淺談針對高速公路巖溶區(qū)橋梁樁基的地質(zhì)勘查

宋安

摘要：本文首先簡要分析了巖溶對工程建設(shè)的影響，在此基礎(chǔ)上，依托工程實例，對高速公路工程中巖溶區(qū)橋梁樁基的地質(zhì)勘查進行論述。期望通過本文的研究能夠為同類工程提供借鑒參考。

關(guān)鍵詞：高速公路；橋梁樁基；地質(zhì)勘查；巖溶區(qū)

1.巖溶對工程建設(shè)的影響分析

巖溶塌陷是巖溶區(qū)常見的地質(zhì)災(zāi)害，對城鎮(zhèn)設(shè)施會造成突然破壞，具體包括中斷通訊、礦坑積水、建筑物倒塌、農(nóng)田毀壞等方面，甚至還會對供水水源造成污染，嚴(yán)重威脅到人們的人身及財產(chǎn)安全。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，我國巖溶塌陷對經(jīng)濟造成的直接損失平均每年高達1.2億元。對于工程建設(shè)而言，巖溶產(chǎn)生的不利影響包括以下方面。

1.1地基不均性

巖溶巖面高低不平是造成上覆土質(zhì)地基壓縮變形不均勻的重要原因。從水平方向上來看，起伏點之間的距離即便較近，其土層厚度也會相差5m左右，若較遠，甚至?xí)嗖畈簧儆?0m。經(jīng)大量的工程建設(shè)實踐證實，軟弱土?xí)Ｒ娪谕翆虞^厚的溶槽底部，這給地基不均性創(chuàng)造了條件。

1.2地基失穩(wěn)

巖溶洞穴頂板若發(fā)生變形問題，則會進一步加劇地基失穩(wěn)。特別是對于跨度較大的扁平型洞體和淺埋型洞體，這類洞體在自然力、人類活動的影響下，使其頂板巖體發(fā)生結(jié)構(gòu)面切割，進而造成巖溶坍塌，局部破壞地基的穩(wěn)定性。

1.3巖溶水沖擊破壞

巖溶水始終處于動態(tài)變化狀態(tài)，對工程建設(shè)的順利開展會造成嚴(yán)重影響。在雨季施工中，巖溶水會通過通道涌泄到地面，造成巖溶垂直通道堵塞，無法消泄地面水流，進而出現(xiàn)工程建設(shè)場地被水淹沒的情況。巖溶水具備分布不均、依存于裂隙洞穴、無統(tǒng)一水面的特點。若巖溶區(qū)突發(fā)涌水，則會導(dǎo)致水位驟然升高，受動水壓力的影響，管狀裂隙水流可能會對地下室地板和建筑物地坪造成嚴(yán)重沖擊破壞。

由于工程建設(shè)中的建筑物對地基承載力的要求較高，所以若是在巖溶區(qū)開展工程建設(shè)只是采用一般的強夯、填堵的方式處理淺部土洞，則難以滿足承載力的要求。為此，必須探尋更為有效的基礎(chǔ)施工方法，以控制巖溶區(qū)對工程建設(shè)的不利影響。

2.高速公路工程中巖溶區(qū)橋梁樁基的地質(zhì)勘查

2.1地質(zhì)勘查方法

在地質(zhì)勘察查中，最為常用的方法有兩類，一類是鉆探，另一類是物探。

（1）鉆探是一種直接的勘探手段，通過鉆探能夠?qū)Φ刭|(zhì)情況有所了解和掌握，鉆探的優(yōu)點主要體現(xiàn)在不受環(huán)境限制，任何地形和地質(zhì)條件均可進行鉆探作業(yè)，并且可以達到較高的勘探精度；鉆探能夠為監(jiān)測或測試工作提供依據(jù)，發(fā)揮出鉆探的作用；鉆探是效率較高的勘探手段，可勘探深度較大的地層。鉆探適用于不同地質(zhì)條件下的不同類型建筑施工的勘探工程。由于鉆探只是通過揭示某點地質(zhì)環(huán)境來推測不同鉆探孔之間的地質(zhì)情況，所以這種勘探手段會降低對巖溶區(qū)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境的推測準(zhǔn)確性。若仍采用鉆探手段完成巖溶區(qū)的工程設(shè)計，則有可能忽視地質(zhì)隱患對工程建設(shè)的影響。為了避免上述問題的發(fā)生，可采用增加鉆孔數(shù)量的方式提高推測的精確度。

（2）物探。物探是使用專門儀器對各種地質(zhì)體的物理場分布情況進行探測，通過分析探測數(shù)據(jù)，繪制相應(yīng)的曲線，可對地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件以及不良地質(zhì)現(xiàn)象進行判定。因探測的地質(zhì)體物理性質(zhì)和物理狀態(tài)具備多樣化的特點，如物理性質(zhì)包括是磁性、導(dǎo)電性、放射性等，物理狀態(tài)包括空隙率、含水率等，所以通過物探方法可研究分析不同的地質(zhì)現(xiàn)象。在物探過程中，若探測的地質(zhì)體之間存在著較大的物理性質(zhì)差異，則探測結(jié)果會越加準(zhǔn)確。物探具備效率高、操作簡便、適用范圍廣等優(yōu)點。在探測中，物探方法可從不同方向布設(shè)勘探線網(wǎng)，可實現(xiàn)立體透視性探測。物探結(jié)果的準(zhǔn)確性易受測量儀器精確度不高的影響，或非探測對象的影響，造成探測結(jié)果多解。為了保證探測結(jié)果的精確性，可結(jié)合鉆探方式對物探結(jié)果進行驗證。在使用物探獲取的資料時，巖土工程師應(yīng)掌握地質(zhì)體的典型曲線特征，通過對比分析數(shù)據(jù)從多解的探測結(jié)果得找出最為正確的地質(zhì)結(jié)論。

2.2工程案例分析

某高速公路工程位于XX省境內(nèi)，工程所在地為巖溶區(qū)，在該公路沿線上有數(shù)座橋梁。為便于本文研究，從這些橋梁中選取一座，對樁基地質(zhì)勘查進行分析。本次研究中所選的橋梁全長256.5m，上部結(jié)構(gòu)為預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁。

（1）橋梁建設(shè)區(qū)地形地貌。本次研究所選的橋梁工程，建設(shè)在平原地貌上，最高海拔高度約為225m，地形起伏相對較大。在平原上，種植有大量的農(nóng)作物，橋梁某段需要跨越一條寬度為2.5m左右的溪流。

（2）地層結(jié)構(gòu)。由地質(zhì)調(diào)查收集到的資料可知，本次研究中的橋梁工程建設(shè)地點的地層結(jié)構(gòu)為灰?guī)r、殘坡積層、沖洪積層。該橋梁所在區(qū)域范圍內(nèi)，并未出現(xiàn)過活動斷裂，也沒有塌陷歷史。

（3）物探方法的選擇及有效性驗證。結(jié)合本工程的特點，對各種物探方法進行比較，最終決定采用高密度電法作為地質(zhì)勘查的主要方法。高密度電法興起于20世紀(jì)80年代，隨著不斷發(fā)展和完善，其在巖土工程勘察中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。該方法的工作原理與電阻率法較為類似，兩者的差別在于，高密度電法布設(shè)的觀測點密度較高，通過密集采樣的方式，提升樣本的采集率，并利用多次覆蓋，增強性噪比。這里所指的多次覆蓋就是對同一個點位進行多次測量。高密度電法具有數(shù)據(jù)采集精度高、抗干擾能力強等特點，通過該方法進行地質(zhì)勘查，能夠得到更為豐富的地質(zhì)信息。大量的實踐表明，高密度電法在勘察巖溶發(fā)育區(qū)內(nèi)的灰?guī)r、斷裂發(fā)育情況等方面效果較好。為進一步驗證高密度電法的有效性，在地質(zhì)勘查作業(yè)正式開始前，需要進行試驗驗證，試驗地點為橋梁工程所在區(qū)域內(nèi)的某個孔位，該孔中存在巖溶層，大概位置在13m～33m，通過測試發(fā)現(xiàn)，該孔內(nèi)巖溶段對應(yīng)的高密度電阻率發(fā)生低阻異常現(xiàn)象，這充分證明該方法在橋梁樁基地質(zhì)勘查中的有效性。

（4）高密度電法的物探條件。本次研究的橋梁樁基工程所在的區(qū)域內(nèi)，存在殘坡積層（第四系），其結(jié)構(gòu)較為疏松，并且含水率較高，與殘坡積層相比，灰?guī)r的電阻率要高一些。如果巖溶在灰?guī)r內(nèi)部發(fā)育，受到水或其他充填物的影響，會表現(xiàn)出低阻異常的現(xiàn)象，若是灰?guī)r為無任何填充物的空洞，則會表現(xiàn)出高阻異常。斷裂構(gòu)造的存在，也會表現(xiàn)出低阻異常。依據(jù)上述特征，在橋梁地基段上布設(shè)一條高密度測線，檢測各種異常現(xiàn)象是否存在，進而做出正確的判斷。

（5）地質(zhì)勘查作業(yè)及結(jié)果分析。在對橋梁樁基進行地質(zhì)勘查時，共計布設(shè)7個探孔，按照現(xiàn)場測試結(jié)果，對巖土層的濕度、密實度、可塑性等特性進行分析，為橋梁樁基設(shè)計與施工提供參考依據(jù)。勘察結(jié)果顯示，橋梁樁基所在區(qū)域內(nèi)無斷裂通過，但有尺寸較大的溶洞，并且地下水水位的變化相對較大，由此會對樁基造成一定的影響。橋梁樁基區(qū)覆蓋層較薄且穩(wěn)定性較差，若是以此作為樁基的持力層，存在安全隱患；半風(fēng)化層的強度相對較高，可作為樁基持力層，但在施工建設(shè)中，應(yīng)對溶洞的大小加以注意。

3.結(jié)論

綜上所述，在高速公路項目中，橋梁工程是重要的組成部分之一，若是在巖溶區(qū)進行橋梁樁基施工，必須做好地質(zhì)勘查工作。本文結(jié)合工程實例，采用高密度電法，對巖溶區(qū)進行地質(zhì)勘查，為橋梁樁基施工提供可靠依據(jù)。