超复杂工程地质环境岩土工程勘察技术——航站楼岩土工程勘察项目

2023-05-18 752 0

贵阳龙洞堡机场三期扩建工程T3航站楼岩土工程勘察项目位于贵阳市南明区,T3航站楼为贵阳标志性建筑,与现有的T1、T2两座航站楼并列,是贵州省“十三五”重点建设项目,肩负着“构建西部重要航空枢纽、助力贵州跨越发展”的历史使命。中建西勘院一公司承接贵阳龙洞堡机场三期扩建工程T3航站楼岩土工程勘察任务。

T3航站楼按照满足2025年年旅客量3000万人次的使用需求进行设计和建设,项目的建成将进一步增强贵阳机场区域航空枢纽地位、提升综合保障能力,加快构建现代综合交通运输体系,促进对外开放和推动地区经济平稳快速发展。‍

黔路难行向天行

T3航站楼设计采用主楼加指廊构型,呈“T”字形,南北全长522m,东西全长360m,总建筑面积167460㎡(其中地上面积153415㎡,地下面积12583㎡,总占地面积59000㎡),主楼建筑高度38.300m,指廊建筑高度为33.298m。T3航站楼柱网跨度大,对沉降要求高;单柱荷载大,对地基要求高,桩基承载力要求高,设计单桩极限承载力达76000kN。

填土深

场地深厚高抛回填土深度最大达到了60m,无做航站楼天然地基的可能,但填土负摩阻力对桩基设计影响极大,对工程造价影响大。需查明深厚填土来源、成因、空间分布、填土成分、粒径、密实度、均匀性等,查明填土工程特性。

岩溶怪

岩溶发育无规律可循,但直接关系到桩基础设计、施工的顺利进行和工程风险控制。需查明岩溶大小、高度、平面分布、填充情况等岩溶发育特征及工程特性。 

定岩难

填土深厚,桩身超长,负摩阻力大,桩基设计承载力高,要求桩端持力层为中等风化灰岩,抗压强度不低于26MPa。灰岩裂隙较发育,裂隙普遍填充粘性土,风化程度不易判别,需确保桩端持力层满足设计要求。‍

奋进之笔绘蓝图

查填土

充分搜集原始地形图、卫星影像、施工等资料,结合现场踏勘,主要采用高密度电法提前研判填土深度,指导现场勘察钻探工作的进行。

首创“深厚填土可视化玻璃套管勘察专利新技术”,准确判识填土成分。场地填土成分复杂,钻进取样困难,填土的成分识别、成因分析和工程评价困难。利用玻璃套管及可视化技术,原位观察钻孔侧壁填土成分和分布情况,为深厚填土地区勘察工作的开展、分析和评价提供可靠支撑。

探岩溶

采用高密度电法、地质雷达对场地岩溶进行初步判别,在初判岩溶区域进行针对性钻探验证,使得钻探工作更具针对性。

在贵阳地区首次应用“一种桩底溶洞声纳探测装置及方法”发明专利新技术,判识桩端岩溶发育情况。

首创孔口钻探方式解决孔内钻探的技术难题。对于桩基础施工过程中因“半岩半土”、岩溶洞穴等地质异常情况所导致原钻孔深度不满足持力层控制要求,钻孔回填成本高,因钻杆周围无约束,桩孔内无法钻探,在孔外钻探成本高、工期长,且影响全套管周转使用等因素,创造性提出了“岩溶区超深悬空桩孔口钻探导向圆柱四角塔架技术”,采取“孔口钻探”方式进行勘察。

挖方区独立基础,勘察阶段加强钻探与地质雷达物探手段成果的对比验证。验槽阶段,通过在岩石基槽中布置“小孔径钻孔”进行岩溶查证,控制基底岩溶风险。

人下孔

利用“全套管钢护筒护壁的天然优势”,创造性的提出了在机械成孔的情况下采取“人工下孔”验槽的方案,准确判定地基持力层。

前期“地质调查测绘”,岩层产状为产状60°∠9°。人工下孔验槽发现,孔底岩层缓倾,为近水平状,定性判断持力层稳定性良好。同时,对桩基位于临空面附近滑移稳定性进行定量计算,按不利组合考虑,其抗滑稳定性符合要求。

“地质雷达+小孔径钻”在基槽开挖后进行岩溶查证‍

因地制宜有创新

首次提出“桩基础按‘上粗下细’变截面桩径设计”理念。由于旋挖机在超深桩部分施工时,上部填土会对其产生较大的阻力,基岩段钻进困难,项目团队在填土段用护筒隔开,再采用变径的方式进行下部嵌岩段钻进,有效解决了超深桩的施工难度。

首次提出“岩溶发育区段等效正侧阻厚度”的理念。按前期设计单位计算,基岩超深桩岩面均在-90m左右,考虑负摩阻力的影响,若岩溶发育区段侧阻力不计,地基承载力特征值仅3500kPa,不能满足设计要求。项目合理考虑岩溶发育区段的“半岩半土”地层的桩侧阻力的正向贡献,对该部分侧摩阻力进行等效折减后计入承载力中,既考虑了岩溶发育充填物的不利作用,又考虑了非岩溶区段的侧阻力,并提供了等效正侧阻力厚度。

质量效益双丰收

项目从深厚填土和可溶岩着手,开拓勘察新思路,以地基基础选型和有效降低工程岩溶风险为目标,针对部分孔桩持力层超深情况,提出孔口钻探、以人工下孔验槽观测到的地质情况为依据进行精细化设计,提出变直径设计的建议,提出考虑变直径处桩端承载力、非嵌岩侧阻力贡献,验算桩基承载力,优化设计桩长。桩基础施工过程中,严格执行“每桩必验”的质量底线,防止施工单位盲目开挖和施工,节约近6个月工期,节约造价近2000万元。通过主体结构的监测结果显示,建筑主体在沉降变形监测周期内,各监测点的变形速率在规范规定的稳定标准范围内。

T3航站楼是贵阳龙洞堡机场三期扩建工程的核心组成部分,面临贵州省乃至全国行业罕见的复杂工程地质环境,高抛深厚填土厚度最大超过60m,具有密集发育隐伏岩溶等特点,场地复杂程度一级。项目基础桩最大直径3200mm,最大桩长超过100m,地基基础等级为一级,项目的成功履约将对类似地层工程起到较强的参考、指导作用。‍

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