武漢巖溶區樁基施工勘察方法研究

彭 華 中

(武漢市勘察設計有限公司，湖北 武漢 430022)

1 概述

武漢地區碳酸鹽巖分布面110余平方千米，約占該市面積的13%[1]。20世紀中葉以來由巖溶引發的不良地質問題給工程建設帶來重大的影響。巖溶發育區的樁基工程，因為上部荷載大，對強度及變形要求高，樁基通常選擇一定厚度的完整碳酸鹽巖作為持力層[2]。當無法有效查明樁周范圍的巖溶發育及分布時，會給上部結構安全帶來很大的隱患。由于巖溶形態復雜、空間分布規律性差，進一步提高了巖溶勘察的難度，樁基巖溶施工勘察時應選用合理有效的勘察手段，并應注重勘察方法的適用、有效性[3]。

2 工程概況

武漢某高架橋梁工程全長約14.9 km，基礎采用樁基礎，以下伏碳酸鹽巖作為樁端持力層，樁直徑在1.0 m～1.8 m間。沿線覆蓋層主要由第四系更新統硬塑狀老黏性土或黏土夾碎石構成，下伏三疊系下統大冶組(T1d)碳酸鹽巖，基巖埋深在15.0 m～20.0 m間。根據勘察顯示大冶組(T1d)碳酸鹽巖溶蝕現象明顯，巖溶發育，場地分布的巖溶是影響工程安全及運營的主要不良地質作用。

3 巖溶樁基的施工勘察方法

根據GB 50021—2001巖土工程勘察規范規定：施工勘察階段當采用大直徑嵌巖樁應逐樁進行專門的樁基勘察[4]。武漢地區樁基巖溶施工勘察主要采用鉆探及地球物理勘探等方法。

3.1 鉆探

鉆探是一種直接的勘探手段[5]，它可以直觀了解樁基范圍內的巖溶發育情況。本工程樁基施工勘察根據樁直徑及巖溶發育程度確定：樁直徑d≤1.0 m時，鉆孔數為1個；樁直徑1.01.5時，鉆孔數為3個，鉆孔位于樁直徑范圍內。

施工勘察共完成1 550個鉆孔，其中1 367個鉆孔發現溶洞，經統計表明鉆孔遇洞隙率88.19%、線巖溶率4.45%，鉆探揭露顯示場地巖溶強烈發育。

3.2 地球物理勘探

地球物理勘探是一種利用巖土物性之間差異進行間接勘探方法。物探方法有多種，其適用范圍各不相同，一般應選擇兩種以上的物探方法，以便相互驗證[2]。場區沿線分布的溶洞與其周圍圍巖存在著明顯的電性和彈性波傳播差異且探測深度相對較大，本次物探選擇高密度電法和跨孔電磁波CT兩種方法。本次以BZ13墩與BZ12墩之間物探為例。高密度電法剖面見圖1，電磁波CT詳見圖2。

從視電阻率等值線圖來看，上部整體為低阻，下部相對高阻，結合前期勘察成果可以判定覆蓋層厚度一般為10 m～15 m，厚度變化較小。測線1—1′中存在三處范圍較大的低阻異常區，視電阻率在5 Ω·m～20 Ω·m間，探測巖溶發育區底部最深處約為41 m。從視電阻率特征分析，巖溶發育區巖溶主要為填充型，物質主要成分為泥質及水。

從視吸收系數等值線圖來看，上部土層視吸收系數最高，中部巖層視吸收系數一般居中，下部巖層視吸收系數最小。由此推斷覆蓋層厚度一般為10 m～18 m，15 m～40 m深度段基巖較為破碎，裂隙發育，同時基巖段有明顯較高視吸收系數，推斷該段巖溶較發育。

根據鉆孔對比，物探探測結果與鉆探揭露巖溶發育程度及分布大致吻合，同時也驗證了物探手段的可靠性。

3.3 勘察手段比選

鉆探不受地形、地質條件限制，能直接觀察巖芯和取樣，并能配合完成原位測試和監測工作,在巖溶勘察使用較廣。鉆探通過點(鉆孔)來推測點與點之間的地質情況，當場地巖溶復雜多變時，這種推測往往是不準確的，依據鉆探成果完成的設計成果，就有可能存在較多的地質隱患。以往一般采用增加鉆探孔數量的方法，增大勘察成本的同時，并不能徹底解決這一問題。物探具有設備輕便、效率高，在復雜環境均能進行且易于加大勘探密度及深度等優點。但是物探方法往往受到非探測對象的影響和干擾以及儀器測量精度的局限，其分析解釋的結果就顯得較為粗略，且具多解性，因此，物探成果通常選擇鉆探對其進行驗證。在實際工作中，應針對工程具體情況綜合考慮場地工程地質條件，采取綜合和合理的勘察方法[6]。武漢巖溶樁基施工勘察中一般選擇鉆探并結合物探勘察方法，相互驗證，經實踐取得良好的效果。

4 結語

1)武漢地區樁基巖溶施工主要采用鉆探及地球物理勘探等方法。2)經過勘察實踐表明，區內巖溶施工勘察采用鉆探定量并與物探定性配合能更好地了解工程地質情況，為設計提供準確的依據。