综合勘察手段在岩溶区桥梁勘察中的应用

1 前言

在开展岩溶地区的桥梁勘察过程中，由于岩溶的形成和发育过程是一个复杂多变且特殊的不良地质现象，因此使得传统、单一的勘探方法有着较为明显的短板和劣势，无法有效查明岩溶的空间分布以及其发展变化过程。所以，我们需要采用综合勘察的手段，针对岩溶区的桥梁进行综合勘察和分析，希望以此能够提供具体可靠的地质资料，并制定出较为安全、合理的设计方案[1]。

2 工程概况

本工程为福建某高速拟建桥梁的详细勘察，桥梁位于桩号K75+584～K76+593处，全长1009m，桥面宽11.75m，最大桥高48.9m，上部结构采用PC 连续T梁，下部结构采用桩基础。桥址区表层为冲洪积沟谷的第四系冲洪积层（Q4al-pl），坡地为第四系坡积层（Qdl），下伏基岩为梨山组（J1L）的砂岩和经畲组（C2j）的灰岩，地质条件极为复杂。该桥初勘时布置钻孔4个，钻探中均未揭示岩溶的发育状况，但在周边的地质调绘过程中能够见到溶隙、溶沟及地面塌陷的现象。由此可见，仅靠单一的钻探手段无法详细查明桥址区的岩溶发育情况及规律，在详勘时我们应当采用综合的勘察手段查明岩溶发育的情况及规律。

3 综合勘察手段的应用

3.1 工程地质调绘

在勘察过程中，准确的工程地质调绘能够从宏观上对该地区的实际岩溶发育情况进行了解和掌握，并分析出其内部发展的一些规律性变化，以此在接下来的勘察方法制定上，提出较为可靠的数据信息。在这个过程中，我们先充分利用桥址区的区域地质图对存在灰岩的段落进行1∶2000的地质调绘。调绘时，要询问当地的老村民并对周边已有的开挖剖面进行逐一、详细地调查。由此，我们发现近60年内在桥址500m范围内出现了3次地面塌陷，2处已被回填继续耕种，1处溪流有明显的断流，且顺着地势寻找1km以上，未见溪流重新流出；初步判断该区域内岩溶现象较为严重，如图1为发现的溶隙、溶沟及地面塌陷情况。同时，初步得出该区域岩溶主要发育在桥址区中部的溪流附近，形成原因是场区两侧为山坡，中间地势低洼，地下水由两侧坡地向低洼处排泄，形成了排泄通道，排泄过程中对经畲组灰岩中的可溶岩进行长期的熔解并由通道带离，在漫长的溶蚀过程中形成了岩溶。

图1 溶隙、溶沟及地面塌陷现象

3.2 物探

物探在查明岩溶发育的内部的分布情况、形态变化方面，有着快速、便捷、较高的技术优势。在通过前期地质钻探及调绘的成果分析，场区灰岩埋深相对较浅；并从高效、便捷等方面考虑，决定采用高密度电法进行勘察[2]。高密度电法的基本原理与常规的电阻率的技术方式有着类似的情况，它以岩土体的实际电性差异为重要的基础，在发现一些地质异常时，能够较为准确的对其进行分析，是实现电探的一种技术方式。现场沿着桥梁纵向布置了2条测线，并在岩溶发育的段落垂直桥梁上横向布置8条测线，成果见图2。根据物探电阻率显示，表层电阻率一般，厚度约5～15m，推测为耕植土、粉质粘土、坡积粘土。第二层在测点CW2-6～CW2-8、CW2-11～CW2-13、CW2-18～CW1-20、CW2-23～CW2-25段存在低阻体，厚度约10～30m。这些低阻体规模较大，推测其为中风化灰岩（溶蚀发育），低阻体显示区域的实际溶洞较大。主要可能是由于溶蚀发育、富含地下水造成的。最下面一层电阻率随深度逐渐升高，推测为较完整或完整的中风化石灰岩。物探的成果进一步验证了前期调绘的判断，岩溶的发育段落已基本可以确定为桥梁的中部区域，并且初步推测出岩溶发育应埋深10～30m处，为后期钻孔的布置奠定了基础。

图2 高密度电法成果图

3.3 钻探

根据设计桥墩台布置以及岩溶的发育情况，共布置钻孔73个（图3钻孔平面图），特别在推测岩溶发育的段落采取了逐桩钻探，同时还进行了原位测试和原状样、扰动土样、岩样及水样的取样工作。钻探过程中在预测的区域内基本钻孔都揭示有溶洞，溶洞大小在0.2～13m 不等。溶洞的充填情况也较复杂，部分为空洞、半充填溶洞，充填物有软塑状粘土、松散碎石、砾石等，成分较为复杂。钻探完成后根据各个钻孔的地质情况绘制出工程地质纵、横断面图（图3），在纵、横断面图上可以直观反映出场区钻孔遇洞率在10～30%，场地的岩溶发育程度为中等，主要发育在桥梁的中部区域，且岩溶主要发育在厚度约10～35.6m处，进一步验证了之前地质调绘及物探的判断，说明我们所用的综合勘察手段是合理、有效的。

钻探技术在地质勘察中应用较为高频，它的优势在于高效、直观、精确。但是相对于其他地层的精度，由于岩溶的不规则、复杂性，使得在岩溶区钻探时其精度会有所下降。因此，施工单位必须对前期地质调绘及物探进行综合分析和研究，掌握岩溶发育的初步情况，以此较为准确地判别地层分层、分界及岩溶，并进行相应的掌握。

图3 工程地质钻孔平面及纵、横断面图

3.4 工程地质原位测试技术及试验

在钻探过程中采用标准贯入试验以及动力触探试验的方式，对其岩溶中的洞穴、土洞中的填充物进行相应的原位测试分析，同时对填充物进行取样试验，能够有效检测岩溶充填物的岩土力学性质指标。该项技术由于操作较为简单，成本也相对较低，有着较高的性价比，因此得到了较为广泛地使用。

综合勘察手段在执行时，前期的地质调绘和物探为后期的钻探精确布置奠定了基础，后期的钻探、原位测试及试验又对前期工作进行了补充和验证。各手段循序渐进、相互呼应、综合分析，从而查明场区岩溶发育的规律，确保了地质资料的准确性[3]。

4 岩溶对桥梁施工的危害及措施建议

岩溶地段桩基虽然查明了桩端的持力层，但在施工时由于岩溶发育和岩溶水的作用，易出现孔壁坍塌、漏浆、偏锤、卡锤、掉锤、地面塌陷及灌注砼漏失等现象，进而影响桩基质量、施工安全及周边建筑物的安全。岩溶区的施工不仅改变了岩溶地下水的原有平衡，还易产生周边地下水流失或涌出，造成施工区及周边地面塌陷或鼓胀，影响施工及建筑物的安全。建议施工中相应地采取加长护筒、加大泥浆比重、溶洞回填麻袋装片石或干性砼等措施，并加强地面及周边建筑物的观测与监测。

5 结语

综上所述，综合勘察手段在岩溶区桥梁中的实际使用进行分析的过程中，施工单位需要掌握各种类型的技术方式，同时还需要在勘察的过程中根据地质的实际情况合理使用相关技术，以此为桥梁建设提供宝贵的数据资料。