某特高壓線路塔基巖溶勘測(cè)成果淺析

劉練兵

(湖南省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，湖南 長沙 410007)

某特高壓直流輸電線路湖南段A65塔位于湘西龍山縣境內(nèi)一北東向山脊，海拔高程在1050m～1100m之間，屬中山峽谷地貌。植被多為松、杉、雜木等。塔位附近大片出露寒武系白云質(zhì)灰?guī)r，中厚層，局部薄層或巨厚層，表面溶溝、溶槽較發(fā)育。

A65塔B腿基坑開挖過程中發(fā)現(xiàn)溶洞，經(jīng)現(xiàn)場勘驗(yàn)，得出結(jié)論，B腿存在溶洞，且較遠(yuǎn)處懸崖上發(fā)育的溶洞也可能延伸至塔位的下方。如果情況屬實(shí)，可能涉及到改線，經(jīng)濟(jì)損失巨大。為了查清巖溶發(fā)育情況，避免不必要的浪費(fèi)，確定采用綜合勘察手段，查清巖溶發(fā)育情況。

1 高密度電法

本次高密度電法共布置剖面3條，每條長100m～120m，測(cè)點(diǎn)間距2m，主要用來查明A65塔附近沿線路前進(jìn)和垂直方向的巖溶發(fā)育情況。

G1－1'高密度電法剖面平行線路走向布置，靠近A腿、B腿，測(cè)線起點(diǎn)位于塔基西側(cè)的懸崖邊，終點(diǎn)過B腿至東側(cè)100m。對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析見圖1，在B腿附近，淺表發(fā)育溶槽，但深部基巖完整。在剖面的62m～70m處，即距B腿約40m遠(yuǎn)處，表現(xiàn)為兩側(cè)高電阻率，中間低電阻率，解釋為溶蝕通道。

圖1 G1－1'高密度電法剖面成果圖

G2－2'剖線位于G1－1'南側(cè)，并與之平行，間距10m，圖形與G1－1'基本相同，較好地印證了G1－1'圖成果。

G3－3'高密度電法剖面垂直線路走向，靠近B腿、C腿，測(cè)線起點(diǎn)位于塔基B腿北側(cè)約30m，終點(diǎn)過C腿南側(cè)76m。對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析見圖2，在剖面32m左右，即B腿附近，淺部發(fā)育有溶蝕裂隙，根據(jù)現(xiàn)場測(cè)量B腿土洞發(fā)育方向，推測(cè)為土洞，深部基巖完整。

圖2 G3－3'高密度電法剖面成果圖

2 淺層地震剖面法

本次淺層地震法共布置剖面5條，每條長20m～30m，測(cè)點(diǎn)間距1m，偏移距10m，疊加15次，主要用來查明A65塔A腿、B腿、C腿、D腿附近巖溶發(fā)育情況。其中部分測(cè)線與高密度電法剖面重合，形成相互印證。

A腿、B腿、C腿、D腿地震映象剖面成果表明，除靠近B腿的D2－2'和D3－3'剖面反映有溶蝕裂隙外，其它三條腿基巖整體完整，無明顯溶蝕發(fā)育現(xiàn)象。圖3為D3－3'地震映象剖面

圖3 D3－3'地震映象剖面圖

D3－3'淺層地震剖面靠近B腿，與G1－1'高密度電法剖面重合，長21m。該剖面基巖少量出露，上部為粘土，剖面波形向軸相對(duì)連續(xù)，分析認(rèn)為是基巖與粘土的反射界面。剖面K3＋7附近為B腿，該處反射波形向下拉，為淺部溶蝕裂隙反映，深部無明顯高頻多次波反射，基礎(chǔ)下部同向軸相對(duì)連續(xù)，分析認(rèn)為巖體完整，無巖溶發(fā)育現(xiàn)象；剖面K3＋17附近出現(xiàn)同向軸錯(cuò)斷、高頻多次波反射，分析解釋為是溶蝕裂隙。該成果與G1－1'高密度電法成果基本一致。

3 工程地質(zhì)測(cè)繪

根據(jù)現(xiàn)場勘察和施工記錄，A65塔基根開16m，基坑直徑1.2m，坑深均在8.0m左右。A腿、C腿位于巖體裸露區(qū)，坑內(nèi)巖體較完整，圖4為A腿基坑照片。B腿、D腿位于溶槽，槽寬2m～4m，D腿側(cè)淺，槽深僅2m，其下為白云質(zhì)灰?guī)r，開挖時(shí)巖體較完整，已澆注。

B腿側(cè)溶槽深，B腿基坑4m以下南西側(cè)發(fā)現(xiàn)不規(guī)則空洞，6.0m往下消失，再挖至8.2m時(shí)底部坍塌?；臃秶鷥?nèi)空洞已原貌難尋，僅存南西側(cè)空洞仍保持較好，其長軸方向?yàn)槿懿郯l(fā)育方向，指向D腿，電光看不見遠(yuǎn)處，也無法用硬長棒探測(cè)其深度，兩側(cè)受溶槽的限制寬度較小。在可以看見的距離，空洞最寬處1.0m，其余多在0.2m～0.4m，高度一般在1.0m～2.0m，只在坑壁處有垮塌，現(xiàn)已壘砌部分塊石。另坑壁局部見白云質(zhì)灰?guī)r孤石或石

圖4 A腿洞相片

分析B腿空洞成因：第一，雖然塔位附近白云質(zhì)灰?guī)r露頭，且較完整，但B腿處于溶槽，且空洞發(fā)育于土體之中，定名為土洞應(yīng)較合理，定名為溶洞則有失偏頗。第二，根據(jù)水文地質(zhì)條件，結(jié)合目前地下水位在基巖面以下深度大于50m，分析該土洞應(yīng)屬地表水侵蝕形成。受地表水對(duì)巖體的表面溶蝕作用，溶蝕現(xiàn)象首先沿巖體層面和優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面方向進(jìn)行(巖層產(chǎn)狀115°∠15°，優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面283°∠77°，見圖5)，使溶槽、溶溝大致沿該系列結(jié)構(gòu)面方向排列(N20～40°E)。由于風(fēng)化殘積，溶槽中土體厚度加大，地表水只能沿上覆土層中的裂隙、生物孔洞和石芽邊緣等通道滲入地下，對(duì)土體起著沖蝕、淘空作用。并將淘蝕的細(xì)小顆粒沿基巖裂隙或土巖結(jié)合面帶走，日積月累，形成土洞。

圖5 層面及優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀

按照現(xiàn)場土洞的展布方向和發(fā)育情況，土洞被嚴(yán)格限制在寬2m～4m的溶槽之內(nèi)(圖6)，發(fā)展空間有限，離其余三腿的距離較遠(yuǎn)，不會(huì)對(duì)其余三腿的穩(wěn)定和受力造成影響。另外，土洞的發(fā)育應(yīng)主要集中在前期構(gòu)造強(qiáng)烈上升期，現(xiàn)在屬于構(gòu)造相對(duì)平穩(wěn)期，且土洞位置地處山脊，匯水面積和下滲水量均極大縮小，土洞的發(fā)育已進(jìn)入停滯期，進(jìn)一步擴(kuò)大的可能性極小。

其次，關(guān)于遠(yuǎn)處巖壁上的溶洞是否延伸至塔位下方的問題，參見A65塔位綜合地質(zhì)圖(圖6)。先進(jìn)行工程測(cè)量，測(cè)繪出塔基及附近地形圖，再采用手電、皮尺、羅盤等工具在溶洞內(nèi)測(cè)量其發(fā)育延伸方向，并對(duì)朝塔腿方向發(fā)育的溶洞進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，至不能進(jìn)人為止，往前規(guī)?？s小，以寬張裂隙為主。在室內(nèi)，將測(cè)量所得長度、傾角及方位角進(jìn)行校正后，根據(jù)相對(duì)位置關(guān)系放到塔基地形圖上。推測(cè)其延伸方向與現(xiàn)場測(cè)量的巖體優(yōu)勢(shì)結(jié)構(gòu)面走向基本一致。這一結(jié)果與物探測(cè)試成果呈現(xiàn)良好的一致性，溶隙通過位置距A65塔最近處大于40m，不會(huì)對(duì)塔位基礎(chǔ)造成影響。

圖6 綜合工程地質(zhì)圖

綜上所述，高密度電法、淺層地震剖面法和工程地質(zhì)測(cè)繪法的成果均反映，A65塔位處地基穩(wěn)定，淺層巖溶不發(fā)育，僅B腿處土洞需進(jìn)行處理。

4 鉆探驗(yàn)證

B腿基坑已挖至8.2m，在其上搭鉆架進(jìn)行鉆探，8.2m～9.4m一鉆到底，土質(zhì)疏松，似浮土，應(yīng)為開挖基坑時(shí)土洞塌方所致，9.4m～19.7m為白云質(zhì)灰?guī)r，中風(fēng)化，中厚層為主，巖體較完整。鉆探過程中無回水，推測(cè)回水主要沿土巖結(jié)合面或?qū)用媪髯?。鉆探成果也反映B腿基坑下無影響塔基穩(wěn)定的溶洞存在。

綜合施工記錄、物探、地質(zhì)測(cè)繪、鉆探情況，復(fù)原B腿基坑工程地質(zhì)條件如圖7所示，虛線為開挖前土洞推測(cè)線。

圖7 A65塔B腿地質(zhì)復(fù)原圖

5 工程治理建議

第一，建議設(shè)計(jì)將該塔位處B腿基礎(chǔ)改型為樁基，基礎(chǔ)全斷面進(jìn)入中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r不小于2m。如基坑范圍內(nèi)仍存在小的溶蝕裂隙等，可將其中裂縫清底干凈并回填碎石混凝土封底，可確保塔基安全。

第二，土洞范圍內(nèi)4m～9.4m側(cè)壁摩阻力適當(dāng)折減。另開挖洞壁因長期暴露和日曬雨淋，可能已經(jīng)松動(dòng)，建議基坑護(hù)壁后再行施工，確保人身安全。

第三，塔基附近植被護(hù)面，塔基周圍做好地表水的截流、防滲、堵漏等工作，杜絕地表水滲入土層，杜絕土洞繼續(xù)發(fā)育和發(fā)展。

采取如上措施進(jìn)行設(shè)計(jì)修改后，施工驗(yàn)槽表明，勘測(cè)成果較好地反映了現(xiàn)場實(shí)際情況。現(xiàn)線路已運(yùn)行一年半，安全狀況良好。

6 經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

第一，巖溶勘測(cè)應(yīng)以工程地質(zhì)測(cè)繪為主，配合各種物探手段相互驗(yàn)證。譬如本例，在高密度電法、淺層地震剖面法和工程地質(zhì)測(cè)繪法均能夠相互驗(yàn)證的情況下，可以確定綜合成果滿足質(zhì)量要求。

第二，充分利用各種測(cè)量手段提高工程地質(zhì)測(cè)繪精度。譬如本例，實(shí)際上遠(yuǎn)處巖壁上溶洞距離塔基很遠(yuǎn)，不會(huì)對(duì)塔基穩(wěn)定造成影響。

第三，熟悉各種不良地質(zhì)現(xiàn)象的定義、形成過程、處理措施等。防止基坑檢驗(yàn)時(shí)將土洞誤判為溶洞，增加了施工勘測(cè)工作量。

第四，處理類似的工程問題應(yīng)在具有豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的工程師指導(dǎo)下完成，并制定經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的處理措施。

[1]編寫組.工程地質(zhì)手冊(cè)(第四版)[K].北京：中國建筑工業(yè)出版社 2006.