超聲法在鉆孔灌注樁樁底巖溶探測的應用實例

李斌 孟慶生

摘要：在巖溶地區大橋樁基施工中，面臨最大的問題就是樁底存在巖溶及溶洞頂板的穩定性問題。在未探明樁底溶洞發育的情況下進行樁基施工，極易發生漏漿、樁基沉降等嚴重事故。目前，在樁底溶洞探測的方法常見有：高密度電法、地質雷達法、地震波法、人工釬探法等。對于鉆孔或沖孔工藝成孔的樁基來說，由于護壁泥漿的影響，上述方法均無法較好實施，而本公司引進基于超聲波技術的探測設備卻在此類工程背景下取得了理想的效果。

關鍵詞：鉆孔灌注;巖溶探測;樁基施工

1.工程概況

蔣家林大橋位于貴州中北部黔北山地高原地帶，屬綏陽縣洋川鎮所轄。附近海拔854.1～889.8m，相對高差35.7m，軸線通過段地面高程在854.0～868.7m之間，相對高差14.7m。地貌類型屬溶蝕型低山地貌。大橋上跨綏陽幸福大道，植被不發育，交通條件較好。主墩基礎由68根基礎組成，0號墩和13號墩采用采取5X2行列式布置，1號墩至12號墩采用4X1行列布置，采用沖孔工藝施工。

由于場區巖溶發育，為確保施工安全，要求對主墩68根樁基礎在成孔后完成樁底巖溶探測工作。

2.原理及方法

2.1探測原理

超聲成像技術是在樁底泥漿中利用聲納探測設備發射脈沖彈性波，當波遇到樁基底部一定范圍內的溶洞、溶蝕裂隙、軟弱夾層等不良地質體時，會產生反射回波，設備局接收反射回波并根據波形特性分析推測樁底的不良地質體的分布及發育情況，基本原理如圖2-1和圖2-2所示。

若遇到的溶洞頂板為弧形，其回波形態也呈現弧形形態，若為不規則頂板，則呈現的錯亂的波形形態，如圖2-3所示。

2.2 測線布置

本次探測工作面為樁孔底部，物探測線布置平面示意圖如圖3.3所示。數據采樣間隔為0.02ms，采樣時長為5ms，發射探頭為儀器自帶的大功率高頻水下超磁同步震源，接收檢波器為4個水聲高頻與發射探頭相匹配，見附圖3.1。

3.探測結果及驗證

經數據處理，綜合成果圖分析，推斷：5-3號、5-4號孔底以下2-4m處，反射波形出現明顯異常，推測為巖溶發育。反射圖見圖3.1、圖3.2。

結合探測結果，隨即安排對兩孔加深沖孔深度，在沖擊至3.1米時擊穿溶洞，發現的洞高約1米左右。

4.結束語

基于超聲波法的探測儀作為一種樁底物探的新裝備在本項目探測實踐中，經驗證取得了理想的效果。本方法不依賴于超前鉆孔，是一種快速無損的檢查方法，尤其適用于因成孔后泥漿護壁或地下水發育而不能采用常規方法的情況下，可以逐根完成普查。現場探測效率高對施工影響較小，具有明顯的應用特點。

但本設備還存在諸如無法識別巖溶豎向高度、體積笨重、波速反演計算等多個方面存在缺陷和不足，需要進行繼續深入的研究。

【參考文獻】

[1]劉艷.橋梁樁基鉆孔溶洞探測與處治技術研究[D].長安大學，2015.

[2]范迪.沉渣厚度超聲檢測信號處理技術研究及應用[D].山東科技大學，2010.