橋梁溶巖地區地質勘察中物探技術的應用分析

藍宏

摘 要：文章結合實際工程案例，在介紹了物探技術在地質勘察作業中的應用及其原理的基礎上，對技術應用中所涉及到的反射波與雷達發射技術、高密度電阻率檢測技術進行全面的分析。對不同勘察方式所得出的結果進行比較發現，溶巖地區的建設施工中選擇物探技術，能夠更加準確的勘察出地質特點，對溶蝕、溶洞相關信息的獲取更加方便，保障了工程的順利進行。

關鍵詞：物探技術 透地雷達 高密度電阻率法

使用物探技術進行勘察地質情況對熔巖區域的橋梁建設起到了重要的保障作用，大量的理論數據以及實踐建設的結果表明，科學使用物探技術進行地質的勘察從而確定施工方案有助于橋梁的順利施工，也在一定程度上保障了橋梁的安全性，但是這一技術在我國的實際應用中仍存在很多不足，需要更多的規范標準進行支持從而推動我國的橋梁建設。

1.工程概況

本工程為全長25.36km的高速橋梁，涉及4.5km的A、B兩段高架橋，分別在107國道的兩側，單線橋面約15m寬，該高架橋分為三個標段進行建設。該高架橋基本建立在巖溶地帶，尤其是第一標段的地質情況更為復雜，這一標段里不僅有溶洞還有土洞，而且地勢變化明顯。為了確保在規定的工期內完成施工并保障施工的質量，需要對高架橋段的地質進行準確的勘察，以物探技術為面進行檢測、鉆探技術為點進行檢測，點面結合，更加全面的確定該段的地質特點。

2.物探技術勘察設計的選用和應用原理

常見的物探技術包括：法勘探、地震勘探、微重力勘探、水聲勘探等。但是考慮到本標段地質層的特殊性，包含土層、砂層還有亞粘土，而在灰巖以及溶洞間的介電常數、電阻率有著明顯的變化，因此確定了本項目采取的物探技術：透地雷達勘探、高密度電法勘探以及淺層地震反射波勘探的綜合物探方法。

2.1透地雷達發射勘察設計原理

該設計的原理主要是通過勘察地下介質之間的電常數變化確定地質層的情況，發射天線能夠發射一種電磁波的脈沖，當脈沖信號遇到不同的介電常數就會將信號反射回去，再通過接收電線記錄相應的數據，并在計算機中顯示。經過對數據的分析就能夠得出地下物質的相關信息。

2.2高密度電阻率法勘探原理

該方法是有效利用地下不同介質的導電性，得出電阻率的差值從而確定地質層的情況。一般是利用A、B兩塊分別向地下輸送電流I，因為導電性不同所以在M、N極出就會顯示不同的電位，二者之間的電位差計算出地質的電阻率值，即IVkps/？=。具體原理圖如圖1，通過分析勘探的電阻率值確定地下層的特點，找出地質異常的區域。

2.3地震反射波法勘探原理

該方式是通過高分辨率的反射波對地質層進行勘察，一個點發射電磁波然后有多個通道接收然后反射其數據，多次操作之后就能對檢測的地質層實現全覆蓋，對反射的數據準確記錄并進行相應的校正、處理，從而判斷出該區域的地質情況。

3.物探技術勘察設計的試驗方法

物探技術在進行勘察設計前，為了檢查該方法能否達到預期效果，還要結合施工的實際情況進行相關的實驗。

3.1透地雷達發射勘探和地震反射波法勘探

在實際進行試驗時，一般會把這兩種方法綜合進行。根據本項目的資料可以看出，A線和B線兩部分地下都含有大量的溶洞，施工單位為了確定溶洞具體的情況時，在A、B兩線上都設置了透地雷達和地震反射波的剖面，從而用這2種方式獲取更加全面的地質信息。

3.2 高密度電阻率法勘探實驗

資料顯示，該高架橋B線的90#，91#，92#墩在施工時，樁基發生了多次事故。考慮到地質層結構的復雜性，不僅要對溶洞進行勘察，還要對土洞、砂層等情況有全面的掌握，才能確保整個勘察設計的科學性、可行性。如果選擇雷達法進行勘測，那么眾多施工的機械設備、塔架等設施都會在一定程度上影響勘測結果的準確性，因此采用由高密度電法能夠有效避免這些干擾。選用該方法進行勘測時，選取300m左右的試驗面，針對90#，91#，92號墩進行嚴格的實驗。

該方法進行勘察的結果得出地質層的分布，如圖2所示。

從圖2可以直觀的看出這三處的基巖具有很大的差別，90#、92#的基巖埋深較淺，分別在23～36m、28～31m的范圍內，而中間的91#墩處的基巖最深，也只有的70m左右。經過對三處進行高密度電法的勘察發現，只有91#墩屬于獨立電阻體，在90#墩偏南的位置顯示有兩處電位差異常，通過對相關數據進行計算并結合工作經驗，最終確認該處為規模較大的土洞。另外還發現該點的基巖層上電性分層比較突出，再經過計算分析確認為人工填土層，厚度大約有8～18m的范圍。

4.實驗結論

實驗數據表明采用這三種技術基本能夠滿足設計方案中的需求，也就是說采用物探技術進行地質勘探是科學合理的方式。物探技術的成熟運用也可以為之后的施工建設提供全面客觀的數據，確保了地質勘察的準確性，也為縮短工期、保障工程質量打下堅實的基礎。另外物探實驗的多次使用過程中也能夠不斷完善設計方案，并積累實踐經驗，為同類項目的施工建設提供有價值的信息。

5.物探技術應用成果和實際勘察設計情況對比

在橋梁溶巖地區正式施工前，還要對該區域的地質情況再次進行勘探，以檢驗是否存在地質確定有誤的區域，所以要細化到每個樁位。物探技術能夠準確的檢測出墩位的覆蓋層特點，還能夠確定土洞、巖洞的位置以及規模，還有基巖面的埋深以及起伏狀況，還可以較準確的勘察出地下暗河，還能夠顯示溶蝕帶的相關信息，多種信息結合共同確保勘察設計的全面性、準確性。在橋梁施工的過程中對相關數據信息進行及時全面的記錄，然后在施工完成后與勘察設計的相關信息進行對比，得出以下結果：

（1）土洞和溶洞的情況對比。通過對項目中涉及的365個樁位相關信息進行研究，發現與物探技術勘察結果不完全一致的只有67個，準確度高達81%。其中40個樁位是處于溶蝕帶無法進行準確驗證，有27個樁位只有實際情況有細微差別，這些數據表明通過物探技術基本可以準確的對地質層進行勘察，滿足施工建設的需要。

（2）基巖面埋深對比。對365個樁位的埋深情況研究發現，實際埋深與勘察值的平均誤差為15%，其中198個樁位的誤差小于10%，107個樁位的誤差在10%～20%之間，35個樁位的誤差在20%～30%之間，而只有22個樁位的誤差>30%，數據表明絕大部分的樁位埋深符合設計值，誤差也在可承受范圍內。

實際施工數據表明，物探技術能夠較全面的勘察熔巖地區的地質分布，對熔巖地區的橋梁建設提供了準確有價值的信息，提升橋梁的施工效率，從基礎上保障了橋梁的穩固、安全。

6.結語

結合以上分析可以看出，在巖溶地質的環境下進行橋梁的施工建設，物探勘察技術確實為一種不錯的選擇，這種技術可以較為準確的勘察地質層的特點，溶洞、土洞的分布規模，溶蝕帶的基本形態等。施工前運用該種技術可以相對全面的獲取地質信息，施工中采取該技術可以有效提升勘測效果，保障施工的順利進行，保障橋梁工程的安全，避免事故的發生。

參考文獻：

[1]夏開舉.物探技術在橋梁溶巖地區地質勘察中的應用[J].中國水運（下半月），2017，17（6）：265-266.

[2]俞仁泉.物探技術在高速溶巖地區地質勘探中的應用[J].中國水運（下半月），2013， 13（12）：291-292.