杭州某公路邊坡巖溶勘察成果分析研究

牛定輝，趙孝旗，余小馬

(杭州市交通規劃設計研究院，浙江 杭州 310000)

巖溶是一種典型的不良地質作用，巖溶地區的水文地質與工程地質條件相對復雜，對工程建設會造成巨大危害。特別是斷裂構造復合的部位，巖溶強發育并伴隨有豐富的地下水，是最易引發工程事故的部位，對工程質量和施工進度是潛在的隱患。因此，在大型工程建設中(隧道施工、高邊坡開挖、橋梁建設等)，巖溶的工程勘察顯得十分重要。

巖溶勘察通常采用的手段有地質鉆探和工程物探兩種。其中，地質鉆探取芯較為清晰直觀，能直接判斷樁身各處巖溶的分布特征，缺點是巖溶發育通常較為復雜、不規則，鉆孔取芯范圍較小，有時無法揭露樁身各處的巖溶發育特征。物探是巖溶勘察另外一種手段，以高密度電法最為常見。例如在隧道勘察和邊坡勘察中。它具有成本低、效率高、探測效果好等特點，在巖溶探測中得到了廣泛運用。

1 工程實例

杭州市某公路邊坡位于低山丘陵區，目前為五級坡，最大坡高37 m，上部四級坡率緩，坡率為1∶2，下部一級坡率為1∶1.0，局部擋墻加固，現在邊坡整體穩定性好。因該道路工程改擴建，現狀邊坡支護結構需要拆除，并重新設計，支護類型選用抗滑樁，樁徑2 m。

1.1 巖溶區地質條件

工程所在地前第四系地層寒武系-奧陶系下統荊山組灰巖，巖溶發育。灰巖巖芯中層狀，灰色，裂隙節理發育，裂隙被方解石脈充填，巖質較硬。鉆探揭露巖溶發育，半充填～全充填狀態，填充物主要為軟可塑狀粘性土和強風化狀巖塊。邊坡面可見中風化基巖出露，裂隙節理發育。基巖中主要發育的節理為：(1)325°∠68°，6～8條/m；(2)75°∠36°，3～4條/m；(3)120°∠74°，2～3條/m。

工程區第四系分布在山前坡麓地帶，以洪積、坡洪積為主，少量為殘坡積。巖性分上、下兩部分，下部為棕黃色砂礫石、砂礫石混粘性土；上部為棕紅色粘土或粉質粘土夾碎、礫石，結構緊密；礫石風化程度較深，發育蠕蟲狀網紋，常見鐵錳質斑塊和結核。

工程區域上覆第四系厚度15～25 m，原始水位埋深0.79～6.24 m，單井涌水量(以20 m降深計)100～1 000 m3/d。水化學類型為HCO3～Ca型。巖溶地下水主要接受大氣降水補給。

1.2 勘察方法與原則

本項目采用逐樁鉆探與高密度電法相結合的綜合勘察方法，以準確查明工程區巖溶分布特征。

本次高密度電法勘查，在結合前人工作經驗的基礎上，對勘察區范圍內各類巖石等目標體的電阻率ρs取值范圍規定如下：

(1)第四系覆蓋層，電阻率一般小于30 Ω·m；

(2)全～強風化灰巖，電阻率為50～80 Ω·m；

(3)中風化灰巖，電阻率大于80 Ω·m，最高可達500 Ω·m，平均約300 Ω·m；

(4)巖溶段，電阻率一般小于80 Ω·m，充填狀態主要為半充填和全充填狀態，少量為空洞狀態。

1.3 勘察工作布置

野外勘察中，首先沿著抗滑樁走向布置一條高密度電法測線1-1'，待物探工作結束后，依次沿設計樁位施工抗滑樁勘察孔。根據施工圖設計要求，抗滑樁勘察孔需要逐樁鉆探，鉆孔共54個，編號依次為Z1、Z2……Z54，如圖1。地質鉆探孔深以進入樁端以下完整基巖2.5D(D為樁徑)，若在該深度范圍內遇溶洞，則應穿過溶洞進入完整基巖2～3 m。

圖1 工作量布置圖

2 勘察成果分析

2.1 物探成果解譯

由圖2可以看出，解譯顯示沿測線走向電阻率值波動較大，呈現中間較高、兩側較低的趨勢。測線里程108/1～160/1段和190/1～340/1段，電阻率值相對較低，推測該兩段第四系覆蓋層相對較厚，最大厚度約為14 m。在中間部分電阻率值相對較高，推測為中風化灰巖。在推測灰巖區域部分，有5處電阻率值相對較低，推測可能有巖溶發育分別編號分別為Y0、Y1、Y2、Y3、Y4，推測各溶洞特征見表1。

圖2 1-1’測線反演剖面

表1 高密度電法探測的溶洞特征

表2 鉆探揭露的鉆孔溶洞特征

2.2 逐樁鉆探成果

地質鉆探階段共計逐樁鉆探孔54個，其中揭露巖溶發育鉆孔20個，鉆孔見洞率37.04%，場地巖溶發育等級為強發育。

2.3 勘察成果綜合分析

工程在高密度電法探測后，對該公路邊坡的巖溶發育有了基本了解，后通過逐樁鉆探對物探成果進行了一一驗證。考慮到實際物探測線受地形、構筑物的影響，并沒有沿著樁位中心線位置延展，而是向北側偏移2 m左右，通過對比發現，Y0所涵蓋區域內巖溶發育的鉆孔數和形態位置與逐樁鉆探的成果有稍許差別，Y0處溶洞的頂板埋深普遍較淺；Y1區域巖溶發育形態與位置與逐樁鉆探的成果基本吻合；Y2、Y4主要受巖溶發育的不均一性、復雜性影響，以及鉆探孔徑較小等因素的影響，其所反映的巖溶發育形態特征與實際鉆探勘察結果有所差異。Y3溶洞探測的位置超出本次勘察的設計孔底標高，故在鉆探階段未作驗證。

總體上，高密度電法探測的巖溶發育區域Y0、Y1基本涵蓋了該項目巖溶鉆孔，跟實際鉆探勘察成果相接近。所以通過本次綜合勘察手段的應用，查明了工程場地巖溶發育特征，對指導后續抗滑樁的施工和成樁工藝都具有十分重要的意義。

3 結 論

綜合勘察方法在巖溶勘察中具有高效、直接、真實的作用，越來越多地應用在巖溶工程項目中。本次巖溶勘察綜合勘察得出的結論如下：

(1)場地鉆孔見洞率37.04%，場地巖溶發育等級為強發育。

(2)高密度電法探測的巖溶范圍與鉆樁鉆探得到的巖溶分布特征基本吻合，綜合勘察方法所得成果具有真實可靠性，可以作為施工階段樁型設計和持力層選擇的基礎資料，更好地服務于施工建設。