桥梁溶洞探测及处理技术.doc

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1、桥梁桩基溶洞探测及处理技术研究随着我国高速公路建设的迅猛发展，溶岩地区修建的公路桥梁越来越多。溶岩为石灰岩、白云岩、石膏、岩盐等可溶性岩层经常年水流侵蚀作用，逐渐溶蚀形成的溶槽、溶沟或溶洞，其分布无规律可循。石灰溶岩地区桥梁桩基的持力层为石灰岩，岩质一般较坚硬，岩层中裂隙、溶洞、溶槽、石笋发育，岩面倾角大且不规则，给施工带来很大的困难，若处理不当，往往会造成掉钻、卡钻、埋锤、梅花孔、漏浆、塌孔等事故发生，甚至威胁桥梁运营安全。因此充分了解桥梁桩位所处地区溶洞的发育规律、基本形态、规模大小、溶穴顶板岩层

2、厚度、完整性、洞内充填物性状等，进而评价岩溶地基的稳定性，并在施工过程中采取稳妥地防治措施，才能保证施工顺利进行、桥梁运营安全。一、溶洞探测技术溶岩地区桥梁桩基施工，应充分了解桩位溶洞分布规律等基本情况。目前较常采用的方法是超前钻探、地球物理勘探、电磁波层析CT探测、三高测量技术等。1.超前钻探在工程地质勘测工作中，钻探是广泛采用的一种最重要的勘探手段，科韵获得深部底层的可靠地质资料，因此在施工首根桩时，如果发现地质情况与设计资料出入较大，应该采用逐桩超前钻探，并按照设计桩底标高在完整基岩内加深5m，

3、确保桥梁的安全可靠性。通过超前钻探，揭示溶岩的发育情况、溶洞的分布位置、地下水特征等。在施工中应该注意以下事项：（1）每根桩必须用地质钻机钻探，详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型，画图列表，为制定相应施工方，按提供详实依据；（2）对充填物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等，为以后处理提供依据；（3）根据地质钻探资料和填充物情况，对每根桩设计出相应的处理方案、成孔方法及施工措施。2.地球物理勘探地球物理勘探简称物探，是以各种土、石物理性质的差别为基础，采用专门的仪器，

4、观测天然或人工的物理场变化，来判断地下地质情况的方法。在工程地质勘探中，与调查测绘、挖探、钻探配合使用，对指导地质判断、合理布置钻孔、判断溶岩地区的地质状况有很大的作用。目前常用的物探方法有：电法勘探、地震勘探、声波探测、重力勘探、磁力勘探、放射性勘探与地质雷达等，恰当地运用多种物探方法，相互配合，进行综合物探，效果会更好。南昆铁路在施工过程中考虑到岩溶为不规则三维形体，空间组合复杂，为较为精确的查清岩溶的位置、形态及埋深，选用了直流电测深法和地质雷达探测法为主进行勘探，个别路段辅以联合剖面法、充电法

5、和四极对称剖面法；在具备网格状布孔的条件下，采用孔内无线电波透视法。电测探法点距为5m，异常地段加密至2.5m，AB/2从1.5m变至50m，MN/2=0.5m；地质雷达探测法采用连续追踪剖面观测，为兼顾勘探深度和精度，采用了100MHz和300MHz两种对空屏蔽天线进行施测采样点为512点扫描，记录长度为30010-9~65010-9s；孔内无线电波透视法采用定发、定接及同步等多种方式观测。通过采用综合物探方法，相互印证，取长补短，取得了良好的勘探效果。3.电磁波层析CT探测电磁波层析CT探测方法是

6、80年代发展起来的一门新技术，将医学CT的原理运用于地学，派生出一系列的层析成像技术。目前国际上发展了3种井间层析探测技术：地震波井间层析探测技术、电磁波层析成像和电阻率成像。在地基勘探中钻孔是最基本的手段之一，它虽然能给出详细直接的地层信息，但不能代表钻孔之间大范围的地下结构状况，常规一桩一孔的方法难于查明桥墩位下方的溶洞分部件情况。今年发展起来的地学CT成像技术可以弥补这方面的不足。井间电磁波层析透视探测方法应用可控发射源，在两个钻孔之间进行发射与接收，对比发射与接收之间的差异，可重建两钻孔之间的

7、结构图像。在肇庆大桥的建设过程中采用电磁波层析成像，工作频率采用32MHz，探测结果表明：该法能直观地勾画出墩位下方溶洞的分布形态和延伸状况，为大桥设计提供了较可靠的地质资料。总体而言，电磁波透视层析成像法在岩溶发育地带是一种有效而经济的探测方法，只要有足够多相互交错的探测剖面对桩进行控制，有助于正确判断溶洞在水平和垂直方向的延伸范围，减少漏判和误判，结合初勘钻孔进行电磁波透视CT探测，可以大量减少重复的财力和物力消耗。此外，根据水平切面溶洞分布图计算不同深度桩的实际有效摩擦面积，进而推算桩的承载力。

8、4.三高测量技术三高测量即高精度、高密度、高分辨率。三高测量采用GDT高分辨率地质探测仪，对探测地质体的分辨率高，可达3%（层厚与埋深之比）。该技术是将单个的GDS测点以一定的密度，即点距等于极距差，测出的数据有高密度DS电测深曲线图、高密度电阻率等值线图（常规高密度）、高密度GDS曲线图，三种图形呈等深度的正方或长方形排列，不同于常规的倒梯形或三角形。其中高密度GDS曲线，对探测地质体的分辨率高，在探测岩溶石可以明显而直观的反映出岩溶发育分布情况及形态