橋梁溶巖地區(qū)地質(zhì)勘察中物探技術(shù)的應(yīng)用分析

藍(lán)宏

摘 要：文章結(jié)合實(shí)際工程案例，在介紹了物探技術(shù)在地質(zhì)勘察作業(yè)中的應(yīng)用及其原理的基礎(chǔ)上，對(duì)技術(shù)應(yīng)用中所涉及到的反射波與雷達(dá)發(fā)射技術(shù)、高密度電阻率檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行全面的分析。對(duì)不同勘察方式所得出的結(jié)果進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，溶巖地區(qū)的建設(shè)施工中選擇物探技術(shù)，能夠更加準(zhǔn)確的勘察出地質(zhì)特點(diǎn)，對(duì)溶蝕、溶洞相關(guān)信息的獲取更加方便，保障了工程的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：物探技術(shù) 透地雷達(dá) 高密度電阻率法

使用物探技術(shù)進(jìn)行勘察地質(zhì)情況對(duì)熔巖區(qū)域的橋梁建設(shè)起到了重要的保障作用，大量的理論數(shù)據(jù)以及實(shí)踐建設(shè)的結(jié)果表明，科學(xué)使用物探技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)的勘察從而確定施工方案有助于橋梁的順利施工，也在一定程度上保障了橋梁的安全性，但是這一技術(shù)在我國(guó)的實(shí)際應(yīng)用中仍存在很多不足，需要更多的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行支持從而推動(dòng)我國(guó)的橋梁建設(shè)。

1.工程概況

本工程為全長(zhǎng)25.36km的高速橋梁，涉及4.5km的A、B兩段高架橋，分別在107國(guó)道的兩側(cè)，單線橋面約15m寬，該高架橋分為三個(gè)標(biāo)段進(jìn)行建設(shè)。該高架橋基本建立在巖溶地帶，尤其是第一標(biāo)段的地質(zhì)情況更為復(fù)雜，這一標(biāo)段里不僅有溶洞還有土洞，而且地勢(shì)變化明顯。為了確保在規(guī)定的工期內(nèi)完成施工并保障施工的質(zhì)量，需要對(duì)高架橋段的地質(zhì)進(jìn)行準(zhǔn)確的勘察，以物探技術(shù)為面進(jìn)行檢測(cè)、鉆探技術(shù)為點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，點(diǎn)面結(jié)合，更加全面的確定該段的地質(zhì)特點(diǎn)。

2.物探技術(shù)勘察設(shè)計(jì)的選用和應(yīng)用原理

常見的物探技術(shù)包括：法勘探、地震勘探、微重力勘探、水聲勘探等。但是考慮到本標(biāo)段地質(zhì)層的特殊性，包含土層、砂層還有亞粘土，而在灰?guī)r以及溶洞間的介電常數(shù)、電阻率有著明顯的變化，因此確定了本項(xiàng)目采取的物探技術(shù)：透地雷達(dá)勘探、高密度電法勘探以及淺層地震反射波勘探的綜合物探方法。

2.1透地雷達(dá)發(fā)射勘察設(shè)計(jì)原理

該設(shè)計(jì)的原理主要是通過勘察地下介質(zhì)之間的電常數(shù)變化確定地質(zhì)層的情況，發(fā)射天線能夠發(fā)射一種電磁波的脈沖，當(dāng)脈沖信號(hào)遇到不同的介電常數(shù)就會(huì)將信號(hào)反射回去，再通過接收電線記錄相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并在計(jì)算機(jī)中顯示。經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)的分析就能夠得出地下物質(zhì)的相關(guān)信息。

2.2高密度電阻率法勘探原理

該方法是有效利用地下不同介質(zhì)的導(dǎo)電性，得出電阻率的差值從而確定地質(zhì)層的情況。一般是利用A、B兩塊分別向地下輸送電流I，因?yàn)閷?dǎo)電性不同所以在M、N極出就會(huì)顯示不同的電位，二者之間的電位差計(jì)算出地質(zhì)的電阻率值，即IVkps/？=。具體原理圖如圖1，通過分析勘探的電阻率值確定地下層的特點(diǎn)，找出地質(zhì)異常的區(qū)域。

2.3地震反射波法勘探原理

該方式是通過高分辨率的反射波對(duì)地質(zhì)層進(jìn)行勘察，一個(gè)點(diǎn)發(fā)射電磁波然后有多個(gè)通道接收然后反射其數(shù)據(jù)，多次操作之后就能對(duì)檢測(cè)的地質(zhì)層實(shí)現(xiàn)全覆蓋，對(duì)反射的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確記錄并進(jìn)行相應(yīng)的校正、處理，從而判斷出該區(qū)域的地質(zhì)情況。

3.物探技術(shù)勘察設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方法

物探技術(shù)在進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)前，為了檢查該方法能否達(dá)到預(yù)期效果，還要結(jié)合施工的實(shí)際情況進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。

3.1透地雷達(dá)發(fā)射勘探和地震反射波法勘探

在實(shí)際進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，一般會(huì)把這兩種方法綜合進(jìn)行。根據(jù)本項(xiàng)目的資料可以看出，A線和B線兩部分地下都含有大量的溶洞，施工單位為了確定溶洞具體的情況時(shí)，在A、B兩線上都設(shè)置了透地雷達(dá)和地震反射波的剖面，從而用這2種方式獲取更加全面的地質(zhì)信息。

3.2 高密度電阻率法勘探實(shí)驗(yàn)

資料顯示，該高架橋B線的90#，91#，92#墩在施工時(shí)，樁基發(fā)生了多次事故?？紤]到地質(zhì)層結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，不僅要對(duì)溶洞進(jìn)行勘察，還要對(duì)土洞、砂層等情況有全面的掌握，才能確保整個(gè)勘察設(shè)計(jì)的科學(xué)性、可行性。如果選擇雷達(dá)法進(jìn)行勘測(cè)，那么眾多施工的機(jī)械設(shè)備、塔架等設(shè)施都會(huì)在一定程度上影響勘測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，因此采用由高密度電法能夠有效避免這些干擾。選用該方法進(jìn)行勘測(cè)時(shí)，選取300m左右的試驗(yàn)面，針對(duì)90#，91#，92號(hào)墩進(jìn)行嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)。

該方法進(jìn)行勘察的結(jié)果得出地質(zhì)層的分布，如圖2所示。

從圖2可以直觀的看出這三處的基巖具有很大的差別，90#、92#的基巖埋深較淺，分別在23～36m、28～31m的范圍內(nèi)，而中間的91#墩處的基巖最深，也只有的70m左右。經(jīng)過對(duì)三處進(jìn)行高密度電法的勘察發(fā)現(xiàn)，只有91#墩屬于獨(dú)立電阻體，在90#墩偏南的位置顯示有兩處電位差異常，通過對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)，最終確認(rèn)該處為規(guī)模較大的土洞。另外還發(fā)現(xiàn)該點(diǎn)的基巖層上電性分層比較突出，再經(jīng)過計(jì)算分析確認(rèn)為人工填土層，厚度大約有8～18m的范圍。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)論

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明采用這三種技術(shù)基本能夠滿足設(shè)計(jì)方案中的需求，也就是說采用物探技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)勘探是科學(xué)合理的方式。物探技術(shù)的成熟運(yùn)用也可以為之后的施工建設(shè)提供全面客觀的數(shù)據(jù)，確保了地質(zhì)勘察的準(zhǔn)確性，也為縮短工期、保障工程質(zhì)量打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外物探實(shí)驗(yàn)的多次使用過程中也能夠不斷完善設(shè)計(jì)方案，并積累實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為同類項(xiàng)目的施工建設(shè)提供有價(jià)值的信息。

5.物探技術(shù)應(yīng)用成果和實(shí)際勘察設(shè)計(jì)情況對(duì)比

在橋梁溶巖地區(qū)正式施工前，還要對(duì)該區(qū)域的地質(zhì)情況再次進(jìn)行勘探，以檢驗(yàn)是否存在地質(zhì)確定有誤的區(qū)域，所以要細(xì)化到每個(gè)樁位。物探技術(shù)能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)出墩位的覆蓋層特點(diǎn)，還能夠確定土洞、巖洞的位置以及規(guī)模，還有基巖面的埋深以及起伏狀況，還可以較準(zhǔn)確的勘察出地下暗河，還能夠顯示溶蝕帶的相關(guān)信息，多種信息結(jié)合共同確保勘察設(shè)計(jì)的全面性、準(zhǔn)確性。在橋梁施工的過程中對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行及時(shí)全面的記錄，然后在施工完成后與勘察設(shè)計(jì)的相關(guān)信息進(jìn)行對(duì)比，得出以下結(jié)果：

（1）土洞和溶洞的情況對(duì)比。通過對(duì)項(xiàng)目中涉及的365個(gè)樁位相關(guān)信息進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)與物探技術(shù)勘察結(jié)果不完全一致的只有67個(gè)，準(zhǔn)確度高達(dá)81%。其中40個(gè)樁位是處于溶蝕帶無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確驗(yàn)證，有27個(gè)樁位只有實(shí)際情況有細(xì)微差別，這些數(shù)據(jù)表明通過物探技術(shù)基本可以準(zhǔn)確的對(duì)地質(zhì)層進(jìn)行勘察，滿足施工建設(shè)的需要。

（2）基巖面埋深對(duì)比。對(duì)365個(gè)樁位的埋深情況研究發(fā)現(xiàn)，實(shí)際埋深與勘察值的平均誤差為15%，其中198個(gè)樁位的誤差小于10%，107個(gè)樁位的誤差在10%～20%之間，35個(gè)樁位的誤差在20%～30%之間，而只有22個(gè)樁位的誤差>30%，數(shù)據(jù)表明絕大部分的樁位埋深符合設(shè)計(jì)值，誤差也在可承受范圍內(nèi)。

實(shí)際施工數(shù)據(jù)表明，物探技術(shù)能夠較全面的勘察熔巖地區(qū)的地質(zhì)分布，對(duì)熔巖地區(qū)的橋梁建設(shè)提供了準(zhǔn)確有價(jià)值的信息，提升橋梁的施工效率，從基礎(chǔ)上保障了橋梁的穩(wěn)固、安全。

6.結(jié)語(yǔ)

結(jié)合以上分析可以看出，在巖溶地質(zhì)的環(huán)境下進(jìn)行橋梁的施工建設(shè)，物探勘察技術(shù)確實(shí)為一種不錯(cuò)的選擇，這種技術(shù)可以較為準(zhǔn)確的勘察地質(zhì)層的特點(diǎn)，溶洞、土洞的分布規(guī)模，溶蝕帶的基本形態(tài)等。施工前運(yùn)用該種技術(shù)可以相對(duì)全面的獲取地質(zhì)信息，施工中采取該技術(shù)可以有效提升勘測(cè)效果，保障施工的順利進(jìn)行，保障橋梁工程的安全，避免事故的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

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