浅谈针对高速公路岩溶区桥梁桩基的地质勘查

宋安

摘要：本文首先简要分析了岩溶对工程建设的影响，在此基础上，依托工程实例，对高速公路工程中岩溶区桥梁桩基的地质勘查进行论述。期望通过本文的研究能够为同类工程提供借鉴参考。

关键词：高速公路；桥梁桩基；地质勘查；岩溶区

1.岩溶对工程建设的影响分析

岩溶塌陷是岩溶区常见的地质灾害，对城镇设施会造成突然破坏，具体包括中断通讯、矿坑积水、建筑物倒塌、农田毁坏等方面，甚至还会对供水水源造成污染，严重威胁到人们的人身及财产安全。根据相关数据统计，我国岩溶塌陷对经济造成的直接损失平均每年高达1.2亿元。对于工程建设而言，岩溶产生的不利影响包括以下方面。

1.1地基不均性

岩溶岩面高低不平是造成上覆土质地基压缩变形不均匀的重要原因。从水平方向上来看，起伏点之间的距离即便较近，其土层厚度也会相差5m左右，若较远，甚至会相差不少于10m。经大量的工程建设实践证实，软弱土会常见于土层较厚的溶槽底部，这给地基不均匀性创造了条件。

1.2地基失稳

岩溶洞穴顶板若发生变形问题，则会进一步加剧地基失稳。特别是对于跨度较大的扁平型洞体和浅埋型洞体，这类洞体在自然力、人类活动的影响下，使其顶板岩体发生结构面切割，进而造成岩溶坍塌，局部破坏地基的稳定性。

1.3岩溶水冲击破坏

岩溶水始终处于动态变化状态，对工程建设的顺利开展会造成严重影响。在雨季施工中，岩溶水会通过通道涌泄到地面，造成岩溶垂直通道堵塞，无法消泄地面水流，进而出现工程建设场地被水淹没的情况。岩溶水具备分布不均、依存于裂隙洞穴、无统一水面的特点。若岩溶区突发涌水，则会导致水位骤然升高，受动水压力的影响，管状裂隙水流可能会对地下室地板和建筑物地坪造成严重冲击破坏。

由于工程建设中的建筑物对地基承载力的要求较高，所以若是在岩溶区开展工程建设只是采用一般的强夯、填堵的方式处理浅部土洞，则难以满足承载力的要求。为此，必须探寻更为有效的基础施工方法，以控制岩溶区对工程建设的不利影响。

2.高速公路工程中岩溶区桥梁桩基的地质勘查

2.1地质勘查方法

在地质勘察查中，最为常用的方法有两类，一类是钻探，另一类是物探。

（1）钻探是一种直接的勘探手段，通过钻探能够对地质情况有所了解和掌握，钻探的优点主要体现在不受环境限制，任何地形和地质条件均可进行钻探作业，并且可以达到较高的勘探精度；钻探能够为监测或测试工作提供依据，发挥出钻探的作用；钻探是效率较高的勘探手段，可勘探深度较大的地层。钻探适用于不同地质条件下的不同类型建筑施工的勘探工程。由于钻探只是通过揭示某点地质环境来推测不同钻探孔之间的地质情况，所以这种勘探手段会降低对岩溶区复杂地质环境的推测准确性。若仍采用钻探手段完成岩溶区的工程设计，则有可能忽视地质隐患对工程建设的影响。为了避免上述问题的发生，可采用增加钻孔数量的方式提高推测的精确度。

（2）物探。物探是使用专门仪器对各种地质体的物理场分布情况进行探测，通过分析探测数据，绘制相应的曲线，可对地质构造、水文地质条件以及不良地质现象进行判定。因探测的地质体物理性质和物理状态具备多样化的特点，如物理性质包括是磁性、导电性、放射性等，物理状态包括空隙率、含水率等，所以通过物探方法可研究分析不同的地质现象。在物探过程中，若探测的地质体之间存在着较大的物理性质差异，则探测结果会越加准确。物探具备效率高、操作简便、适用范围广等优点。在探测中，物探方法可从不同方向布设勘探线网，可实现立体透视性探测。物探结果的准确性易受测量仪器精确度不高的影响，或非探测对象的影响，造成探测结果多解。为了保证探测结果的精确性，可结合钻探方式对物探结果进行验证。在使用物探获取的资料时，岩土工程师应掌握地质体的典型曲线特征，通过对比分析数据从多解的探测结果得找出最为正确的地质结论。

2.2工程案例分析

某高速公路工程位于XX省境内，工程所在地为岩溶区，在该公路沿线上有数座桥梁。为便于本文研究，从这些桥梁中选取一座，对桩基地质勘查进行分析。本次研究中所选的桥梁全长256.5m，上部结构为预应力砼连续箱梁。

（1）桥梁建设区地形地貌。本次研究所选的桥梁工程，建设在平原地貌上，最高海拔高度約为225m，地形起伏相对较大。在平原上，种植有大量的农作物，桥梁某段需要跨越一条宽度为2.5m左右的溪流。

（2）地层结构。由地质调查收集到的资料可知，本次研究中的桥梁工程建设地点的地层结构为灰岩、残坡积层、冲洪积层。该桥梁所在区域范围内，并未出现过活动断裂，也没有塌陷历史。

（3）物探方法的选择及有效性验证。结合本工程的特点，对各种物探方法进行比较，最终决定采用高密度电法作为地质勘查的主要方法。高密度电法兴起于20世纪80年代，随着不断发展和完善，其在岩土工程勘察中获得越来越广泛的应用。该方法的工作原理与电阻率法较为类似，两者的差别在于，高密度电法布设的观测点密度较高，通过密集采样的方式，提升样本的采集率，并利用多次覆盖，增强性噪比。这里所指的多次覆盖就是对同一个点位进行多次测量。高密度电法具有数据采集精度高、抗干扰能力强等特点，通过该方法进行地质勘查，能够得到更为丰富的地质信息。大量的实践表明，高密度电法在勘察岩溶发育区内的灰岩、断裂发育情况等方面效果较好。为进一步验证高密度电法的有效性，在地质勘查作业正式开始前，需要进行试验验证，试验地点为桥梁工程所在区域内的某个孔位，该孔中存在岩溶层，大概位置在13m-33m，通过测试发现，该孔内岩溶段对应的高密度电阻率发生低阻异常现象，这充分证明该方法在桥梁桩基地质勘查中的有效性。

（4）高密度电法的物探条件。本次研究的桥梁桩基工程所在的区域内，存在残坡积层（第四系），其结构较为疏松，并且含水率较高，与残坡积层相比，灰岩的电阻率要高一些。如果岩溶在灰岩内部发育，受到水或其他充填物的影响，会表现出低阻异常的现象，若是灰岩为无任何填充物的空洞，则会表现出高阻异常。断裂构造的存在，也会表现出低阻异常。依据上述特征，在桥梁地基段上布设一条高密度测线，检测各种异常现象是否存在，进而做出正确的判断。

（5）地质勘查作业及结果分析。在对桥梁桩基进行地质勘查时，共计布设7个探孔，按照现场测试结果，对岩土层的湿度、密实度、可塑性等特性进行分析，为桥梁桩基设计与施工提供参考依据。勘察结果显示，桥梁桩基所在区域内无断裂通过，但有尺寸较大的溶洞，并且地下水水位的变化相对较大，由此会对桩基造成一定的影响。桥梁桩基区覆盖层较薄且稳定性较差，若是以此作为桩基的持力层，存在安全隐患；半风化层的强度相对较高，可作为桩基持力层，但在施工建设中，应对溶洞的大小加以注意。

3.结论

综上所述，在高速公路项目中，桥梁工程是重要的组成部分之一，若是在岩溶区进行桥梁桩基施工，必须做好地质勘查工作。本文结合工程实例，采用高密度电法，对岩溶区进行地质勘查，为桥梁桩基施工提供可靠依据。