平安湟水河特大桥工程地质勘察报告

1、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+743.45DK163+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 西安目录一、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、

2、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

3、-24+15-32+1-24+44-32+1-32+48-32+7-32m+(48+80+48)m连续梁+2-32+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+743.45DK163+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

4、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

5、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+000DK154+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）Km29.6工程地质纵断面图km16.

6、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20502105之间，局部三级阶地地段地形有所起伏，沿线多为耕地、

7、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+360DK153+150DK153+150DK177+606压(mb)802.4786.7气温(C)年平均8.47.7极端最高38.437.6最低-23.6-21.9最热月平均18.916.3最冷月平均-6.4-8.3最大月平均日较差23.923.9湿度绝对(mb)平均6.96.3最大22.920.7最小00.2相对(%)平均55.452.9最小0

8、0降水量(mm)年平均324.8326.3年最大562.9422.9年最小195.7233.2月最大180.4111.2日最大53.550.7一次最大及延续时间51.4（11天）54.9（9天）年平均降水日数107.6103.8蒸发量(mm)年平均1748.81850.9年最大2158.12050.7风(m/s)平均风速及主导风向1.8/E2.4/ESE各季平均风速及主导风向春2.2/E2.7/ESE夏1.7/E2.2/ESE秋1.5/E2.2/ESE冬1.7/E2.6/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/E12.0/E;ESE;NW瞬时雪冻(cm)降雪初终期1

9、1.74.1611.54.19最大积雪厚度76最大季节冻土深度86 105 其它平均雾天日数0.40平均沙暴日数00.2平均雷暴日数24.321.2最大风速风压 kg/m28.3710.04五、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

10、）：局部分布于铁路和道路路基及村庄附近，厚约15m。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+550DK149+670段表层砂质黄土之下，D1Z-2160D1Z-2163钻孔揭示，厚312m，深灰色，软塑-流塑，手捏较软， 级普通土，0=60kPa。3）砂质黄土（Q4al3）：分布于湟水河一级、二级阶地表层，厚度0.515m，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，0=100120kPa。4）砂质黄土（Q4dl3）：主要分布在兰州台及1#墩一

11、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，0=100120kPa。5）黏质黄土（Q4al3）：主要分布于湟水河一级、二级阶地表层，厚约0.520m。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，0=100120kPa。6）粉细砂（Q4al4）：局部分布，呈透镜体状夹于其它地层中，厚约05m。褐黄色、砂质不纯，潮湿-饱和，稍密为主， 级松土。0=100150kPa7）中砂（Q4al5）：局部呈透镜体状分布，褐黄色，厚约02m。砂质不纯，稍湿，稍密为主，级松土。0=200kPa。8）粗砂（Q4a

12、l5）：局部呈透镜体状分布，褐黄色，厚约013m。砂质不纯，潮湿-饱和，稍密-中密，级松土。0=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211m。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%，2010mm约占30%，102mm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，0=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0.515m。青灰色为主，颗

13、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，0=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，0=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136m，灰色、青灰色、土黄色，棱角状圆棱状，成份以安山岩、砂岩

14、、片麻岩、闪长岩等为主，粒径60100mm约占15%，100200mm约占20%，大于200mm约占35%，砂土充填，中密密实，潮湿饱和，级硬土，0=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1015m，其它局部坡脚分布，杂色，棱角状，成份以大理岩为主，粒径2060mm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，0=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03m，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20

15、0mm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，0=700kPa。13）块石土（Q4dl8）：仅在兰州台砂质黄土下分布，D1Z-2101揭示，厚05m，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，0=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520m，土质较均匀，局部夹细砂薄层，具孔隙，稍湿潮湿，稍

16、密中密，级普通土，0=100150kPa。2）黏质黄土（Q3al3）：主要分布于三级阶地表层砂质黄土下，厚约515m。褐黄色、浅黄色，土质较均，具孔隙及虫孔。软塑-硬塑，级普通土，0=100150kPa。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25m。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%，2010mm约占30%，102mm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，0=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

17、互层，厚度18m。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，0=550kPa。5）卵石土（Q3al7）：厚度18m，黄灰色，棱角状，成份以砂岩、片麻岩、闪长岩等为主，粒径2060mm约占20%，60100mm约占40%，100200mm约占20%，砂土充填，中密-密实，潮湿-饱和，级硬土，0=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

18、岩为泥质结构，砂岩呈细粒结构，成岩作用差，强风化层厚520m，级硬土，0=300kPa，弱风化：级软石，0=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，0=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N2030oE/50oS，强风化层厚58m，级软石，0=600kPa，弱风化：级次坚石，0=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（Q4

19、al3）、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f变异系数(%)样本个数含水量 (w)(%)15.700 4.500 10.183 4.524 44.425 6干密度 (d)(g/cm3)1.620 1.220 1.473 0.139 9.460 6密度(s)(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

20、.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

21、(a0.10.2)(MPa-1)0.840 0.190 0.355 0.241 67.998 6压缩模量 (Es0.10.2)(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() ()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f变异系数(%)样本个数含水量 (w)(%)29.000 4.300 21.157 4.316 20.402

22、 115干密度 (d)(g/cm3)1.950 1.256 1.666 0.154 9.212 115密度(s)(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 2

23、4.400 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 (a0.10.2)(MPa-1)1.170 0.130 0.371 0.215 57.955 115压缩系数 (a0.20.4)(MPa-1)0.700 0.070 0.249 0.137 55.131 115压缩模量 (Es0.10.2)(MPa)13.1

24、90 1.530 5.533 2.169 39.208 115压缩模量 (Es0.20.4)(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() ()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f变异系数(%)样本个数含水量 (w)(%)21.800 7.400 12.813 4.235 33.049 30干密度 (d)(

25、g/cm3)1.790 1.250 1.491 0.130 8.737 30密度(s)(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

26、 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 (a0.10.2)(MPa-1)1.030 0.180 0.491 0.213 43.385 30压缩系数 (a0.20.4)(MPa-1)0.680 0.110 0.370 0.155 42.061 30压缩模量 (Es0.10.2)(MPa)8.800 2.070 4.450 1.828 41.092

27、 30压缩模量 (Es0.20.4)(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() ()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压缩模量 基本承载力(kPa)(度 )(Es12)(kPa)人工填土Q4ml稍湿，稍密淤泥质粉质黏土Q4

28、al1软塑-流塑70砂质黄土Q4dl3稍湿，稍密24.724.26100120砂（黏）质黄土Q4al3稍密-中密，稍湿-潮湿或软塑-硬塑23.223.55.5100120粉细砂Q4al4潮湿-饱和，稍密100150中砂Q4al5稍湿，稍密200粗砂Q4al4潮湿-饱和，稍密-中密300细圆砾土Q4al6潮湿-饱和，中密400粗圆砾土Q4al6 潮湿-饱和，中密-密实500粗角砾土Q4dl6稍湿，稍密400卵石土Q4al7潮湿饱和，中密-密实600碎石土Q4dl7潮湿饱和，中密500漂石土Q4al8潮湿饱和，中密-密实700块石土Q4dl7潮湿，中密600砂（黏）质黄土Q3al3稍密-中密，稍湿

29、-潮湿或软塑-硬塑23.324.14.5100150细圆砾土Q3al6潮湿饱和，中密400粗圆砾土Q3al6潮湿-饱和，中密-密实550卵石土Q3al7潮湿饱和，中密-密实650泥岩、泥岩夹砂岩N1Ms、N1Ms+Ss强风化300弱风化400石膏岩N1Gy弱风化350大理岩Z1Mb强风化600弱风化1000（二）地质构造本区位于祁连地槽褶皱系和松（松潘）甘（甘孜）地槽褶皱系两个构造单元间的结合地带，为祁连山“中间隆起带”、拉脊山加里东地向斜褶皱带单元的一部分。地史上各期构造运动对本区均有影响，其中以加里东期和燕山期构造形迹较为明显，褶皱和断裂发育。晚第三纪以来,区内新构造运动极为活跃，表现为河

30、谷阶地上升显著，现代河流侵蚀、下切明显，湟水河两岸六级阶地发育，高差达100150m，构成颇为典型的河谷阶地地貌。对工程而言本段线路范围内地质构造不发育，未发现有明显的地质构造。（三）地震动参数根据国家质量技术监督局颁布的中国地震动参数区划图（GB18306-2001）的划分，桥址处地震动峰值加速度值为0.10g，（相当于基本地震烈度七度），地震动反应谱特征周期采用0.45s。六、水文地质特征（一）地表水工点范围内地表水为湟水河，为一常年流水，流量较大，叶家沟、高店沟、巴藏沟、白沈家沟、祁家川（三合沟）等湟水河支沟也常年有流水，但流量较小，水量随季节变化而变化。水质一般较好，对圬工无侵蚀性。（

31、二）地下水的类型、埋藏情况及其变化特征地下水主要为第四系孔隙潜水，含水层主要为细、粗圆砾土，卵石土，地下水位埋深随地貌单元不同而变化，一般一级阶地和冲沟沟床一带为05m，二级阶地为515m，三级阶地为1525m，主要由农田灌溉和大气降水补给，地下水位变化幅度较大，丰水季节水位较高，枯水季节水位较低。根据水质分析报告，地下水水质一般具侵蚀性，硫酸盐环境作用等级H2，氯盐环境作用等级L1L2。七、不良地质及特殊岩土问题（一）不良地质不良地质主要为二、三级阶地地表零星分布的黄土陷穴，另外为兰州桥台端山顶大理岩裸露，节理裂隙较发育，局部有危岩落石分布。（二）特殊岩土1. 工点范围内地表广泛分布第四系全新统、上更新统砂（黏）质黄土，一般具湿陷性，湿陷等级及湿陷厚度随地貌单元及黄土厚度不同而变化，大致DK147+730DK150+500段具级自重湿陷，湿陷土层厚度1020m，其它地段多为级非自重湿陷，局部具级自重湿陷性，湿陷土层厚度15m，桥桩基应穿透湿陷性黄土