巖土工程勘察中的綜合勘察技術

譚道金 錢 慧

（1.襄陽建強勘察設計審查咨詢有限公司，湖北襄陽 441000；2.湖北省地質局第八地質大隊，湖北襄陽 441000）

1 工程概況

襄樊市中醫院病房大樓，占地面積51.80 m×35.00 m，建筑面積為30 000 m2，地下1層、地上21層，建筑高度為85.00 m。建筑采用框架剪力墻結構，單柱軸力13 000 kN/根，單柱最大軸力達到22 000 kN，基礎采用樁基礎，基坑開挖深度約6.00 m，地下室埋藏深度4.50 m。

2 綜合勘察技術的重要性

建筑工程施工易受現場地質條件的影響，遇惡劣地質條件未采取處理措施時，易引發安全問題以及質量問題，不利于工程建設進程的順利推進。巖土工程勘察是評價現場地質條件的重要手段，現階段以綜合勘察技術的應用較廣泛，通過多項勘察技術的綜合應用，可以揭示施工現場的地質條件，以便采取預防措施以及處理措施，為設計及施工提供可靠的參考，由被動施工轉變為主動施工，提高施工的可控性，達到筑安全、保質量、增效益等多重效果。

3 綜合勘察目的

常規鉆探點普遍按照20～30 m的間距依次布設，揭示的地質信息主要反映對應勘探點的地質條件，難以覆蓋全部作業范圍，勘察結果的代表性不足。物探、鉆探均是現階段巖土工程勘察中的關鍵手段，通過對其的綜合應用，可以發揮多重應用優勢。

在本次勘察中，采用物探方法包含三類，即橫波反射法、高密度電阻率法及瞬態面波法，判別精度達到2～3 m。此外，通過與鉆探“精準點”對應地質信息進行對比分析，更全面地探明施工現場的地質條件，豐富地質勘察資料，提高資料的可靠性，為后續工作的開展夯實基礎。

4 綜合物探

地質資料表明現場的巖土層類型豐富，自上而下包含雜填土、淤泥、細中砂、淤泥（質土）夾砂、粉質黏土、（含礫）細中砂、淤泥質土互層、碎卵石、強風化巖等。部分巖土層間在波阻抗、電阻率方面均存在較明顯的差異，在此特性下，分界面處的地震波傳遞路徑發生改變，有反射和折射現象。可以應用淺層地震反射波法與瞬態面波法，以便對地質條件展開分析，對于地層電阻率層面的差異，可以應用高密度電阻率法。

4.1 橫波反射法

（1）應用原理。

地震波沿地下介質發生傳播，沿途所遇介質特性不一，存在波阻抗顯著差異的界面，傳播狀態發生變化，有反射的現象，該部分信號可利用檢波器接收，將具體信息同步至地震儀，以反射波振幅、相位為關鍵的分析參數，據此推斷地下地層的構造。橫波反射不易受轉換波的干擾，其穩定性較好，垂向分辨率高，更有利于地質條件的分析與判斷。

（2）勘察結果描述。

橫波反射法所涵蓋的細分技術形式較多，在本次巖土勘察工作中，應用多次CDP覆蓋技術。基礎參數方面，接收道為12道，道距2 m，炮間距2 m，偏移距4 m，覆蓋6次。

E線偏移距2 m的地震記錄如圖1所示。

圖1 實測地震記錄

在勘察范圍內的淤泥（質土）夾砂、（含礫）細中砂、碎卵石及風化巖層面處，橫波均出現反射現象，絕大部分界面的反射波能量均較強（較特殊的是風化巖，此部分除外），反射同相軸明顯。

4.2 高密度電阻率法

（1）應用原理。

依托各類巖土介質在導電性方面的差異化特性，人為施加電場，在此條件下將地下傳導的電流分布作為切入點，展開有關于地質條件的分析。適配供電電機向地下供入直流電流，在勘察范圍內建立電場，測試過程中對供電極以及測量裝置進行調整，調整內容包含排列方式、大小、相對位置等。改變電流的分布狀態，測定在不同試驗條件下電場的變化特點，推斷地層電阻率深度并進行對比分析，以達到測深的效果[1]。

（2）勘察結果描述。

在本次測試中，采用單個排列電極，極距3 m，總量為60根，適配二級裝置，由其負責數據的采集工作。在測定具體的數據后，對其進行調整，得到電阻率等值線圖。

E線高密度電法視電阻率等值線斷面如圖2所示。

圖2 E線高密度電法視電阻率等值線斷面

經過分析發現，電性層具有特定的分布規律，以層狀和視層狀為主，在深度方向上，電阻率存在“低-高”的交替變化，整個電性層可以劃分為四個細分的層次。通過與鉆孔資料的對比分析可以發現，在飽和水作用下，淤泥（質土）夾砂、（含礫）細中砂及碎卵石的電阻率差異較小，電性界面偏模糊，其他各類巖土層電阻率斷面反映較好。

4.3 多道瞬態面波法

（1）應用原理。

依托面波在多層介質中相速度存在差異等特性開展勘察工作，瞬態沖擊力作為震源激發面波，受到脈沖荷載作用后在地表處形成波動。通過預先配套的傳感器的應用，能夠高效記錄面波的垂直分量，完成對波信號的頻散處理，根據數據生成頻散曲線，存在較明顯的變化規律，可以關聯某特定的地質條件或巖土性狀，以便進行判斷。

（2）勘察結果描述。

勘察所用儀器為SWS－6型多功能面波儀，傳感器選用穩定性較好的4 Hz垂直地震檢波器，引入重錘法（作為激發方式）。基礎參數方面，按照2 m的道間距排列24道，偏移距8～12 m，感覺數據制得E線瞬態面波法試驗測試成果圖。

速度層具有較明顯的層狀分布特點，剖面的分布規律為自西向東逐步加厚。中上部層速度較低，對應的巖土層為雜填土、淤泥質土及細中砂及淤泥（質土）夾砂，下部速度較高，主要對應的是粉質黏土及（含礫）細中砂。

通過與鉆孔資料的對比分析發現，速度層的起伏變化與其具有高度的趨同性。地面波法的有效探測深度約40 m，相較于本次勘探要求存在不足（需要明確在40 m以下范圍的碎卵石持力層的起伏特點）。由于探測深度不足的緣故，瞬態面波法在本次勘察中缺乏可行性[2]。

5 綜合勘察的成果資料

以現場物探結果為參考，確定地質異常地段后，在該部分鉆探。經分析，選擇碎卵石突變的中間地段，于該處進行鉆探分析，對比鉆探結果與物探結果，實現校核。將物探和鉆探結果有機結合，有助于更清晰地掌握場地巖土層的結構特點，了解碎卵石層層面的起伏特點。根據碎卵石持力層的勘察數據，確定其埋深變化的等深線圖。

受有效探測深度的限制，多道瞬態面波法在本次勘察中缺乏可行性，難以獲得碎卵石層面的埋深數據。通過對高密度電阻率法的應用，可以有效追蹤風化巖等相關結果，掌握具體信息，應用效果較好，但在碎卵石層面的應用效果有限。淺層地震反射法更適用于碎卵石層面，在該地質條件下的勘察工作中具有可行性。

6 綜合勘察的結果

（1）傳統的鉆探方法在實際應用中易受勘探點間距過大的限制，勘察結果缺乏全面性，難以呈現地質體的具體變化特點。應以傳統的鉆探技術為基礎，融入物探方法，實現對既有鉆探數據的有效補充，有利于揭示鉆探點間地質體的變化特點[3]。

（2）瞬態面波法在實際應用中受到探測深度的限制，將其應用于深埋的碎卵石層中并未起到作用。高密度電阻率法和淺層地震橫波反射法均是較為典型的物探方法，經綜合應用后，將物探結果與鉆探方法的結果進行對比分析，相互佐證，更全面、準確地呈出勘察范圍內巖土層的分布特點，準確掌握碎卵石持力層的起伏變化，突破傳統方法的限制，勘察結果具有較高的參考價值，能夠為設計以及施工提供可靠的依據。由此表明，綜合勘察技術應用效果較好，具有可行性，可作為巖土工程勘察中的關鍵方法。

7 結語

綜上所述，通過綜合勘察技術的應用，可以全面呈現出待勘察范圍內的巖土體分布特點以及變化特點，勘察結果的全面性與真實性得到有效保證，有利于工作人員開展后續的工作，以因地制宜的原則進行設計與施工。