某悬索桥重力式锚碇基坑综合检测

杜艾地，欧阳松，靳臻荣，宋澄宇，郑志安，田红锐

（贵州桥梁建设集团有限责任公司，贵州 贵阳 550000）

贵州山区多为喀斯特地貌，地表水及地下水丰富，岩溶强发育，表层土壤可侵蚀下层风化岩达数十米，从而形成溶洞、溶沟、石芽、溶蚀漏斗、伴生土洞塌陷等岩溶地基。重力式锚碇基础工程施工应根据工程设计与实际需求情况，进行地基承载力特征值、基底摩阻力、探地雷达勘探等相关试验检测，为工程师提供可靠的数据资料，从而科学指导项目施工。

花江峡谷大桥是六枝至安龙高速控制性工程，全长2890m，结构形式为5×40m先简支后连续预应力T梁+1420m钢桁梁悬索桥+8×40m先简支后连续预应力T梁+（86+160+86）m连续刚构+15×40m先简支后连续预应力T梁。

安龙岸锚碇采用重力锚形式，分左右两侧，锚碇间设置连接系梁，锚碇主要由散索鞍支墩基础、锚块基础、散索鞍支墩、锚碇锚块、前锚室和锚固系统等几部分组成。锚碇纵向最大长度为97.59m，锚碇竖向最大高度为70.85m，锚碇基础嵌入中风化白云岩夹角砾状白云岩；
前锚室前端与支墩连接，后端与锚块对齐，壁厚0.7m。锚碇基底开挖如图1所示。

图1 锚碇基础基底开挖示意

本工程锚碇基坑位于岩溶洼地范围，锚碇右幅基坑基础底标高处整体为中风化灰岩、白云岩，伴有局部溶蚀裂隙及溶槽；
锚碇左幅基坑基础底标高处整体为中风化岩、强风化灰岩、白云岩及侵蚀黄黏土，且内部有一消水洞，如图2所示。因锚碇左右幅地质条件差异大，整体岩溶较发育，空腔、泥槽较多，岩溶发育路段将会造成岩溶地面塌陷、基础持力层缺乏，因此需开展基于锚碇左右幅地基的相关试验及勘测。

图2 安龙岸锚碇基坑

2.1 试验依据与目的

根据设计文件，锚碇地基承载力容许值不小于3MPa，从而进行抗压强度试验，检测锚碇地基是否满足质量检验的要求。

2.2 抗压强度试验

根据《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2011）第5.2.6条，对于完整、较完整、较破碎的岩石地基承载力特征值可按本规范附录H岩石地基载荷试验方法确定；
对破碎、极破碎的岩石地基承载力特征值，可根据平板载荷试验确定。对完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值，也可根据室内饱和单轴抗压强度按下式进行计算：

式（1）中：fa为岩石地基承载力特征值（kPa）；
frk为岩石饱和单轴抗压强度标准值（kPa），可按本规范附录J确定；
φr为折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合，由地方经验确定。无经验时，对完整岩体可取0.5；
对较完整岩体可取0.2～0.5；
对较破碎岩体可取0.1～0.2。

根据工程实际情况，折减系数φr按最不利情况取为0.1。通过选取锚碇左右幅地基石块样品各1组（锚碇地基标高处）及锚碇左幅地基石块样品1组（换填标高处），共3组进行室内饱和单轴抗压强度试验，如图3所示，其最终结果如图4所示。

图3 室内饱和单轴抗压强度试验

图4 锚碇左、右幅地基抗压强度检测值

由图4可知，锚碇右幅地基整体承载力优越，远大于设计要求；
锚碇左幅基础标高处地基承载力多数不满足或略超设计要求，整体承载力较低；
左幅基础开挖换填处地基承载力大幅度提高，整体性良好，满足设计要求。

其抗压强度测定值分别为115.2MPa,28.917MPa,62.3MPa，根据上述规范公式及折减系数取值计算，岩石地基承载力特征值分别为11.52MPa,28.92MPa,62.3MPa。

2.3 摩擦系数试验

锚碇基底摩阻力系数测定试验以摩尔库伦准则为理论依据，首先逐级施加竖向力至设计荷载，待沉降稳定后对试验逐级施加水平剪切荷载，使试件产生剪切变形直至破坏，通过调节不同法向荷载获得每一试块的法向应力和切向应力。

按规范要求，每组岩体试验不宜少于5次，剪切面积不宜小于0.25m2，边长不小于0.5m，高度不小于边长0.5倍。

每组试验5个长方体试块，每个试块尺寸为：50cm（长）×50cm（宽）×40cm（高）。现场剪切试验采用平推法试验方案，施加的法向荷载和剪切荷载应位于中心。法向荷载保持不变，剪切方法为从安龙岸向六枝岸方向推，如图5所示。

图5 摩擦系数试验现场

（1）法向荷载每组5个试块，分别为0kPa,50kPa,100kPa,150kPa,200kPa。

（2）法向荷载施加方法：每一个试件按照4级施加，当法向变形稳定后再施加剪切荷载。

（3）剪切荷载最大推力Qmax的预估

试验剪切前，应预估最大推力Qmax值，并使推力作用线通过剪切面中心，公式为：

式（2）中：F为剪切面面积；
c为接触面黏聚力；
φ为接触面内摩擦角；
tanφ为摩擦系数，其结果如表1所示。

表1 锚碇基底摩擦系数

2.4 探地雷达勘探

地质雷达法，借助发射天线定向发射高频电磁波，并检测地下地质体反射或透射，通过地质体的信号来探测地质目标的物探勘探方法，该方法对浅部具有较高的分辨率。根据项目设计要求及勘察目的，对左右幅进行了两组检测。根据探测结果，详细位置见图6。

图6 左、右幅基底地质雷达平面综合示意图

通过上述抗压强度试验、摩阻力系数试验、地质雷达勘测法等科学方法进行综合检测，得出以下几点结论：

（1）经抗压强度试验，锚碇左右幅地质情况差异大，左幅换填基底处与右幅基底岩石质地坚硬，承载力高，皆满足设计要求3.0MPa以上。

（2）经现场摩阻力试验，本测试点基底抗滑移系数建议取μ=0.70，满足设计不小于0.65的要求。

（3）经地质雷达勘测，需引导出水点渗水，且左右幅基底岩石相对破碎、岩溶发育较强部位需开挖清理至中风化层基岩，局部积水需泵抽清空，以及细小岩溶通道等部位，应在后续施工阶段选用符合设计强度的混凝土回填，从而满足左幅锚碇基础混凝土浇筑要求。