CN111578989B

CN111578989B - 断层承压水桥梁墩台的勘察方法及桥梁墩台架设方法

Info

Publication number: CN111578989B
Application number: CN202010374333.6A
Authority: CN
Inventors: 王祥; 郭建湖; 陈锣增; 田嵩山; 李小和; 熊林墩
Original assignee: China Railway Siyuan Survey and Design Group Co Ltd
Current assignee: China Railway Siyuan Survey and Design Group Co Ltd
Priority date: 2020-05-06
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2022-06-10
Anticipated expiration: 2040-05-06
Also published as: CN111578989A

Abstract

本申请实施例公开了一种断层承压水桥梁墩台的勘察方法及包含断层承压水区域的桥梁墩台架设方法，所述勘察方法包括：对待架设桥梁墩台的相关区域进行断层带和水文点分析，获取待架设桥梁墩台的相关区域的工程地质与水文地质测绘结果，确定断层承压水的范围；获取待架设桥梁墩台的相关区域的沿断层走向，并沿垂直于断层带布设多条物探线，从横、纵两方向空间上划定桥址区范围内地层中断层的位置以及含水带的分布和深度；在待架设桥梁墩台的相关区域进行钻孔，以获取含水层的水文地质勘探结果，进行地下水文的动态观测；基于所获取的工程地质与水文地质测绘结果，物探探测结果及水文地质勘探结果，确定桥梁墩台位置和孔跨大小布置，进行桥梁墩位的优化。

Description

断层承压水桥梁墩台的勘察方法及桥梁墩台架设方法

技术领域

本申请实施例涉及铁路工程地质与水文地质勘察技术，尤其涉及一种断层承压水桥梁墩台的勘察方法及包含断层承压水区域的桥梁墩台架设方法。

背景技术

断层是一种常见的储水构造，当断层的破碎带以及断层影响带存在地下水补给源，断层的上盘和下盘的岩体具有弱透水性时，就会形成一个相对隔水带，在适当的地形、补给和***条件下，可形成具有一定水压的断层承压水。铁路以桥梁的形式穿过断层承压水区域时，须查明断层承压水的储水构造、空间分布特征等发育情况。目前通常的做法是利用工程地质与水文地质调绘和钻探，这样很难查明断层承压水的复杂空间位置分布，且其成果具有精度较低、偶然性大等缺点，无法为桥梁墩台优化设置提供全面的地质资料。主要体现如下：

由于植被、覆盖层等的影响，断层承压水的储水构造难以野外识别，野外水文观测点的数量也很有限，难以获得准确的工程地质信息和水文地质参数，对于桥址区域断层承压水的发育情况认识不足，难以获得断层承压水的边界，调查精度低。无法对桥梁墩台的优化布置提供可靠的信息。

钻探工作难度大，要准确评价断层承压水的富存量、空间分布规律及补径排关系等，对钻孔的位置、钻孔口径、数量以及钻孔类型都有要求。

在断层带及断层影响带，由于地质构造作用和地下水的作用，形成的承压储水带往往形状极不规则，隔水层厚度及地下水位变化大，若未充分查明断层承压水的发育规律，易形成不均匀地基，以桥梁形式通过时，容易使得桩基倾斜。

断层承压水具有承压性，同时需考虑承压水的动态变化，当以桥梁形式通过时，桩基须与承压储水带保持一定的安全距离。

因此，需要研究提出一套科学性、经济性、技术可行性的桥址区断层承压水勘察方法，查明铁路桥梁墩位下断层承压水的储水构造、空间分布特征、补径排关系和运移变化规律，为桥梁墩位的设计提供详细、可靠的地质和水文资料，从而优化桥梁的墩台位置、提高工程质量，保证钻孔桩的成孔质量。遗憾的是，目前尚无相关技术方案可供参考。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种断层承压水桥梁墩台的勘察方法及包含断层承压水区域的桥梁墩台架设方法，能够为桥梁墩台位置的设计提供详细、可靠的地质和水文资料，从而优化桥梁墩台的位置，保证了钻孔桩的成孔质量，保证桥梁墩台的安全。

本申请实施例提供一种断层承压水桥梁墩台的勘察方法，包括：

对待架设桥梁墩台的相关区域进行断层带和水文点分析，获取待架设桥梁墩台的相关区域的工程地质与水文地质测绘结果，基于所获取的工程地质与水文地质测绘结果确定断层承压水的范围；

获取待架设桥梁墩台的相关区域的沿断层走向，并沿垂直于断层带布设多条物探线，相邻物探线之间间距维持在10～20m，基于物探线获取物探探测结果，从横、纵两方向空间上划定桥址区范围内地层中断层的位置以及含水带的分布和深度；

在待架设桥梁墩台的相关区域进行钻孔，以获取含水层的水文地质勘探结果，进行地下水文的动态观测，对物探线的物探探测结果进行验证；

基于所获取的工程地质与水文地质测绘结果，物探探测结果及水文地质勘探结果，确定待架设的桥梁墩位下的断层承压水的空间分布特征，补、径、排关系和运移变化规律，确定桥梁墩台位置和孔跨大小布置，进行桥梁墩位的优化。

作为一种实现方式，所述在待架设桥梁墩台的相关区域布置不同类型、不同深度的钻孔，包括：

基于所获取的工程地质与水文地质测绘结果及物探探测结果，在待架设桥梁墩台的相关区域布置不同类型、不同深度的钻孔。

每个墩台布置至少1个勘探孔；相邻两钻孔地层差异超过设定阈值时，在相邻墩台承台边缘处增加钻孔；在断层发育地段，每个墩台中心桩位布设至少一个钻孔，并于墩台承台四角桩位布设2～3个机动钻孔；

其中，钻孔中的勘探孔用于查明地层的岩性、构造、含水层厚度和埋深的信息；钻孔中的试验孔用于评价承压水的储水量、径流的水文地质参数，能够进行单孔或多孔抽水试验、联通试验；钻孔中的观测孔用于观测地下水文的变化以及在进行联通试验时投放和检测试剂。

作为一种实现方式，所述工程地质与水文地质测绘结果包括以下信息中的至少之一：地形地貌、地层岩性、地质构造发育，地下水的形成、埋藏条件、分布和补、径、排关系的水文地质信息。

作为一种实现方式，所述水文地质勘探结果包括以下信息的至少之一：岩性、埋藏深度以及水文地质参数。

作为一种实现方式，所述对待架设桥梁墩台的相关区域进行断层带和水文点分析，包括：

结合包含待架设桥梁墩台的相关区域的区域的水文和地质信息，采取遥感解译的方式对断层带和水文点进行分析。

本申请实施例还提供一种包含断层承压水区域的桥梁墩台架设方法，基于所述的断层承压水桥梁墩台的勘察方法获取墩台的布置位置，按所述墩台的布置位置架设桥梁墩台。

本申请实施例中，通过先后采取工程地质与水文地质测绘、物探解译、水文地质勘探各种技术手段，将断层承压水的储水构造、空间分布特征、补径排关系不断精确化，评价了断层破碎带对桥梁工程的影响，成果资料更加可靠。整体上采用了综合勘探的思路，并对物探解译，水文地质勘探的过程进行了进一步优化，从大到小，从浅到深，从粗到细，大大节约了勘察成本，具有较好的经济效益。根据综合勘探的结果，明确了断层承压水的发育情况，有利于确定桥梁墩台位置和孔跨大小布置，为桥梁墩位的优化提供了可靠的资料，使得桥梁桩基因避开断层破碎带，保证了桥梁墩台的设计安全，承压水体施工缩短工期、降低了成本，节省了工程造价。

附图说明

图1为本申请实施例的断层承压水桥梁墩台的勘察方法的流程示意图；

图2为本申请实施例的物探测线横纵断面布置示意图；

图3为本申请实施例的水文地质勘探钻孔布置示意图；

图4为本申请实施例的桥梁平面线位调整示意图；

图5为本申请实施例的桥梁墩台纵断面孔跨调整示意图。

具体实施方式

以下结合附图，详细阐明本申请实施例技术方案的实质。

本申请实施例的技术方案，在充分查明断层承压水的空间分布特征，补、径、排关系和运移变化规律的基础上，为桥梁墩位的设计提供详细、可靠的地质和水文资料，从而优化桥梁的墩台位置，保证了钻孔桩的成孔质量，使按照本申请实施例的方法布设的桥梁墩台更安全，保证了桥梁安全可靠，并能实现桥梁建设的成本降低，使投资效益最大化。

图1为本申请实施例的断层承压水桥梁墩台的勘察方法的流程示意图，如图1所示，本申请实施例的断层承压水桥梁墩台的勘察方法包括以下步骤：

(1)圈定桥址优化范围。通过遥感测绘等手段确定出铁路路桥的选址区域，以便在所选定区域内确定铺设路桥的具体地点。先为架设桥梁地址的大致区域。

(2)工程地质与水文地质测绘

结合区域水文和地质资料，采取遥感解译的手段对断层带和水文点进行分析研究，初步确定可能的断层承压水平面范围。有针对性地布置工程地质与水文地质调查测绘，并对该区域的地形地貌、地层岩性、地质构造发育，地下水的形成、埋藏条件、分布和补径排关系等水文地质情况进行现场调查，编写工程地质与水文地质测绘成果报告。

(3)平、纵物探勘察分析，以对断层承压水桥梁墩台位置及孔跨大小进行优化

图2为本申请实施例的物探测线横纵断面布置示意图，如图2所示，在工程地质与水文地质测绘成果报告的基础上，开展物探工作，沿断层走向，垂直于断层带布置多条物探线(高密度电法)，两条测线之间间距10～20m，从横、纵两方向空间上进一步划定桥址区范围内地层中断层的位置以及含水带的分布和深度。

上述步骤(2)、(3)是为桥梁墩台确定更精确的勘探范围。

(4)水文地质勘探

开展水文地质钻探，可以确定含水层的岩性、埋藏深度以及水文地质参数，进行地下水文的动态观测，同时对物探的解译结果进行验证。

图3为本申请实施例的水文地质勘探钻孔布置示意图，如图3所示，本申请实施例中，钻孔布置的主要依据为已有的工程地质与水文地质测绘资料及物探解译结果，根据不同的钻探目的，分别布置不同类型、不同深浅的钻孔；钻孔的布置须从疏到密，点线结合，在满足水文地质勘探要求的条件下，应尽量做到钻孔能够重复利用。

钻孔主要布置原则如下：a、一般地段：原则上每墩台应布置至少1个勘探孔。当相邻两钻孔地层差异较大时，在相邻承台边缘处增加钻孔。b、在断层发育地段：每墩台中心桩位布一个钻孔，并于墩台承台四角桩位布2～3个机动钻孔。

断层承压水水文地质钻孔主要为勘探孔、试验孔、观测孔三种类型。其中，勘探孔主要是为了查明地层的岩性、构造、含水层厚度和埋深等信息；试验孔主要是为了评价承压水的储水量、径流等水文地质参数，可进行单孔或多孔抽水试验、联通试验；观测孔主要是为了观测地下水文的变化以及在进行联通试验时投放和检测试剂。

(5)断层承压水特性分析，主要涉及储水构造、空间分布特征、补径排关系和运移变化规律

通过工程地质与水文地质测绘，物探解译及水文地质勘探，综合确定铁路桥梁墩位下断层承压水的空间分布特征、补径排关系和运移变化规律。

(6)桥梁墩台优化，基于铁路桥梁墩位下断层承压水的空间分布特征、补径排关系和运移变化规律，进而确定桥梁墩台位置和孔跨大小布置，实现桥梁墩位的优化。图4为本申请实施例的桥梁平面线位调整示意图，图5为本申请实施例的桥梁墩台纵断面孔跨调整示意图，如图4、图5所示，当获取到铁路桥梁墩位下断层承压水的空间分布特征、补径排关系和运移变化规律的相关勘探结果后，可以对桥梁墩台的孔跨进行调整，以使铁路桥梁墩位的布置更合理，在保证桥梁设计安全的前提下，能实现桥梁建设的成本降低，使投资效益最大化。

本申请实施例还记载了一种包含断层承压水区域的桥梁墩台架设方法，基于前述实施例的断层承压水桥梁墩台的勘察方法获取墩台的布置位置，按所述墩台的布置位置架设桥梁墩台，从而建设铁路桥梁。本申请实施例为铁路桥梁的建设提供了建设理论依据，建设团队可以依据本申请实施例的断层承压水桥梁墩台的勘察方法先对待架设桥梁区域进行地质勘察，并模拟出断层承压水桥梁墩台的布设位置，为建设团队提供多种桥梁建设预案，从而能够使铁路桥梁的建设位置更合理，造价成本可控。

此外，本申请实施例的特征和益处通过参考示例性实施例进行说明。相应地，本申请实施例明确地不应局限于这些说明一些可能的非限制性特征的组合的示例性的实施例，这些特征可单独或者以特征的其它组合的形式存在。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请实施例的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请实施例的一般性原理并包括本申请实施例未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请实施例的真正范围和精神以权利要求书为准。

Claims

1.一种断层承压水桥梁墩台的勘察方法，其特征在于，所述方法包括：

在待架设桥梁墩台的相关区域进行钻孔，以获取含水层的水文地质勘探结果，进行地下水文的动态观测，对物探线的物探探测结果进行验证；其中，所述在待架设桥梁墩台的相关区域进行钻孔，包括：

基于所获取的工程地质与水文地质测绘结果及物探探测结果，在待架设桥梁墩台的相关区域布置不同类型、不同深度的钻孔；其中，所述不同类型的钻孔包括：

勘探孔，用于查明地层的岩性、构造、含水层厚度和深埋；

试验孔，用于评价承压水的水文地质参数，所述水文地质参数包括：储水量、径流；

观测孔，用于观测地下水文的变化以及进行联通试验时投放和检测试剂；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在待架设桥梁墩台的相关区域布置不同类型、不同深度的钻孔，包括：

3.根据权利要求1至2任一项所述的方法，其特征在于，所述工程地质与水文地质测绘结果包括以下信息中的至少之一：地形地貌、地层岩性、地质构造发育，地下水的形成、埋藏条件、分布和补、径、排关系的水文地质信息。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水文地质勘探结果包括以下信息的至少之一：岩性、埋藏深度以及水文地质参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对待架设桥梁墩台的相关区域进行断层带和水文点分析，包括：

结合包含待架设桥梁墩台的相关区域的水文和地质信息，采取遥感解译的方式对断层带和水文点进行分析。

6.一种包含断层承压水区域的桥梁墩台架设方法，其特征在于，基于权利要求1至5任一项所述的断层承压水桥梁墩台的勘察方法获取墩台的布置位置，按所述墩台的布置位置架设桥梁墩台。