淺談針對高速公路巖溶區橋梁樁基的地質勘查

宋安

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

關鍵詞：高速公路；橋梁樁基；地質勘查；巖溶區

1.巖溶對工程建設的影響分析

巖溶塌陷是巖溶區常見的地質災害，對城鎮設施會造成突然破壞，具體包括中斷通訊、礦坑積水、建筑物倒塌、農田毀壞等方面，甚至還會對供水水源造成污染，嚴重威脅到人們的人身及財產安全。根據相關數據統計，我國巖溶塌陷對經濟造成的直接損失平均每年高達1.2億元。對于工程建設而言，巖溶產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，甚至會相差不少于10m。經大量的工程建設實踐證實，軟弱土會常見于土層較厚的溶槽底部，這給地基不均勻性創造了條件。

1.2地基失穩

巖溶洞穴頂板若發生變形問題，則會進一步加劇地基失穩。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，使其頂板巖體發生結構面切割，進而造成巖溶坍塌，局部破壞地基的穩定性。

1.3巖溶水沖擊破壞

巖溶水始終處于動態變化狀態，對工程建設的順利開展會造成嚴重影響。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，進而出現工程建設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、無統一水面的特點。若巖溶區突發涌水，則會導致水位驟然升高，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重沖擊破壞。

由于工程建設中的建筑物對地基承載力的要求較高，所以若是在巖溶區開展工程建設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施工方法，以控制巖溶區對工程建設的不利影響。

2.高速公路工程中巖溶區橋梁樁基的地質勘查

2.1地質勘查方法

在地質勘察查中，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，通過鉆探能夠對地質情況有所了解和掌握，鉆探的優點主要體現在不受環境限制，任何地形和地質條件均可進行鉆探作業，并且可以達到較高的勘探精度；鉆探能夠為監測或測試工作提供依據，發揮出鉆探的作用；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環境來推測不同鉆探孔之間的地質情況，所以這種勘探手段會降低對巖溶區復雜地質環境的推測準確性。若仍采用鉆探手段完成巖溶區的工程設計，則有可能忽視地質隱患對工程建設的影響。為了避免上述問題的發生，可采用增加鉆孔數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體的物理場分布情況進行探測，通過分析探測數據，繪制相應的曲線，可對地質構造、水文地質條件以及不良地質現象進行判定。因探測的地質體物理性質和物理狀態具備多樣化的特點，如物理性質包括是磁性、導電性、放射性等，物理狀態包括空隙率、含水率等，所以通過物探方法可研究分析不同的地質現象。在物探過程中，若探測的地質體之間存在著較大的物理性質差異，則探測結果會越加準確。物探具備效率高、操作簡便、適用范圍廣等優點。在探測中，物探方法可從不同方向布設勘探線網，可實現立體透視性探測。物探結果的準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，造成探測結果多解。為了保證探測結果的精確性，可結合鉆探方式對物探結果進行驗證。在使用物探獲取的資料時，巖土工程師應掌握地質體的典型曲線特征，通過對比分析數據從多解的探測結果得找出最為正確的地質結論。

2.2工程案例分析

某高速公路工程位于XX省境內，工程所在地為巖溶區，在該公路沿線上有數座橋梁。為便于本文研究，從這些橋梁中選取一座，對樁基地質勘查進行分析。本次研究中所選的橋梁全長256.5m，上部結構為預應力砼連續箱梁。

（1）橋梁建設區地形地貌。本次研究所選的橋梁工程，建設在平原地貌上，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）地層結構。由地質調查收集到的資料可知，本次研究中的橋梁工程建設地點的地層結構為灰巖、殘坡積層、沖洪積層。該橋梁所在區域范圍內，并未出現過活動斷裂，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勘查的主要方法。高密度電法興起于20世紀80年代，隨著不斷發展和完善，其在巖土工程勘察中獲得越來越廣泛的應用。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。高密度電法具有數據采集精度高、抗干擾能力強等特點，通過該方法進行地質勘查，能夠得到更為豐富的地質信息。大量的實踐表明，高密度電法在勘察巖溶發育區內的灰巖、斷裂發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，在地質勘查作業正式開始前，需要進行試驗驗證，試驗地點為橋梁工程所在區域內的某個孔位，該孔中存在巖溶層，大概位置在13m-33m，通過測試發現，該孔內巖溶段對應的高密度電阻率發生低阻異常現象，這充分證明該方法在橋梁樁基地質勘查中的有效性。

（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域內，存在殘坡積層（第四系），其結構較為疏松，并且含水率較高，與殘坡積層相比，灰巖的電阻率要高一些。如果巖溶在灰巖內部發育，受到水或其他充填物的影響，會表現出低阻異常的現象，若是灰巖為無任何填充物的空洞，則會表現出高阻異常。斷裂構造的存在，也會表現出低阻異常。依據上述特征，在橋梁地基段上布設一條高密度測線，檢測各種異常現象是否存在，進而做出正確的判斷。

（5）地質勘查作業及結果分析。在對橋梁樁基進行地質勘查時，共計布設7個探孔，按照現場測試結果，對巖土層的濕度、密實度、可塑性等特性進行分析，為橋梁樁基設計與施工提供參考依據。勘察結果顯示，橋梁樁基所在區域內無斷裂通過，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。橋梁樁基區覆蓋層較薄且穩定性較差，若是以此作為樁基的持力層，存在安全隱患；半風化層的強度相對較高，可作為樁基持力層，但在施工建設中，應對溶洞的大小加以注意。

3.結論

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，若是在巖溶區進行橋梁樁基施工，必須做好地質勘查工作。本文結合工程實例，采用高密度電法，對巖溶區進行地質勘查，為橋梁樁基施工提供可靠依據。