平安湟水河特大桥工程地质勘察报告.docx
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平安湟水河特大桥工程地质勘察报告
新建铁路
兰新第二双线兰州西至平安
定测
平安湟水河特大桥工程地质勘察报告
（DK147+743.45～DK163+793.25）
中铁第一勘察设计院集团有限公司
2010年1月西安
新建铁路
兰新第二双线兰州西至平安
定测
平安湟水河特大桥工程地质勘察报告
（中心里程：
DK155+768.35）
编写者：
复核者：
审核者：
审定者：
中铁第一勘察设计院集团有限公司
2010年1月西安
一、工程概况
二、勘察概况及工作方法
三、完成的勘探工作量
四、自然地理概况
（一）地理位置及交通概况
（二）地形地貌
（三）气象特征
五、工程地质特征
（一）地层岩性及物理力学特征
（二）地质构造
（三）地震动参数
六、水文地质特征
（一）地表水
（二）地下水的类型、埋藏情况及其变化特征
（三）地表水、地下水对混凝土等建筑材料的侵蚀性判定
七、不良地质及特殊岩土问题
（一）特殊岩土
（二）地震液化
八、场地稳定性、适宜性评价
九、基础设计建议
十、设计与施工注意事项
十一、附件
一、工程概况
新建平安湟水河特大桥桥址位于青海省乐都县、平安县境内，该桥自红山二号隧道出口，两跨湟水河，跨越叶家沟、高店沟、巴藏沟、白沈家沟、祁家川等湟水河支沟，并跨越G109国道、兰西高速公路、兰青一、二线。
桥址中心里程DK155+768.35，孔跨形式为11-32+3-24+18-32+2
-24+25-32+1-24+45-32+4-24+18-32+1-24+15-32+1-24+44-32+1-32+48-32+7-32m+（48+80+48）m连续梁+2-32ｍ+3-24m+3-24m+2-32m+（48
+80+48）m连续梁+14-32m+53-32m+2-24m+6-32m+1-24m+48-32m+3-24m
+53-32m+（40+64+40）m+3-24+1-32m+1-24m+32-32m+2-24m+23-32m+1-32m+（60+100+60）m连续粱+26-32m梁桥，桥梁全长16049.80m，起讫里程DK147+743.45～DK163+793.25。
二、勘察概况及工作方法
本次定测阶段工作于2009年3月底开始，根据定测任务书和《兰新第二双线兰州西至红柳河段定测工程地质勘察大纲》的要求，在认真研究分析初测及区域地质资料的基础上，按照以下原则及要求进行勘察工作。
1．查明桥址区地貌、地层岩性、地质构造等。
2．查明桥址范围内岩土层的类型、分布范围、深度及各层物理力学性质，分析和评价地基的稳定性。
3．查明特殊岩土和不良地质的类型、成因、分布范围，发展趋势和危害程度，提供整治方案的建议。
4．查明地下水的埋藏条件，提供地下水位及变化幅度，判定地表水、地下水对圬工的腐蚀性。
5．根据场地条件和施工条件，建议经济合理的基础类型，详细查明持力层和软弱下卧层的分布，分层提供各层土的基本承载力。
根据以上勘察思路，结合地貌单元、地层结构特点及勘察阶段，本次勘察主要采用地质调绘、钻探、试坑、静探、岩土试验等综合地质勘察测试方法，填绘桥址平、纵断面图，提供有关设计参数。
三、完成的勘探工作量
本次定测采用逐墩布孔的原则，共布置钻孔489孔，由于桥梁穿越部分地段房屋等建筑物密布，阻工现象严重，部分钻孔难以实施，目前完成钻孔357孔17107.4m，其它钻孔待征地拆迁完成后再进行。
2009年11月DK136+000～DK154+000段进行了改线，本桥部分地段位于改线段，由于改线后线路位置距定测方案很近，。
该段进行了另外完成工作量如下：
工作项目
单位
完成工作量
备注
工程地质平面图（1：
1000）（km2）
Km2
9.6
工程地质纵断面图
km
16.05
工程地质钻探
m/孔
17107.4m/357
波速测试
孔
5
室内
试验
土样试验
原状样
组
151
岩样试验
组
56
膨胀性试验
组
19
水质分析
地表水
组
2
地下水
组
3
四、自然地理概况
（一）地理位置及交通概况
平安湟水河特大桥桥址位于青海省乐都县、平安县境内。
该桥跨度较大，分别跨越109国道、湟水河、兰西高速公路、兰青一、二线。
工点处公路、铁路并向，兰西高速公路在附近通过，并有多条乡、村道路穿过，交通较为便利。
（二）地形地貌
桥址区位于湟水河河谷，主要行进在湟水河一、二、三级阶地、河床、河漫滩上，跨越湟水河6条支沟，地形较为平坦开阔，变化不大，地面高程在2050～2105之间，局部三级阶地地段地形有所起伏，沿线多为耕地、村庄，冲沟、灌溉渠分布较多。
（三）气象特征
工程区地处属于高原温带半干旱大陆性气候，其特征：
干燥、多风、蒸发量远大于降水量，太阳幅射强，昼夜温差大，冬寒夏爽。
乐都、平安其气象参数汇总如下表
气象资料汇总表
站台名称
乐都
平安
代表里程及地点
DK107+360～DK153+150
DK153+150～DK177+606
压（mb）
802.4
786.7
气温（C）
年平均
8.4
7.7
极端
最高
38.4
37.6
最低
-23.6
-21.9
最热月平均
18.9
16.3
最冷月平均
-6.4
-8.3
最大月平均日较差
23.9
23.9
湿度
绝对（mb）
平均
6.9
6.3
最大
22.9
20.7
最小
0
0.2
相对（%）
平均
55.4
52.9
最小
0
0
降水量（mm）
年平均
324.8
326.3
年最大
562.9
422.9
年最小
195.7
233.2
月最大
180.4
111.2
日最大
53.5
50.7
一次最大及延续时间
51.4（11天）
54.9（9天）
年平均降水日数
107.6
103.8
蒸发量（mm）
年平均
1748.8
1850.9
年最大
2158.1
2050.7
风（m/s）
平均风速及主导风向
1.8/E
2.4/ESE
各季平均风速及主导风向
春
2.2/E
2.7/ESE
夏
1.7/E
2.2/ESE
秋
1.5/E
2.2/ESE
冬
1.7/E
2.6/W
年均大风日数（≥8级）
0.8天
2.1天
最大风速及其风向
定时
17.0/E
12.0/E;ESE;NW
瞬时
雪冻（cm）
降雪初终期
11.7～4.16
11.5～4.19
最大积雪厚度
7
6
最大季节冻土深度
86
105
其它
平均雾天日数
0.4
0
平均沙暴日数
0
0.2
平均雷暴日数
24.3
21.2
最大风速风压kg/m2
8.37
10.04
五、工程地质特征
（一）地层岩性及物理力学特征
1、地层岩性
桥址范围内主要地层为第四系全新统人工填土、冲积淤泥质粉质黏土、砂质黄土、黏质黄土、粉细砂、中砂、粗砂、细圆砾土、粗圆砾土、卵石土、漂石土，坡积砂质黄土、黏质黄土、粗角砾土、碎石土、块石土；第四系上更新统冲积砂质黄土、黏质黄土、细圆砾土、粗圆砾土、卵石土；上第三系泥岩、泥岩夹砂岩夹石膏岩等。
各地层岩性特征详述如下：
（1）第四系全新统
1）人工填土（Q4ml）：
局部分布于铁路和道路路基及村庄附近，厚约1～5m。
褐黄色，土质不均，以砂质黄土、角砾土、碎石土为主，稍湿，稍密为主，
级普通土。
2）淤泥质粉质黏土（Q4al1）：
主要分布在DK149+550～DK149+670段表层砂质黄土之下，D1Z-2160～D1Z-2163钻孔揭示，厚3～
12m，深灰色，软塑-流塑，手捏较软，
级普通土，σ0=60kPa。
3）砂质黄土（Q4al3）：
分布于湟水河一级、二级阶地表层，厚度0.5～15m，与黏质黄土多呈渐变状。
浅黄色，褐黄色，土质较均匀，手搓有砂感，具孔隙，稍湿-潮湿，稍密-中密，
级普通土，σ0=100～120kPa。
4）砂质黄土（Q4dl3）：
主要分布在兰州台及1#墩一带斜坡，坡积形成，浅黄色，土质不均，夹有基岩碎块及粉细砂、黏质黄土薄层，稍湿-潮湿，稍密，
级普通土，σ0=100～120kPa。
5）黏质黄土（Q4al3）：
主要分布于湟水河一级、二级阶地表层，厚约0.5～20m。
褐黄色、浅黄色，土质较均，具孔隙及虫孔，与砂质黄土多呈渐变状或互层状，软塑-硬塑，
级普通土，σ0=100～120kPa。
6）粉细砂（Q4al4）：
局部分布，呈透镜体状夹于其它地层中，厚约0～5m。
褐黄色、砂质不纯，潮湿-饱和，稍密为主，
级松土。
σ0=100～150kPa
7）中砂（Q4al5）：
局部呈透镜体状分布，褐黄色，厚约0～2m。
砂质不纯，稍湿，稍密为主，
级松土。
σ0=200kPa。
8）粗砂（Q4al5）：
局部呈透镜体状分布，褐黄色，厚约0～13m。
砂质不纯，潮湿-饱和，稍密-中密，
级松土。
σ0=300kPa。
9）细圆砾土（Q4al6）：
主要分布于湟水河一级、二级阶地砂质黄土、黏质黄土下部或与粗圆砾土、卵石土互层，厚度2～11m。
青灰色为主，颗粒成分以砂岩、石英岩等为主，浑圆状，粒径组成为：
大于20mm以上约占20%，20～10mm约占30%，10～2mm约占30%，小于2mm约占10%，余为杂砂土充填，潮湿-饱和，中密为主。
级普通土，σ0=400kPa。
10）粗圆砾土（Q4al6）：
主要分布于湟水河一级、二级阶地砂质黄土、黏质黄土下部或与卵石土互层，局部夹于黄土中，厚度0.5～15m。
青灰色为主，颗粒成分以砂岩、石英岩等为主，浑圆状，粒径组成为：
大于20mm以上约占60%，余为杂砂土充填。
潮湿-饱和，中密-密实。
级硬土，σ0=500kPa。
11）粗角砾土（Q4dl6）：
仅局部坡脚处分布，D1Z-2105揭示，浅黄-青灰色,成分以变质岩为主,颗粒形状为棱角状,颗粒级配一般,粒径:
2-20mm约占10%,20-40mm约占40%,40-60mm约占20%,大于60mm约占5%,余为砂土充填,稍湿,稍密，
级硬土，σ0=400kPa。
12）卵石土（Q4al7）：
主要分布于湟水河一级、二级阶地砂质黄土、黏质黄土下部与细、粗圆砾土互层，厚度1～36m，灰色、青灰色、土黄色，棱角状～圆棱状，成份以安山岩、砂岩、片麻岩、闪长岩等为主，粒径60～100mm约占15%，100～200mm约占20%，大于200mm约占35%，砂土充填，中密—密实，潮湿～饱和，
级硬土，σ0=600kPa。
13）碎石土（Q4dl7）：
主要分布在兰州台及1#墩一带斜坡表层砂质黄土下，厚度10～15m，其它局部坡脚分布，杂色，棱角状，成份以大理岩为主，粒径20～60mm约占40%，大于60mm约占30%，余为砂砾、黄土充填，中密，潮湿-饱和，
级硬土，σ0=550kPa。
12）漂石土（Q4al8）：
零星呈透镜体状夹于卵石土层中，仅D1Z-2215、D1Z-2305孔揭示，厚0～3m，青灰色，成份以石英砂岩为主，颗粒未风化，砾石颗粒呈圆棱状，大于200mm约占55%，100-200mm约占15%，20-100mm约占10%，余为砂砾充填，岩芯呈短柱状、散块状，饱和，中密-密实，
级
软石，σ0=700kPa。
13）块石土（Q4dl8）：
仅在兰州台砂质黄土下分布，D1Z-2101揭示，厚0～5m，杂色,以青灰色为主,成分以大理岩、石英岩,颗粒形状为浑圆形,颗粒级配良好,粒径:
大于200mm约占50%,200-100mm约占20%,小于100mm约占10%,余为砂土充填,潮湿,中密，
级软石，σ0=600kPa。
（2）第四系上更新统
1）砂质黄土（Q3al3）：
分布于三级阶地表层，浅黄、淡黄色，厚约5～20m，土质较均匀，局部夹细砂薄层，具孔隙，稍湿～潮湿，稍密～中密，
级普通土，σ0=100～150kPa。
2）黏质黄土（Q3al3）：
主要分布于三级阶地表层砂质黄土下，厚约5～15m。
褐黄色、浅黄色，土质较均，具孔隙及虫孔。
软塑-硬塑，
级普通土，σ0=100～150kPa。
3）细圆砾土（Q3al6）：
主要分布于湟水河三级阶地黄土下部，与粗圆砾土、卵石土呈渐变关系，厚度2～5m。
青灰色为主，颗粒成分以砂岩、石英岩等为主，浑圆状，粒径组成为：
大于20mm以上约占20%，20～10mm约占30%，10～2mm约占30%，小于2mm约占10%，余为杂砂土充填，潮湿-饱和，中密。
级普通土，σ0=400kPa。
4）粗圆砾土（Q3al6）：
主要分布于湟水河三级阶地黄土之下，或与卵石土互层，厚度1～8m。
青灰色为主，颗粒成分以砂岩、石英岩等为主，浑圆状，粒径组成为：
大于20mm以上约占60%，余为杂砂土充填。
潮湿-饱和，中密-密实。
级硬土，σ0=550kPa。
5）卵石土（Q3al7）：
厚度1～8m，黄灰色，棱角状，成份以砂岩、片麻岩、闪长岩等为主，粒径20～60mm约占20%，60～100mm约占40%，100～
200mm约占20%，砂土充填，中密-密实，潮湿-饱和，
级硬土，σ0=650kPa。
（3）上第三系中新统（N1Ms、N1Ms+Ss、N1Ms+Gy）
为桥址处主要下伏地层，以泥岩为主，部分地段为泥岩夹砂岩、泥岩夹石膏岩，局部含有石膏晶粒，棕红色为主，局部为灰色、灰绿色，泥质胶结，泥岩为泥质结构，砂岩呈细粒结构，成岩作用差，强风化层厚5～20m，
级硬土，σ0=300kPa，弱风化：
级软石，σ0=400kPa。
石膏岩（N1Gy）:
灰白色，灰绿色，主要以层状或薄层状夹于泥岩中，厚度由数厘米至数米不等，局部以石膏晶体颗粒含于泥岩中，岩质较软，弱风化，
级软石，σ0=350kPa。
（4）震旦系下统大理岩（Z1Mb）：
仅分布在兰州桥台，灰白色,成分以方解石,白云石为主,粗粒变晶结构,节理较发育,锤击声脆,产状N20～30oE/50oS，强风化层厚5～8m，
级软石，σ0=600kPa，弱风化：
级次坚石，σ0=1000kPa。
2、物理力学特征：
（1）对第四系全新统坡积黄土（Q4dl3）、冲积黄土（Q4al3）、上更新统冲积黄土（Q3al3）地层物理力学特征参数，依据规范进行统计分析，列表如下：
第四系全新统坡积黄土（Q4dl3）参数统计表
统计项目
试验项目
单位
最大值
max
最小值
min
平均值
fm
标准差
σf
变异
系数δ（%）
样本个数
含水量（w）
（%）
15.700
4.500
10.183
4.524
44.425
6
干密度（ρd）
（g/cm3）
1.620
1.220
1.473
0.139
9.460
6
密度（ρs）
（g/cm3）
1.880
1.280
1.630
0.198
12.159
6
饱和度（Sr）
63.400
10.000
34.900
18.869
54.065
6
孔隙比（e）
（%）
1.221
0.674
0.857
0.193
22.463
6
孔隙度（n）
（%）
55.000
40.300
45.733
5.102
11.157
6
比重（Gs）
（g/cm3）
2.700
2.700
2.700
0.000
0.000
6
液限（wL）
（%）
26.200
25.700
26.017
0.172
0.662
6
塑限（wP）
（%）
17.200
16.600
16.883
0.204
1.209
6
塑性指数（Ip）
9.300
8.900
9.133
0.163
1.788
6
液性指数（IL）
-0.120
-1.430
-0.742
0.520
-70.089
6
压缩系数（a0.1～0.2）
（MPa-1）
0.840
0.190
0.355
0.241
67.998
6
压缩模量（Es0.1～0.2）
（MPa）
9.400
2.400
6.033
2.346
38.880
6
直剪
试验
凝聚力（C）
（kPa）
24.900
24.500
24.700
0.283
1.145
2
内摩擦角（φ）
（°）
24.300
24.200
24.250
0.071
0.292
2
第四系全新统冲积黄土（Q4al3）参数统计表
统计项目
试验项目
单位
最大值
max
最小值
min
平均值
fm
标准差
σf
变异
系数δ（%）
样本
个数
含水量（w）
（%）
29.000
4.300
21.157
4.316
20.402
115
干密度（ρd）
（g/cm3）
1.950
1.256
1.666
0.154
9.212
115
密度（ρs）
（g/cm3）
2.140
1.310
1.874
0.164
8.755
115
饱和度（Sr）
99.800
10.100
77.463
18.250
23.560
115
孔隙比（e）
（%）
1.150
0.500
0.767
0.147
19.236
115
孔隙度（n）
（%）
99.000
33.300
55.739
24.714
44.339
115
比重（Gs）
（g/cm3）
2.730
2.700
2.707
0.008
0.311
115
液限（wL）
（%）
34.600
24.400
28.276
2.776
9.818
115
塑限（wP）
（%）
20.000
16.200
17.871
1.146
6.410
115
塑性指数（Ip）
14.600
8.200
10.404
1.658
15.937
115
液性指数（IL）
1.270
-1.900
-0.169
0.939
-554.626
115
压缩系数（a0.1～0.2）
（MPa-1）
1.170
0.130
0.371
0.215
57.955
115
压缩系数（a0.2～0.4）
（MPa-1）
0.700
0.070
0.249
0.137
55.131
115
压缩模量（Es0.1～0.2）
（MPa）
13.190
1.530
5.533
2.169
39.208
115
压缩模量（Es0.2～0.4）
（MPa）
20.370
2.820
8.220
3.587
43.632
115
直剪
试验
凝聚力（C）
（kPa）
25.600
15.400
23.163
8.293
1.921
30
内摩擦角（φ）
（°）
26.400
20.100
23.477
5.998
1.408
30
第四系上更新统冲积黄土（Q3al3）参数统计表
统计项目
试验项目
单位
最大值
max
最小值
min
平均值
fm
标准差
σf
变异
系数δ（%）
样本个数
含水量（w）
（%）
21.800
7.400
12.813
4.235
33.049
30
干密度（ρd）
（g/cm3）
1.790
1.250
1.491
0.130
8.737
30
密度（ρs）
（g/cm3）
2.120
1.290
1.599
0.216
13.494
30
饱和度（Sr）
96.700
16.000
40.743
21.915
53.787
30
孔隙比（e）
（%）
1.248
0.520
0.936
0.192
20.504
30
孔隙度（n）
（%）
55.500
34.200
47.820
5.556
11.619
30
比重（Gs）
（g/cm3）
2.730
2.690
2.702
0.007
0.246
30
液限（wL）
（%）
34.100
24.000
26.403
2.064
7.818
30
塑限（wP）
（%）
19.800
16.100
17.083
0.817
4.781
30
塑性指数（Ip）
14.300
7.900
9.320
1.265
13.573
30
液性指数（IL）
0.320
-1.100
-0.474
0.440
-92.799
30
压缩系数（a0.1～0.2）
（MPa-1）
1.030
0.180
0.491
0.213
43.385
30
压缩系数（a0.2～0.4）
（MPa-1）
0.680
0.110
0.370
0.155
42.061
30
压缩模量（Es0.1～0.2）
（MPa）
8.800
2.070
4.450
1.828
41.092
30
压缩模量（Es0.2～0.4）
（MPa）
13.300
2.810
5.793
2.606
44.987
30
直剪
凝聚力（C）
（kPa）
24.600
22.300
23.325
0.805
3.451
8
试验
内摩擦角（φ）
（°）
24.900
23.100
24.050
0.561
2.331
8
（2）土石工程参数
根据钻探、试坑、静探及土工试验、孔内测试等多种成果综合分析确定岩土层力学参数，如下表：
岩土物理力学参数一览表
岩土
名称
时代
成因
岩土状态
岩土力学参数的建议取值
岩土施工工程分级
备注
c
φ
压缩模量
基本承载力
（kPa）
（度）
（Es1～2）
（kPa）
人工填土
Q4ml
稍湿，稍密
Ⅱ
淤泥质粉质黏土
Q4al1
软塑-流塑
70
Ⅱ
砂质黄土
Q4dl3
稍湿，稍密
24.7
24.2
6
100～120
Ⅱ
砂（黏）质黄
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