花崗巖風化地層中“孤石含量百分比”的確定方法

李國祥，杜坤乾，楊 勇，李志朋

(中冶集團武漢勘察研究院有限公司，湖北武漢 430080)

1 引言

在我國花崗巖山地分布較為廣泛，集中分布在南北構(gòu)造帶以東的第二、三級地形階梯上。以海拔2500 m以下的中低山和丘陵為主，其他一些山地也有分布。其中，在廣東省沿海地區(qū)廣泛分布著花崗巖地層。常見花崗巖地貌有花崗巖丘陵和峰林狀花崗巖山地兩大類型。花崗巖具有球狀風化(囊狀風化)的特點，其具有明顯的差異風化跡象，這些“孤石”常以中風化或微風化狀態(tài)埋藏于殘積土、全風化花崗巖層以及強風化花崗巖層中，給一些隱蔽工程的施工帶來很大難度，如樁基的施工或地鐵盾構(gòu)工程的開挖。同時，在土石方工程中由于“孤石”的強度高、硬度大，其開挖方式有別于包裹“孤石”的地層，常常需要通過松動爆破的方式進行開挖。其開挖方式及開挖綜合單價應按石方進行計量，這樣花崗巖地層中所含孤石量的多少對施工單位就顯得尤為重要，一是影響工程成本的投入，二是影響整個工程的進度。因此，對花崗巖地層所含“孤石”的埋藏深度、直徑大小、垂直與水平的分布規(guī)律進行較為準確的探查就十分必要，同時，通過給出花崗巖地層“孤石含量百分比”這一參數(shù)解決了土石方工程中較為敏感的、工程參與各方爭執(zhí)較為強烈的土石方工程計量及計價等方面的問題。

2 花崗巖風化地層中的“孤石”形成機理

所謂花崗巖地層中的“孤石”，其實質(zhì)是花崗巖球狀風化體。球狀風化體由于其風化程度明顯區(qū)別于周圍巖土體而以孤立塊體的形式存在，因此習慣上常被稱為“孤石”，亦稱“石蛋”、“石球?！钡取；◢弾r球狀風化是物理風化和化學風化聯(lián)合作用的結(jié)果，但以化學風化起主要作用，影響風化作用的主要因素有巖石的特征、氣候以及地形條件等。在花崗巖風化球的形成過程中，巖性特征是控制風化作用進行的內(nèi)因，而節(jié)理、氣候、地形條件等則是風化作用得以進行的外因，而花崗巖原生的三組相互正交的節(jié)理則是造成球形外觀的重要原因。

花崗巖有三組相互正交的原生節(jié)理，這些節(jié)理把巖體分割成許多長方形或近似正方形的巖塊。由于化學風化特別集中在三組節(jié)理相交會的棱角部位，當經(jīng)過一段時間之后，棱角就逐步圓化，方形巖塊逐漸變?yōu)榍蛐螏r塊，這種現(xiàn)象稱為球狀風化。在球狀風化進行迅速情況下，球狀巖塊變小、變少，而被大量風化砂泥碎屑所包圍。由于花崗巖造巖礦物的抗風化能力有差異，因此那些抗風化能力較弱的礦物風化較快和徹底，抗風化能力較強的礦物風化較慢。如果花崗巖的某些部分的抗風化能力較強的礦物比較集中，節(jié)理發(fā)育程度較差，風化的過程就會大大減緩，從而形成被大量風化碎屑包圍的風化程度較低的球形巖塊。然后隨著這些風化產(chǎn)物被流水強烈侵蝕搬運，地面上就殘留下或大或小的球形巖塊，有的散鋪在地面，有的相互堆疊在一起，從而形成花崗巖球狀風化體。

3 花崗巖“孤石”分布規(guī)律

3.1 花崗巖“孤石”在地表的分布規(guī)律

在地表，無論是在花崗巖丘陵或是在峰林狀花崗巖山地，花崗巖風化球體均呈單個零星分布、線狀分布或群體分布的特征(見圖1)，其分布位置包括海邊、河岸、農(nóng)田、山腳、山腰、山頂?shù)忍帯；◢弾r“孤石”地表的分布特征是由于花崗巖三組相互正交的原生節(jié)理所切割的巖塊在長期化學風化及物理風化的作用下，巖塊球狀風化的結(jié)果，這些風化產(chǎn)物被流水強烈侵蝕搬運，地面上殘留下來的或大或小的球狀石塊，有的散鋪在地面，有的相互堆疊在一起，這就是地表出露的花崗巖“孤石”。地表風化球體的發(fā)育程度往往意味著地下賦存花崗巖風化球體的多少。花崗巖地層鉆探時所揭露的“孤石”情況與地表調(diào)繪存在著較為對應的關(guān)系，即當鉆探揭示地下存在有一定量的“孤石”時，在該區(qū)域地表調(diào)繪時也能發(fā)現(xiàn)有一定量的“孤石”出露;而鉆探未揭示有花崗巖“孤石”時，地表則沒有或很少有花崗巖風化球體的出露。

3.2 花崗巖“孤石”在地下的分布規(guī)律

花崗巖風化首先要經(jīng)過崩解階段，使礦物顆粒的比表面逐步增大，加強與水、氧、二氧化碳和生物的接觸，促進分解作用。這一過程是由地表向深處漸次推進和減弱的。在不同深度，由于地下水特性和物理、化學特征的差異，使花崗巖在不同深度所受的風化作用的程度不同。形成多層具有不同組分和結(jié)構(gòu)特點的風化層，構(gòu)成具有多層結(jié)構(gòu)的風化剖面。大量的工程勘察成果揭示，花崗巖地區(qū)地下“孤石”的分布具有離散性大、空間特性不規(guī)律、埋藏深度不確定等特征，但也存在著一定的分布規(guī)律，其在垂直風化剖面上有如下一些分布規(guī)律:

(1)因殘積土層一般均較薄，殘積土中分布的“孤石”較少，主要分布于全風化帶和強風化帶中;

(2)在垂直剖面上隨著深度的增加，“孤石的密度會減小，但體積會增大，即“上多下少，上小下大”的總體規(guī)律特性(見圖2);

(3)當風化程度增強時，體積會減小，數(shù)量會增多;

(4)“孤石”的表現(xiàn)形式主要為全風化帶中含強風化球體或中風化球體，強風化帶中含中風化或微風化球體;

(5)“孤石”近似呈“球體或橢球體”形狀;

(6)“孤石”的大小主要集中在0～5 m，且此大小范圍的“孤石”主要分布在全風化帶中;球徑大于5 m的“孤石”主要分布在強風化帶中;

(7)其分布也會受到局部地質(zhì)環(huán)境及巖性條件的影響，特殊情況下，全風化帶中可能存在較大體積的球狀風化體，強風化帶中可能出現(xiàn)較小體積的風化體(見圖3)。

圖3 花崗巖全風化帶中較大體積的球狀風化體Fig.3 A spheroidal weathering body of large volume in a completely weathered granite zone

4 花崗巖風化地層“孤石”的勘察方法

4.1 工程地質(zhì)調(diào)繪

對花崗巖所在區(qū)域進行詳細的工程地質(zhì)調(diào)繪，調(diào)繪內(nèi)容包括:“孤石”的巖性、風化程度、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度、巖層產(chǎn)狀以及“孤石”的大小、形狀、分布特征等。并按照發(fā)育和不發(fā)育兩種類型對花崗巖地段進行分區(qū);可以對花崗巖“孤石”可能發(fā)育的區(qū)域進行預判，從而指導物探和鉆探工作區(qū)域的選取。即應該在地表“孤石”發(fā)育的地段重點展開鉆探工作，而地表“孤石”不發(fā)育的地段則可以只選擇一些代表性的地段進行鉆探工作。工程地表調(diào)繪還具有對鉆探分析結(jié)果以及物探結(jié)果進行輔助性分析的作用。

4.2 物探方法

物探方法歸納起來有重力法、磁法、電法、地震法、核磁共振法、地質(zhì)雷達法和地球物理測井法等。花崗巖“孤石”的探測可以采用電法、磁法、地質(zhì)雷達等物探方法。但要想解決好這項難度大、要求高的地質(zhì)問題，物探方法的選擇和施工工藝的確定尤為重要。只有選擇行之有效的物探方法并恰當?shù)卮_定施工方法和工藝，才能確保取得客觀反映地質(zhì)情況的信息，獲取真實有效的原始資料，也才能為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理及綜合解釋奠定牢固的基礎(chǔ)。

4.2.1 跨孔超高密度電阻率法

跨孔超高密度電阻率法可以用于場地、山體或高邊坡花崗巖風化地層中的“孤石”的探測，該方法是通過分析“孤石”與圍巖介質(zhì)電阻率特征的不同來進行探查的，殘積土、全風化花崗巖層、強風化花崗巖層由裂隙水充填，電法勘探中視電阻率表現(xiàn)非常低，而“孤石”無節(jié)理裂隙發(fā)育，視電阻率較高。較大的電阻率差異，為“孤石”的超高密度電阻率法勘探提供了良好的物性基礎(chǔ)。

工程試驗表明，跨孔超高密度電阻率法對“孤石”發(fā)育范圍勘探卓有成效，“孤石”發(fā)育位置定性描述準確，定量解釋存在偏差，但能滿足工程勘探要求。在工程勘探上應用本方法首先應分析異常體與圍巖介質(zhì)的電性差異，及周圍干擾因素，評價超高密度電阻率法應用可行性;其次設計合理勘探方案，從工程試驗成果分析，孔深和孔間距比例大于1.5倍，異常體位于勘探孔縱向中間位置時效果較好;再者成果解析時參考鉆孔資料，以電阻率等值線變化趨勢推斷孔間地質(zhì)構(gòu)造信息;最后數(shù)據(jù)處理有待采用3D反演技術(shù)，以達到異常體三維空間定位，并避免用3D空間采集的數(shù)據(jù)進行2.5D反演技術(shù)處理給二維剖面帶來的假異常。

跨孔超高密度電阻率法對“孤石”發(fā)育位置勘探結(jié)果理想，能滿足地質(zhì)超前預報需要，勘探精度隨孔深和孔間距的比例系數(shù)增大而提高。

4.2.2 高頻高密度地震反射波法

在我國廣大沿海地區(qū)，海底地層中普遍存在著花崗巖“孤石”，在修建海底隧道時，花崗巖“孤石”的存在對隧道的掘進施工影響很大。因此，對“孤石”的超前探測尤為必要。在國內(nèi)采用工程物探方法探查影響海底隧道施工的“孤石”較為少見?？梢杂嗅槍π缘剡x用水域走航式高頻高密度地震反射波方法來進行探測。采取密點距多次CDP疊加技術(shù)，物探測線完全覆蓋隧洞洞身范圍，采集的地震數(shù)據(jù)信息量大，通過成果資料分析，發(fā)現(xiàn)了地震反射波的異常反映，對地層及地質(zhì)異常體的識別清晰，達到了物探工作的預期目的。通過驗證鉆孔的驗證，證明了解釋結(jié)果可靠，物探精度滿足探測要求，該方法對探測海底地層中的“孤石”是有效的。能夠查清花崗巖“孤石”的分布位置，為采取有效的工程技術(shù)措施處理“孤石”提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與支撐。

4.3 鉆探

鉆探是探查“孤石”最直接、最有效的手段，通過鉆探可以查明“孤石”在垂直剖面上的分布規(guī)律與特征。鉆探過程中對孤石的判別應從經(jīng)濟合理性、工程安全性、工期等多方面綜合考慮，采用有效而簡便的方法。根據(jù)多年的工程勘察實踐，目前比較簡單而有效的判別方法和控制手段有以下幾種。

4.3.1 巖石頂板標高類比判別法

利用相鄰場地和本場地各鉆孔的基巖頂板高程埋深進行判別是否為孤石的方法。孤石頂面埋深標高一般都明顯比周圍鉆孔基巖面高。首先，在勘察的外業(yè)工作中，應按工程進度作簡單地質(zhì)剖面圖，對比各鉆孔巖面標高的變化情況，對巖面標高明顯比鄰近鉆孔高的地段，應加深鉆孔深度及加密鉆孔，確定巖面標高較高的鉆孔孔底巖石是基巖還是孤石。

4.3.2 基巖風化層類比判別法

利用花崗巖基本風化帶規(guī)律進行判別，即按自上而下為殘積土帶——全風化帶——強風化帶——中風化帶——微風化帶——未風化帶的規(guī)律進行判別是否為孤石的方法?；◢弾r孤石大部分分布在殘積土、全風化帶中，少數(shù)分布在強風化帶中?；◢弾r孤石頂面一般都缺失強風化巖或強風化厚度極薄;殘積土或全風化下直接就是中風化巖或微風化巖。在鉆孔實施過程中，若出現(xiàn)風化帶缺失、突變等情況應予以重視，可適當加大鉆孔深度進行探查是否存在花崗巖“孤石”。

4.3.3 巖石裂隙判別法

花崗巖孤石以微風化巖為主，巖芯完整，節(jié)理裂隙不發(fā)育，只有極少數(shù)為中風化巖。在鉆孔巖芯中，進人基巖幾米內(nèi)都會見到裂隙，即使在完整的巖芯中，也可以見到少量裂隙。因此，若是基巖母體，就必然會有裂隙現(xiàn)象。而孤石沒有裂隙，巖體的原裂隙面有風化現(xiàn)象，所在孤石周邊尚能見到風化跡象。因而在鉆探遇見巖石時，如果是孤石，則不會見到裂隙，是基巖時，在規(guī)范要求的鉆探深度內(nèi)能見到裂隙的存在，所以，可以用有無裂隙存在來判別巖石是否為“孤石”。

4.3.4 間接判別法

遇到有孤石的地層，在野外鉆探過程中，會見到以下一些現(xiàn)象:鉆桿跳動特別歷害;中途提鉆采芯后，再次下鉆，鉆具無法到達原先位置;有時孤石較小，會跟著鉆具滾動，鉆探無法進尺，產(chǎn)生空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，一小段巖芯，往往需要鉆探多次才能鉆穿，鉆探進度緩慢;同時鉆孔可能漏水、漏砂，給施工帶來很大的困難，如有這些現(xiàn)象，應判明孤石的存在與否。

鉆探時應嚴格控制鉆孔密度及入巖深度，通過控制鉆孔密度和深度，才能較詳細地反映基巖面起伏情況，為判斷是否有孤石分布提供詳細的地質(zhì)資料，否則有可能出現(xiàn)孤石當基巖的情況。當樁基施工時，遇到巖面明顯比周圍高，或發(fā)現(xiàn)基巖面變化很大，可能為花崗巖孤石時，須進行補充鉆探或進行超前鉆探。

4.4 綜合勘察方法

花崗巖地層中所存在的“孤石”，是一種十分復雜的不良地質(zhì)現(xiàn)象，僅僅采用單一的一種勘察手段和方法是很難完全解決這項難度大、要求高的地質(zhì)問題。應采用工程地質(zhì)調(diào)繪與物探、鉆探相結(jié)合的綜合勘察方法進行花崗巖“孤石”的探查。上述3種方法對“孤石”的勘察分別具有以下效果:工程地質(zhì)調(diào)繪可以對花崗巖地下“孤石”可能發(fā)育的區(qū)域進行預判，從而指導物探和鉆探工作區(qū)域的選取;鉆探可以對局部地段(主要是施鉆鉆孔)地下“孤石”的發(fā)育情況、賦存特征、地質(zhì)特征從豎向剖面上進行詳細的揭示。但由于地下“孤石”的發(fā)育具有較大的離散性，宏觀層面上鉆探結(jié)果不能完全揭示“孤石”的特征;物探可以在宏觀層面上對花崗巖的風化界面進行揭示，并為鉆探布置深度提供指導，但對于局部“孤石”的地下發(fā)育特征不能準確揭示。上述3種方法各有其應用意義，因此對花崗巖“孤石”的探查可以采用以下綜合勘察方法:首先，對花崗巖地段進行詳細工程地質(zhì)調(diào)繪，并按照發(fā)育和不發(fā)育兩種類型對花崗巖地段進行分區(qū);其次，針對地表“孤石”發(fā)育的地段，采用淺層地震、高密度電法等物探手段，從宏觀上掌握測區(qū)花崗巖風化界面的深度，為鉆探深度提供指導性意見;最后，根據(jù)物探的指導性深度展開鉆探工作，揭示局部的球狀風化體的發(fā)育情況、賦存特征、地質(zhì)特征，從而為工程設計和施工提供參數(shù)和處理意見。

5 花崗巖地層“孤石含量百分比”及孤石含量的測定

5.1 土石的界定

在土石方工程中不可避免地涉及到土石的綜合單價和計量問題，所以，應首先對土石進行界定，即哪些巖土可以劃歸到土類?哪些可以認定為石類?根據(jù)《公路工程工程量清單計量規(guī)則》，土方是指人工填土、表土、粘土、礫質(zhì)土、松散坍塌體、軟弱的全風化巖石，以及小于1.0 m3的孤石、巖塊等，無需采用爆破技術(shù)而可直接用手工工具或土方機械開挖的全部材料。而石方是指用不小于165 kW推土機單齒松土器無法勾動，須用爆破，鋼楔或氣鉆方法開挖，且體積大于或等于1.0 m3的孤石為石方?；◢弾r地層中的“孤石”體積大多大于1.0 m3，因此應歸類到石方中。

實際工程勘察場地地層一般都較為復雜，須開挖的土方和石方?jīng)]有明顯的分界線。土石方開挖量較大，所涉及的工程造價也高，土方和石方的造價又相差較大，所以必須首先解決開挖過程中土方和石方的分界問題.以便分別計算造價。實際工程中基本按以下方法處理:山體開挖到挖掘機挖不動的巖層時，進行山體測繪，測繪數(shù)據(jù)經(jīng)過業(yè)主、施工方和監(jiān)理方三方確認認可后，已開挖的部分按土方挖運計費;剩余部分采用爆破等措施進行開挖的部分按石方挖運單價計費。

花崗巖地層一般是將殘積土和全風化花崗巖層、可機械開挖的強風化花崗巖層按土方考慮，需爆破開挖的強風化花崗巖層以及中風化花崗巖層、微風化花崗巖層按石方考慮，同時，“孤石”量計入到石方中。

5.2 土石比專項勘察確定“孤石含量百分比”

土石比專項勘察應采用綜合勘察手段，即采用工程地質(zhì)調(diào)繪、物探、鉆探、原位測試、土工試驗等相結(jié)合的形式，尤其是花崗巖地層需通過土石比專項勘察確定“孤石含量百分比”時。由于花崗巖地層所含“孤石”的特殊性、復雜性，導致采用一種勘察方法是無法查清孤石的分布規(guī)律、特征及孤石含量的多少，必須采用多種勘察手段，互為補充、互相印證，才能查明孤石在水平向及垂直向的空間分布規(guī)律，最終確定花崗巖每一地層的孤石含量。

5.2.1 工程地質(zhì)調(diào)繪

根據(jù)已有的區(qū)域地質(zhì)資料，對勘察區(qū)的地質(zhì)特征進行分析，為物探和鉆探提供了地層、巖性和地質(zhì)構(gòu)造等信息。并對重要的地質(zhì)界線、巖性分層、地質(zhì)構(gòu)造線進行復核。

通過工程地質(zhì)調(diào)繪對花崗巖地段進行分區(qū)，根據(jù)地表花崗巖孤石的發(fā)育程度，將工程區(qū)域分成花崗巖球狀風化發(fā)育區(qū)與花崗巖球狀風化不發(fā)育區(qū)。對于球狀風化體發(fā)育區(qū)采用以鉆探為主，物探為輔的方法進行探察，而對于球狀風化體不發(fā)育區(qū)采用以物探為主，鉆探為輔的方法進行探察。

5.2.2 物探

物探方法可以在宏觀層面上對花崗巖的風化界面以及埋藏孤石在橫向剖面上的特征進行基本準確的揭示。物探方法應采用綜合物探方法，因各種物探方法都有自身的局限性，勘察場地都存在著顯示相同物理場的多種地質(zhì)體并存的不利條件。用單一的物探方法解釋異常是困難的，因此在同一剖面用兩種以上的物探方法共同工作，相互印證，綜合分析，有利于排除干擾提高物探效果?？辈靺^(qū)覆蓋層與下伏巖層存在明顯的彈性波、電性差異，具有開展高密度電法、淺層地震折射波法等勘探的地球物理條件?；◢弾r地層土石比專項勘察建議采取以高密度電法為主，淺層地震折射法為輔的綜合物探方法。在布設物探剖面時(一般與鉆探剖面一致)，可以根據(jù)鉆孔間距的大小在兩相鄰的鉆探剖面之間增布1～2條物探剖面，用于探察鉆探剖面間孤石的分布特征及孤石含量百分比。

5.2.3 鉆探

鉆探可以對局部地段(主要是施鉆鉆孔)的地下孤石的發(fā)育情況、孤石的賦存特征、地質(zhì)特征從豎向剖面上進行詳細的揭示，并為后續(xù)的物理力學性質(zhì)試驗和巖礦微觀試驗提供樣品。

山區(qū)或切坡地區(qū)料場的勘探線應垂直地形、地貌單元邊界線及巖層的走向布置，平原或丘陵區(qū)料場的勘探線宜按網(wǎng)狀布置?？碧近c間距，應根據(jù)料場類型確定，簡單的，100～200 m;中等復雜的(球狀風化體不發(fā)育區(qū))，50～100 m;復雜的(球狀風化體發(fā)育區(qū))，25～50 m。切方的高邊坡勘察一般性鉆孔的深度應達到預計的滑塌面，控制性鉆孔的深度應穿過最潛在滑動面至穩(wěn)定層不小于5 m(進入穩(wěn)定層的深度主要以查明支護結(jié)構(gòu)持力層性狀為準)。道路路基挖方區(qū)勘察、取土場勘察以及機場挖方區(qū)勘察其控制性鉆孔應揭穿有用層底板或超過最大開采深度以下5 m～10 m。

5.2.4 土石方量、孤石含量的計算

根據(jù)勘察場地各鉆孔勘探成果以及物探解義判釋結(jié)果，可以確定花崗巖地層的巖土分界面及風化界面，采用方格網(wǎng)計算法、橫斷面近似計算法以及鉆孔法分別進行場地土石方量的計算，可以得出較為準確的比較接近工程實際的每一地層、每一風化層的土石方總量。

根據(jù)各勘探鉆孔勘探深度范圍內(nèi)所揭示的孤石的埋深、層位、直徑大小以及物探剖面所揭示的孤石大小形態(tài)特征，可以計算出每一橫縱剖面(或物探剖面)上孤石面積所占每一巖土層面或每一巖土風化層面面積的比例，亦即為該剖面上該地層在水平面內(nèi)單位延米內(nèi)的孤石體積含量。依次類推，可以分別計算出橫縱向每一地層或每一風化層內(nèi)孤石的含量，從而可以計算出整個勘察場地的孤石總方量以及殘積土層、全風化花崗巖層和強風化花崗巖層中的孤石含量百分比。

對場地進行土石比專項勘察能夠較為準確的確定各巖土層的孤石含量、孤石含量百分比以及土方、石方的總量，但勘察工作量較大，造價較高，勘察作業(yè)工期較長，在國內(nèi)除了大型公路、鐵路、水利及機場等需進行土石方的料場專項勘察外，其它工程較為罕見。

5.3 利用場地已有勘察資料和施工單位在現(xiàn)場所開挖的斷面確定“孤石含量百分比”

5.3.1 利用已有的場地勘察報告對土石方量進行估算

場地沒有進行土石比專項勘察，業(yè)主又不想多投入資金進行土石方的專項詳勘，但有相關(guān)的勘察資料可以利用，業(yè)主就要求勘察單位進行土石方量的估算。在這種情況下，只能利用場地既有的工程勘察資料，對土石方量進行較為粗略的估算。雖然不能達到用土石比專項勘察計算土石方量的精度，但估算成果可以為業(yè)主、施工單位提供參考。

利用已有勘察資料的工程地質(zhì)剖面圖，采用橫斷面近似計算法可以估算出每一巖土層的土方或石方方量。

5.3.2 根據(jù)施工單位在現(xiàn)場所開挖的斷面確定“孤石含量百分比”

由于有些工程沒有進行過土石比專項勘察，既有勘察資料的勘探線距和勘探點距均較大，不能對地層的高低起伏以及孤石含量進行有效的控制，不能滿足土石方專項勘察的精度要求，導致現(xiàn)有勘察資料與實際開挖地層的巖土分界面、孤石含量百分比有較大的出入，需對現(xiàn)場所開挖的斷面進行工程地質(zhì)調(diào)查，對原來的巖土分界面、孤石含量百分比進行調(diào)整。

珠海橫琴新區(qū)非示范段一期工程中心南路高邊坡現(xiàn)場開挖揭露在殘坡積土層、全風化花崗巖層和強風化花崗巖層中含有較多的孤石，均為花崗巖球狀風化、差異風化的產(chǎn)物，其巖性為中風化花崗巖或微風化花崗巖。為了確定殘坡積土、全風化花崗巖層和強風化花崗巖層中的孤石含量百分比，我公司對現(xiàn)場開挖斷面進行了地質(zhì)調(diào)繪與統(tǒng)計分析;對開挖所形成的巖石堆、孤石堆進行了實測;同時對原詳勘和補勘報告工程地質(zhì)斷面中的可機械開挖部分與需爆破開挖部分的地質(zhì)分界線進行了現(xiàn)場實測;對現(xiàn)場所堆積的孤石方量進行了實地測量。其中，開挖斷面1各地層的孤石分布見圖4，開挖斷面1各地層孤石含量百分比見表1，整個場地各地層孤石含量百分比統(tǒng)計見表2。

表1 開挖斷面1各地層孤石含量百分比Table 1 Boulder content percentage for every stratum in the excavation cross section 1

其中，Ⅰ區(qū)為礫質(zhì)粘性土和全風化花崗巖較薄的地區(qū);Ⅱ區(qū)為礫質(zhì)粘性土和全風化花崗巖較厚的地區(qū)。所統(tǒng)計的水平面投影區(qū)域與所開挖的斷面絕大部分不在一處，在計算孤石含量百分比時均按幾何空間的體積比來計算，最終的孤石含量百分比采用水平面投影孤石含量百分比和開挖斷面孤石含量百分比的平均值來進行計算。

5.3.3 根據(jù)孤石含量百分比對土方、石方數(shù)量進行調(diào)整

根據(jù)各地層孤石含量百分比計算出各地層所含孤石方量，從而得出整個場地的孤石總量，將中風化花崗巖和微風化花崗巖的石方量加上孤石總量即為整個場地的石方量。將殘積土、全風化花崗巖層和強風化花崗巖層的土石方總量減去各相應地層的孤石方量，即為整個場地的土方量。利用此種方法可以對整個場地的土方總量及石方總量進行粗略的預估，然后根據(jù)現(xiàn)場施工單位的開挖情況，給出各地層的孤石含量百分比，算出各地層所含孤石方量，從而可以對先前所計算的土方總量及石方總量進行調(diào)整，進而得出較為準確和符合現(xiàn)場實際的土石方量。其優(yōu)點是不用進行專門的土石方專項勘察，省時省投資，缺點是必須等到施工作業(yè)開始后才能實施，有可能影響到工程計價及工程進度款的支付。

表2 整個場地各地層孤石含量百分比統(tǒng)計Table 2 Statistics of boulder content percentage for every stratum on the whole site

圖4 開挖斷面1各地層孤石分布Fig.4 Boulder distribution in varied strata on the excavation cross section 1

5.4 “孤石”方量的實際計量確定“孤石含量百分比”

在開挖前對原始地形標高進行測量，然后用挖掘機等機械設備對土方進行開挖，直到用重型機械不可開挖為止，所形成的界面即為土石分界面。土方挖方完成后，對形成的現(xiàn)有界面進行測量，用南方CASS地形地藉成圖軟件可以算出原始地面與土石分界面之間的中間工程量。在這部分工程量中含有大量的“孤石”，“孤石”埋藏在殘積土、全風化花崗巖層和強風化花崗巖層中，其量應計入到石方中，對于直徑較大的“孤石”可以采用破碎機破除，對于體積較大的“孤石”堆(球狀風化體)可以采用淺眼控制爆破的方式進行解體。挖除的“孤石”可以堆積到一較大的場坪進行計量，或通過土方運輸車按車數(shù)及每車所運方量直接進行計量。

現(xiàn)場對孤石方量進行實際計量，能夠較為準確的測得孤石方量，但程序較為繁瑣，需業(yè)主、施工單位、監(jiān)理單位、地勘單位及造價審計單位等工程參與方多方現(xiàn)場確認，實際工程中也有采用這種計量方式的。

6 結(jié)論

(1)由于花崗巖地層有大量的孤石存在，在進行工程地質(zhì)勘察時應采用綜合勘察方法與手段，首先，進行工程地質(zhì)調(diào)繪確定花崗巖球狀風化發(fā)育區(qū)與不發(fā)育區(qū);其次，采用淺層地震、高密度電法等物探手段，從宏觀上掌握測區(qū)花崗巖風化界面的深度、各巖土層埋藏孤石的大概分布規(guī)律，為鉆探提供指導性意見;最后，運用鉆探手段揭示局部球狀風化體的發(fā)育情況、賦存特征、地質(zhì)特征，從而為工程設計和施工提供參數(shù)和處理意見。

(2)提出了在勘察鉆探過程中，對孤石進行鑒別、分析的幾種方法，在實際工程中，可以加以綜合運用，互為補充與印證。

(3)確定土方總量、石方總量以及孤石含量百分比時有3種途徑，一是可以進行土石比專項勘察;二是利用場地已有勘察資料和施工單位在工程區(qū)所開挖的斷面;三是土石方的實際計量。3種方法各有利弊，可以根據(jù)地方特點以及工程實際酌情進行選取與考慮。

(4)通過引進“孤石含量百分比”這一參數(shù)對土方總量以及石方總量進行調(diào)整，基本解決了土石比的合理性問題，為工程計價提供了基本的理論尺度與依據(jù)。

Xia Bang－dong.1995.General geology［M］.Beijing:Geological Publishing House:159－160(in Chinese)

Li Jian－qiang.2006.Wu Guang passenger dedicated line in Shaoguan and Huadu segment spherical weathering granite comprehensive exploration method and exploration technology research［D］.Chengdu: Southwest Jiao Tong University:22－23(in Chinese)

Li Hong－li，Zhang－Hua，Wang Chuang－bin.2010.Cross Kong Chao high density resistivity method in spherical weathering granite body in the survey of the experimental study［J］.Engineering survey，8:88－92(in Chinese)

Liu Hong－yue.2010.Seismic wave CDP overlay technique in marine granite boulder survey application［J］.Journal of Engineering Geophysics，7(6):714－718(in Chinese)

Department of Transportation Highway Engineering fixed station，Department of communication of Hunan Province.2005.Highway engineering bill of quantities measurement rules［M］.Beijing:The people＇s transportation out of this club:8(in Chinese)

China Nonferrous Metals Industry Survey and Design Institute of Kunming.2001.Exploration ofthe naturalconstruction materialspecificationYS5207－2000［M］.Beijing:China Planning Press:6(in Chinese)

Water resources and hydropower planning and design.2007.Water conservancy and Hydropower Engineering Investigation of natural building material specificationDL/T 5388－2007［M］.Beijing:The people＇s Republic of China National Development and Reform Commission:25(in Chinese)

Yu Xiang，Li Zheng－cai.2010.Drilling method to calculate proportional earthwork［J］.Natural gas and oil，28(6):71－72(in Chinese)

Xia Ze－lin.2010.Using CASS software for calculation method of earthwork and stonework［J］.Journal of Industrial and Commercial University Of Chongqing，27(6):638－639(in Chinese)

［附中文參考文獻］

夏邦棟.1995.普通地質(zhì)學［M］.北京:地質(zhì)出版社:159－160

李建強.2006.武廣客運專線韶關(guān)至花都段球狀風化花崗巖綜合勘查方法及勘探技術(shù)研究［D］.成都:西南交通大學:22－23

李紅立，張 華，汪傳斌.2010.跨孔超高密度電阻率法在花崗巖球狀風化體勘察中的試驗研究［J］.工程勘察，8:88－92

劉宏岳.2010.地震發(fā)射波CDP疊加技術(shù)在海域花崗巖孤石探測中的應用［J］.工程地球物理學報，7(6):714－718

交通部公路工程定額站，湖南省交通廳.2005.公路工程工程量清單計量規(guī)則［M］.北京:人民交通出本社:8

中國有色金屬工業(yè)昆明勘察設計研究院.2001.天然建筑材料勘探規(guī)程YS5207－2000［M］.北京:中國計劃出版社:6

水電水利規(guī)劃設計總院.2007.水利水電工程天然建筑材料勘察規(guī)程DL/T 5388－2007［M］.北京:中華人民共和國國家發(fā)展與改革委員會:25

余 翔，李正才.2010.鉆孔法計算土石方比例［J］.天然氣與石油，28 (6):71－72

夏澤林.2010.用CASS軟件進行土石方數(shù)量計算的方法初探［J］.重慶工商大學學報，27(6):638－639