勘察报告尽管分析预制桩和灌注桩的优缺点,但未推荐桩型或遗漏桩尺寸。部分位于郊区的桥梁,由于位于河岸边,受场地施工条件的限制,预制桩机架安装困难;钻孔灌注桩机架安装相对较灵活,常采用钻孔灌注桩桩型,而勘察报告推荐预制桩桩型。桩型选择应结合场地周边情况分析土层分布特点和推荐持力层,合理推荐桩型,并注意桥梁钻孔灌注桩的直径一般不小于800mm。
3.3未提醒桩基软弱下卧层的不利影响
当桩基持力层有软弱下卧层分布时,宜提醒设计注意下卧层的影响。根据JGJ94—2008《建筑桩基技术规范》第3.2.3条,“当存在软弱下卧层时,桩端以下持力层厚度不宜小于3倍桩径”。
3.4桩基设计参数不合理
桩基设计参数不合理,主要指承载力设计参数和沉降计算参数不合理。1)桩基承载力设计参数不合理。主要体现如下:未考虑土层埋深;土性接近土层参数不匹配;未提醒大直径桩的折减、液化折减等。2)桩基沉降计算参数不合理。主要体现如下:土试e-p曲线取值未考虑应力范围;桩基压缩层范围内的⑧层及以下黏性土层未提供前期固结压力、回弹指数和压缩指数。
3.5沉(成)桩可行性分析不合理
1)沉桩可行性分析与推荐桩入土深度不一致。2)桩基进入⑦2层深度较大时,沉桩可行性分析缺乏针对性,未强调沉桩的难度。3)当浅部分布厚层的粉土或砂土层时,钻孔灌注桩成桩分析未强调易塌孔现象。土层的工程性质直接影响沉(成)桩可行性,故应结合场地实际土层特点,推荐桩基方案进行沉(成)桩可行性分析和评价。
3.6对环境影响分析不合理
未根据场地周边情况评价桩基施工对周围环境的影响,未提供合适的建议。
3.7遗漏桥梁建设对河床冲淤影响
河中设置桥墩将对河床冲淤产生一定影响。上海市大部分河道水流平缓,冲淤力度较弱,江中设置墩位对河床冲淤影响有限,而勘察报告评价遗漏对河床冲淤情况的评价或夸大其影响。
3.8遗漏桥梁基坑工程内容
当桥梁承台基坑埋深≥3m时,勘察报告应考虑基坑工程;承台基坑邻近河道时,应重视河床水位变动对基坑产生的不利影响。
4勘察报告中结论与建议的常见问题
结论与建议互相穿插,条理不清。内容、分析和评价不一致;或者完全摘抄分析和评价内容。地表水、地下水和地基土腐蚀性评价不全面。遗漏明/暗浜等不利地质条件。地震效应评价不全面。未交待场地地质分区情况。缺失桩基入土深度建议。缺失桩型选择建议、沉(成)桩可行性和桩基施工对周围环境的影响。缺失桥头接坡地基处理建议。缺失管道、基础承台、工作井等围护方案建议。未强调浅部粉土层对承台基坑围护结构施工的不利影响。未交待遗留工作量情况,等。
5结语
通过汇总桥梁工程勘察报告常见问题,进行分析和探讨,为勘察设计人员提供合理的建议和注意事项。也为从事桥梁工程勘察单位提供良好的借鉴、指导和参考。
参考文献:
[1]工程建设勘察企业质量管理规范:GB/T50379—2006[S].北京:中国建筑工业出版社,2007.
[2]住房和城乡建设部工程质量安全监管司.房屋建筑和市政基础设施工程勘察文件编制深度规定[M].北京:光明日报出版社,2011.
作者:蒋益平 单位:上海市城市建设设计研究总院(集团)有限公司