高密度電法探測在復(fù)雜地質(zhì)條件下樁基工程中的應(yīng)用初探

劉 歡

（廣州地鐵設(shè)計研究院股份有限公司，湖南 長沙 410000）

我國國土面積遼闊不同地區(qū)地質(zhì)條件構(gòu)成差異性相對較大，尤其在一些地質(zhì)條件比較復(fù)雜的環(huán)境下進行樁基礎(chǔ)施工，經(jīng)常會產(chǎn)生各種困難問題。傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查工作方法，無法滿足樁基礎(chǔ)的施工精度和質(zhì)量要求，而高密度電法屬于一種陣列勘探工作方法，在野外測量工作過程中只需要將全部的電極直接設(shè)置在測量點位上，然后通過使用程控電極轉(zhuǎn)換收集以及自動化處理，當(dāng)測量工作結(jié)果輸入到微機系統(tǒng)當(dāng)中之后，還可以實現(xiàn)對整個數(shù)據(jù)信息進行二次處理，有效給出關(guān)于地電斷面分布的各種物理解釋工作結(jié)果。因此，高密度電阻率勘測技術(shù)的合理應(yīng)用和發(fā)展，使得電法勘探工作的智能化得到了全面提升，在各大工程地質(zhì)勘探工作中發(fā)揮出的作用和優(yōu)勢非常明顯。根據(jù)砂土軟弱層和巖層電阻率差異性比較明顯的特點，通過使用高密度電法探測技術(shù)，可以實現(xiàn)更加科學(xué)、詳細和精確地探測出工程施工基底部分的巖層結(jié)構(gòu)分布條件，以及地質(zhì)條件組成情況，為樁基礎(chǔ)項目工程施工提供有效參考，全面提高樁基礎(chǔ)的整體施工質(zhì)量，實現(xiàn)工程施工單位的更高經(jīng)濟效益和社會效益。

1 工程概況

結(jié)合我國某地區(qū)一處土木工程項目建設(shè)施工案例展開分析和研究，本次土木工程建設(shè)總占地面積214畝，建筑總面積達到102,000m2。本次工程項目建設(shè)施工位于復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境條件下，該施工區(qū)域基底部分出現(xiàn)大片出漏，巖漿巖大量侵入，使得整個斷塊部分形成一片相對較高的地段區(qū)域，同時施工區(qū)域不同方向上的斷裂發(fā)育程度相對較高。工程施工單位通過前期的地質(zhì)勘查工作之后，通過采取鉆孔取芯法，發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場地下裂隙分布量相對較多，地下巖層起伏程度相對較大，勘察工作結(jié)果和該地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造資料信息基本相匹配[1]。

整個施工區(qū)域內(nèi)部上部結(jié)構(gòu)，主要是以人工填土為主，填土承載能力相對較低，為了充分滿足建筑主體基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計和承載能力的要求和標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)，施工部分使用的是樁基礎(chǔ)施工實施方法。由于受到地下復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境因素所產(chǎn)生的影響，灌注樁施工質(zhì)量有所不足，因此，需要通過使用預(yù)制混凝土支撐樁作為其中的樁基礎(chǔ)部分。在前期的地質(zhì)勘查工作過程中，探測孔之間的間距大小為24m，孔間距大小之間存在較大的起伏情況，同時各樁體之間的長度大小無法進行全面預(yù)測，因此在樁基礎(chǔ)的施工配樁工的難度上也相對較大[2]。

2 高密度電法探測工作原理分析

高密度直流電阻率法，主要是以巖土導(dǎo)電性能的差異性作為測量工作基礎(chǔ)條件，基于人工所施加的穩(wěn)定性電流場所產(chǎn)生的作用效果，有效獲取地層結(jié)構(gòu)當(dāng)中傳導(dǎo)出的電流分布規(guī)律情況的一種電力探測工作方式。在最近幾年的發(fā)展過程中，高密度電法在我國各大工程地質(zhì)勘察工作中應(yīng)用越來越普遍，主要是調(diào)查測定區(qū)域的基巖埋深情況，也是采空區(qū)巖溶、斷裂構(gòu)造調(diào)查工作中的有效方法之一。其中，高密度電法兼具剖面法，與電測深法兩種效果，具有點距更小、數(shù)據(jù)收集密度更大，可以有效反映出基層巖體結(jié)構(gòu)的起伏狀態(tài)，是現(xiàn)階段比較常用的一種直流電檢測方法之一。通過高密度電法可以有效測定出基層連體結(jié)構(gòu)的界限分布情況，以及基礎(chǔ)巖層結(jié)構(gòu)的物質(zhì)組成情況，幫助勘察工作人員全面了解施工區(qū)域范圍內(nèi)巖體結(jié)構(gòu)的電性分布差異性情況，同時了解施工區(qū)域的斷裂構(gòu)造帶整體發(fā)育狀態(tài)，并對一些采空區(qū)域范圍大小進行進一步確認[3]。

圖1 高密度電法系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

3 數(shù)據(jù)采集和分析

3.1 測量線分布設(shè)置

在施工場地區(qū)域范圍內(nèi)，通過使用網(wǎng)格狀觀測工作系統(tǒng)，總共設(shè)置出8條測量線，其中包含東西向總共6條，南北向兩條。

3.2 數(shù)據(jù)收集

本次項目工程施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件整體相對比較平坦，觀測系統(tǒng)布置主要是以網(wǎng)格形狀為主，為了有效保證項目工程施工的測量精確度，其中所有的測量線在施工條件允許的情況下，需要保證盡可能覆蓋到整個項目工程施工場地，同時在起點與終點的位置需要將其直接延伸到場地的施工邊界位置。在數(shù)據(jù)信息采集工作當(dāng)中，需要將供電電極直接設(shè)置在測線的中垂線位置，有效參考電極布置在工作場地區(qū)域內(nèi)降低環(huán)境因素所產(chǎn)生的影響。為了有效保證電極接地工作條件，通過采取大面積澆水處理工作方法，保證所涉及的參數(shù)信息更加精確和可靠。

圖2 高密度電法信息收集

3.3 數(shù)據(jù)處理和分析

電法勘探中電極的極化電位成分是非常復(fù)雜的，主要有金屬電極插入地面、金屬表面與土壤之間就會產(chǎn)生接觸電位；地面本身存在自然電位；在通過一定電流時電極與土壤之間、土壤內(nèi)部發(fā)生離子遷移斷電后離子繼續(xù)擴散，這一系列過程產(chǎn)生各種電位。在數(shù)據(jù)信息的收集處理工作過程中，通過使用計算機軟件，有效完成數(shù)據(jù)信息的快速提取和編寫，并且對解編數(shù)據(jù)參數(shù)進行進一步處理和計算之后，獲取電阻率參數(shù)數(shù)值。通過使用成圖軟件有效繪制出電阻率的剖面圖像，根據(jù)電阻率剖面分析功能之后，有效獲取基層巖體結(jié)構(gòu)的深度大小，并且繪制出基層巖體結(jié)構(gòu)的深度平面圖像，在其中標(biāo)注出基層巖石的等深線位置。通過圖像信息可以看出，基層巖體結(jié)構(gòu)的實際深度，北西方向相對較淺、東南方向較深，局部區(qū)域的地段深度變化幅度相對較大，通過鉆孔取芯法探測之后所得出的數(shù)據(jù)參數(shù)信息基本保持相同[4]。

圖3 信息處理

3.4 成果應(yīng)用和經(jīng)濟效益分析

根據(jù)高密度電法探測工作所得出的最終結(jié)論，在本次工程項目施工過程中，配樁長度大小分別為9m、12m、15m、18m、21m、24m、27m7種不同類型的樁體結(jié)構(gòu)，基于基礎(chǔ)巖層結(jié)構(gòu)等深陷位置，對樁體施工進行合理搭配，有效保證樁體施工位置分布的精確性與合理性。配樁精度為3m，其中總共包含樁體結(jié)構(gòu)2866根，其中有效樁體長度達到51,850m，總共施工樁體長度54,000m。通過使用傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查工作方法，為了充分保證配樁的成功率，實際配樁工的精度需要保證在6m左右，同時在有效樁體結(jié)構(gòu)長度不變的條件下，需要保證施工樁長達到63,000m。根據(jù)上述工作經(jīng)驗分析總結(jié)之后，可以得出本次工程項目施工中，通過使用高密度電法進行探測，總共累計節(jié)省樁體總長度9,000m，整體的經(jīng)濟效益表現(xiàn)非常明顯[5]。

高密度電法探測技術(shù)在本次項目工程建設(shè)施工當(dāng)中的合理應(yīng)用，達到了工程施工單位預(yù)期設(shè)定的工作要求和標(biāo)準(zhǔn)，同時進一步解決預(yù)制樁配樁工作產(chǎn)生的困難問題，以及各種不利性影響因素，可以有效減少大量無效樁體結(jié)構(gòu)的長度，對項目工程施工進度以及施工經(jīng)濟成本的控制具有非常顯著的提升。通過對該項新型技術(shù)的有效應(yīng)用，實現(xiàn)將項目工程的施工重點和難點問題，轉(zhuǎn)變成施工中的一項工作亮點，受到項目工程建設(shè)施工單位，工程施工監(jiān)理單位，以及其他同行單位的一致好評。

4 結(jié)語

綜上所述，在一些復(fù)雜的地質(zhì)條件下，樁基礎(chǔ)的施工會存在較大的工作難度，因此對項目工程施工單位提出了更高的專業(yè)要求和標(biāo)準(zhǔn)，由于傳統(tǒng)的地質(zhì)勘查工作方法，無法滿足樁基礎(chǔ)精準(zhǔn)施工的要求。因此，必須要引進更加先進的地質(zhì)勘查工作手段，保證復(fù)雜地質(zhì)條件下樁基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量和精確性。由此可以看出，高密度電法在地質(zhì)探測工作中的應(yīng)用效果非常明顯，在后續(xù)的使用工作過程中會有更加廣闊的推廣價值，對各大中工程項目建設(shè)施工提供更好的前期地質(zhì)條件探測服務(wù)，實現(xiàn)項目工程建設(shè)單位的更高經(jīng)濟效益和社會效益。