飞云江特大桥工程地质条件及评价

2022-09-11

浙江省瑞安市飞云江特大桥为飞云江上兴建的第三座大桥 (以下简称飞云江三桥) , 为浙江省重点工程——104国道瑞安飞云江三桥及连接线的重要组成部分, 桥址位于飞云江新建水厂码头下游300m处, 肖宅至塘头陡门村间, 全长3200m。

1 区域地质特征

1.1 地形地貌及气象水文

瑞安地处东南沿海, 飞云江流域横贯全境, 是浙南第二大水系, 飞云江三桥桥位处为滨海地貌, 地形平坦开阔, 坡度小于1°, 高程一般2.6m~3.5m (黄海) , 线路经过飞云江段, 江宽约1 6 0 0 m, 河床面高程-5.5 m~-7.5 m。受潮汐影响较大, 桥位处最高潮水位4.32m (黄海高程, 下同) 最低潮水位-0.92m, 平均潮差2.42m。飞云江流域为航道线, 是沟通内外海的主要通道。

本区属亚热带海洋性季风气候, 四季变化和季风进退都明显。气候与同纬度内陆比较显得特别温和, 冬无严寒、夏无酷暑、雨水充沛、温暖湿润。其多年平均气温为18℃左右, 每年3~4月份多为雨季, 多年

平均降雨量为1566.8mm, 多年平均蒸发量为940mm, 多年平均无霜期为275天, 多年平均温度在18℃左右, 多年平均风速2.6m/s, 以东南风为主, 台风季节风力一般为8~12级, 最大可达12级以上。

1.2 地层

桥位处分布的地层, 由新至老简述如下。

(1) 第四系全新统海积 (Q4m) 、湖海积 (Q4ml) 及冲积 (Q4al) 层:岩性为淤泥、淤泥质土、粘性土、砂土等, 分布于上部。

(2) 第四系晚更新统冲海积 (Q3al-m) 、冲洪积 (Q3al-pl) 层:岩性为粘性土、砂土、圆砾、卵石等, 分布于中下部。

(3) 侏罗系西山头组 (J3x) 凝灰熔岩、熔结凝灰岩, 据区域资料基岩埋深在135m~160m。

1.3 地质构造

桥位内未发现有明显的断裂构造迹象, 与桥位最近镇海——温州断裂带距桥位也有60公里。按全国地震区带划分, 测区属东南沿海二等地震区东北段, 接近三等地震区, 为少震弱震区。根据《浙江省瑞安飞云江三桥地震安全性评价报告》近场所

表1物理力学性质指标表处的温州5.5级潜在震源区内仍有可能发生5级左右的地震活动背景, 桥位区地震基本烈度为Ⅵ度, 大桥的设防烈度为Ⅶ度。

2 水文地质条件

(1) 地表水。

飞云江是浙南第二大水系, 祭门溪、高楼溪、金潮港、曹村港汇流飞云江, 在瑞安市以东11km的上望流入东海, 受潮汐影响较大, 飞云江三桥桥位处最高潮水位4.32m (黄海高程, 下同) , 平均高潮水位2.46m;最低潮水位-0.92m, 平均低潮水位-1.79m, 最大潮差4.52m, 最小潮差0.74m, 平均潮差2.4 2 m。

桥位处江水经取水样分析, 水质类型为Cl-Na型, 桥位区地表水体为海水, 涨退潮时均为咸水, 其水质为Cl-Na型, 矿化度受涨落潮的影响而变化。退潮期采取的水样, 矿化度为11742.32mg/L, 涨潮期采取的水样, 矿化度为14252.54mg/L。按《公路工程地质勘察规范》附录D的判定, 涨平潮时其水质对混凝土具强腐蚀性 (中等结晶类腐蚀、强结晶分解复合类腐蚀) , 退平潮时其水质对混凝土具弱腐蚀性 (弱结晶类腐蚀、弱结晶分解复合类腐蚀) 。

总之, 该处水质随涨落潮的影响而处在动态变化之中, 退潮时水质对混凝土具弱腐蚀作用;涨潮时对混凝土强腐蚀作用江水对钢结构具中等腐蚀性。应有防护措施。

(2) 地下水。

桥位区地下水主要为松散岩类孔隙水, 赋存于砾卵石层的孔隙中, 据区域资料, 含水层厚度60m以上, 为孔隙承压水, 富水性好, 与海水有水力联系。经取水样分析, 水质类型为Cl-Na型, 为咸水, 对混凝土无腐蚀性, 对钢结构具中等腐蚀性。

3 工程地质条件

3.1 岩土体类型及特征

桥位处岩土体按成因、岩性及物理力学性质等划分, 其特征分述如下。

(1) 填土 (1) :为修筑防洪堤时所填, 成份为粘性土、砂砾卵石、块石, 分布于岸堤处。

(2) 粘土 (2) :褐黄色, 软塑, 饱和, 局部为亚粘土。分布于飞云江两岸, 河床缺失, 厚度0.50m~3.40m。

(3) 淤泥 (3) :深灰、灰黑色, 饱和, 流塑, 局部夹薄层状粉砂。属高压缩性软土, 其前期固结压力33.2k Pa~82.3k Pa, 超固结比 (OCR) 0.55~0.89, 属欠固结土。均有分布, 厚度25m~50m, 南岸厚度大于北岸。

(4) 淤泥质粘土 (4) :灰黑色, 饱和, 流塑, 含贝壳碎片, 局部夹有页片状粉细砂层。

(5) 粘土 (5) :深灰色, 软塑, 饱和, 由淤泥质粘土固结而成, 主要分布于两岸。

(6) 亚粘土 (6) :灰黄色, 灰绿色, 饱和, 软-硬塑, 局部下部含砂较多, 主要分布于北岸。

(7) 粘土 (7) :深灰色, 软塑, 饱和, 由淤泥质粘土固结而成, 局部含少量粉细砂薄片, 主要分布于北岸及飞云江位置。

(8) 亚粘土 (8) :灰绿色, 饱和, 软-硬塑, 零星分布于北岸。

(9) 卵石 (9) :灰黄、黄灰、浅灰、深灰等色, 饱和, 中密, 卵石含量一般50%~75%, 粒径以20mm~80mm为主, 大者达120mm~160mm, 成份以火山凝灰熔岩为主, 卵石呈次圆-次棱状, 微风化或弱风化状, 含砂、砾15%~35%, 泥10%左右。主要分布于桥位上部, 顶面埋深60m左右, 据区域资料底板埋深在135m~160m, 厚度75m~100m, 下伏基岩。本次勘察揭露最大厚度50m。该层据江上钻孔揭露, 基本在70m以下粒径略细, 卵石含量减少, 相变为圆砾 (9) -1, 层间夹有薄层亚粘土 (9) -2。

(10) 圆砾 (9) -1:灰黄、黄灰、浅灰、深灰等色, 饱和, 中密, 卵石含量一般25%~35%, 粒径以20mm~40mm为主, 圆砾约占30%~35%, 成份以火山凝灰熔岩为主, 呈次圆状、弱风化状为主, 含砂 (细砂) 15%~20%, 泥10%左右。主要分布于飞云江位置, 厚度变化较大, 10m~30m左右。

(1 1) 亚粘土 (9) -2:灰绿、灰色, 饱和, 软-硬塑, 手搓有粉感, 局部相变为亚砂土或细砂层, 在北岸陆上Z K 4 0、Z K 4 2、Z K 4 3孔及江中多数孔的中下段均有分布, 厚度一般为1 m~2m, 局部 (Z K 4 6孔) 较厚为6.70m。

岩土体分布见图1。物理力学指标见表1。

3.2 软土震陷问题

飞云江三桥属重大工程, 桥位处软土在工程设防烈度为Ⅶ度时存在震陷可能, 根据《浙江省瑞安飞云江三桥地震安全性评价报告》, 场地2 0 m范围内淤泥 (3) 平均波速为7 8.9 m/s, 小于临界平均波速值9 0 m/s, 根据《岩土工程勘察规范》 (GB50021-94) 第4.7.5条, 场地应考虑软

1-粘土;2-亚粘土;3-淤泥;4-淤泥质土;5-卵石;6-圆砾

图1飞云江典型剖面

土震陷问题。

4 工程地质条件评价

桥位处上部土层以软土和软粘土为主的 (3) ~ (5) 层, 其分布广泛, 层位稳定, 厚度巨大, 一般为30m~55m, 属高压缩性软土。其中淤泥 (3) 属欠固结土, 且具有震陷可能。其工程地质性能差, 不能作为桥基持力层。中部亚粘土 (6) -1、砂土 (6) -2、粘土 (7) 、亚粘土 (8) 主要分布于南岸, 其厚度不均, 容许承载力100k Pa~230k Pa, 强度均满足不了桥基要求, 亦不能作为桥基持力层;卵石 (9) 分布普遍, 层位稳定, 顶面高程-57.56m~-52.89m, 强度高, 容许承载力600k Pa, 工程地质性能好, 可用作桥基持力层;圆砾 (9) -1容许承载力400k Pa, 强度较高, 分布于卵石 (9) 下部或夹于卵石层中, 也可为桥基持力层, 但分布不均, 厚度变化大, 局部厚度较薄或缺失, 施工时应注意卵石 (9) 和圆砾 (9) -1鉴别。

综上所述, 桥位区地质条件较为复杂, 桥位可选用卵石 (9) 或圆砾 (9) -1作该段桥基持力层, 桥基持力层顶板埋深一般55m~60m左右, 宜采用冲钻孔灌注桩。

5 结语

(1) 桥位区地震基本烈度为Ⅵ度, 设防烈度为Ⅶ度, 断裂构迹象不明显, 场地稳定性好, 适宜建桥。

(2) 淤泥 (3) 属欠固结土, 固结过程中, 对桩有负摩擦作用, 同时存在震陷可能, 应采取措施, 增强桩基础抗侧移的刚度。

(3) 桥位区桥头两侧地下水主要为松散岩类孔隙承压水, 赋存于卵石 (9) 和圆砾 (9) -1的孔隙中, 富水性好, 与海水有水力联系, 水质类型为Cl-Na型, 为咸水, 对混凝土无腐蚀性, 对钢结构具中等腐蚀性。飞云江水质随涨落潮的影响而处在动态变化之中, 均为咸水, 水质类型为Cl-Na型, 退潮时水质对混凝土具弱腐蚀作用;涨潮时对混凝土强腐蚀作用, 江水对钢结构具中等腐蚀性, 应采取相应的防护措施。

(4) 桥基持力层选择:桥位可选用卵石 (9) 或圆砾 (9) -1作该段桥基持力层。宜采用冲钻孔灌注桩, 桩基施工前应进行试桩, 施工中应注意控制孔内沉渣及卵石 (9) 和圆砾 (9) -1鉴别, 以使单桩承载力满足设计要求。

摘要：瑞安市飞云江特大桥位于滨海处, 桥位处水深且急, 受涨退潮影响明显。地质条件尤其复杂, 第四第厚度大, 且卵石层厚度巨大, 钻探施工难度极大。本文是在充分搜集、分析、研究既有地质资料的基础上, 以实地勘察等为手段, 对大桥的工程地质条件作出评价, 并为大桥设计施工提供依据。

关键词：飞云江特大桥,工程地质,勘察