杭州某公路邊坡巖溶勘察成果分析研究

牛定輝，趙孝旗，余小馬

(杭州市交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310000)

巖溶是一種典型的不良地質(zhì)作用，巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，對(duì)工程建設(shè)會(huì)造成巨大危害。特別是斷裂構(gòu)造復(fù)合的部位，巖溶強(qiáng)發(fā)育并伴隨有豐富的地下水，是最易引發(fā)工程事故的部位，對(duì)工程質(zhì)量和施工進(jìn)度是潛在的隱患。因此，在大型工程建設(shè)中(隧道施工、高邊坡開挖、橋梁建設(shè)等)，巖溶的工程勘察顯得十分重要。

巖溶勘察通常采用的手段有地質(zhì)鉆探和工程物探兩種。其中，地質(zhì)鉆探取芯較為清晰直觀，能直接判斷樁身各處巖溶的分布特征，缺點(diǎn)是巖溶發(fā)育通常較為復(fù)雜、不規(guī)則，鉆孔取芯范圍較小，有時(shí)無法揭露樁身各處的巖溶發(fā)育特征。物探是巖溶勘察另外一種手段，以高密度電法最為常見。例如在隧道勘察和邊坡勘察中。它具有成本低、效率高、探測(cè)效果好等特點(diǎn)，在巖溶探測(cè)中得到了廣泛運(yùn)用。

1 工程實(shí)例

杭州市某公路邊坡位于低山丘陵區(qū)，目前為五級(jí)坡，最大坡高37 m，上部四級(jí)坡率緩，坡率為1∶2，下部一級(jí)坡率為1∶1.0，局部擋墻加固，現(xiàn)在邊坡整體穩(wěn)定性好。因該道路工程改擴(kuò)建，現(xiàn)狀邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)需要拆除，并重新設(shè)計(jì)，支護(hù)類型選用抗滑樁，樁徑2 m。

1.1 巖溶區(qū)地質(zhì)條件

工程所在地前第四系地層寒武系-奧陶系下統(tǒng)荊山組灰?guī)r，巖溶發(fā)育?；?guī)r巖芯中層狀，灰色，裂隙節(jié)理發(fā)育，裂隙被方解石脈充填，巖質(zhì)較硬。鉆探揭露巖溶發(fā)育，半充填～全充填狀態(tài)，填充物主要為軟可塑狀粘性土和強(qiáng)風(fēng)化狀巖塊。邊坡面可見中風(fēng)化基巖出露，裂隙節(jié)理發(fā)育?；鶐r中主要發(fā)育的節(jié)理為：(1)325°∠68°，6～8條/m；(2)75°∠36°，3～4條/m；(3)120°∠74°，2～3條/m。

工程區(qū)第四系分布在山前坡麓地帶，以洪積、坡洪積為主，少量為殘坡積。巖性分上、下兩部分，下部為棕黃色砂礫石、砂礫石混粘性土；上部為棕紅色粘土或粉質(zhì)粘土夾碎、礫石，結(jié)構(gòu)緊密；礫石風(fēng)化程度較深，發(fā)育蠕蟲狀網(wǎng)紋，常見鐵錳質(zhì)斑塊和結(jié)核。

工程區(qū)域上覆第四系厚度15～25 m，原始水位埋深0.79～6.24 m，單井涌水量(以20 m降深計(jì))100～1 000 m3/d。水化學(xué)類型為HCO3～Ca型。巖溶地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給。

1.2 勘察方法與原則

本項(xiàng)目采用逐樁鉆探與高密度電法相結(jié)合的綜合勘察方法，以準(zhǔn)確查明工程區(qū)巖溶分布特征。

本次高密度電法勘查，在結(jié)合前人工作經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)勘察區(qū)范圍內(nèi)各類巖石等目標(biāo)體的電阻率ρs取值范圍規(guī)定如下：

(1)第四系覆蓋層，電阻率一般小于30 Ω·m；

(2)全～強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r，電阻率為50～80 Ω·m；

(3)中風(fēng)化灰?guī)r，電阻率大于80 Ω·m，最高可達(dá)500 Ω·m，平均約300 Ω·m；

(4)巖溶段，電阻率一般小于80 Ω·m，充填狀態(tài)主要為半充填和全充填狀態(tài)，少量為空洞狀態(tài)。

1.3 勘察工作布置

野外勘察中，首先沿著抗滑樁走向布置一條高密度電法測(cè)線1-1'，待物探工作結(jié)束后，依次沿設(shè)計(jì)樁位施工抗滑樁勘察孔。根據(jù)施工圖設(shè)計(jì)要求，抗滑樁勘察孔需要逐樁鉆探，鉆孔共54個(gè)，編號(hào)依次為Z1、Z2……Z54，如圖1。地質(zhì)鉆探孔深以進(jìn)入樁端以下完整基巖2.5D(D為樁徑)，若在該深度范圍內(nèi)遇溶洞，則應(yīng)穿過溶洞進(jìn)入完整基巖2～3 m。

圖1 工作量布置圖

2 勘察成果分析

2.1 物探成果解譯

由圖2可以看出，解譯顯示沿測(cè)線走向電阻率值波動(dòng)較大，呈現(xiàn)中間較高、兩側(cè)較低的趨勢(shì)。測(cè)線里程108/1～160/1段和190/1～340/1段，電阻率值相對(duì)較低，推測(cè)該兩段第四系覆蓋層相對(duì)較厚，最大厚度約為14 m。在中間部分電阻率值相對(duì)較高，推測(cè)為中風(fēng)化灰?guī)r。在推測(cè)灰?guī)r區(qū)域部分，有5處電阻率值相對(duì)較低，推測(cè)可能有巖溶發(fā)育分別編號(hào)分別為Y0、Y1、Y2、Y3、Y4，推測(cè)各溶洞特征見表1。

圖2 1-1’測(cè)線反演剖面

表1 高密度電法探測(cè)的溶洞特征

表2 鉆探揭露的鉆孔溶洞特征

2.2 逐樁鉆探成果

地質(zhì)鉆探階段共計(jì)逐樁鉆探孔54個(gè)，其中揭露巖溶發(fā)育鉆孔20個(gè)，鉆孔見洞率37.04%，場(chǎng)地巖溶發(fā)育等級(jí)為強(qiáng)發(fā)育。

2.3 勘察成果綜合分析

工程在高密度電法探測(cè)后，對(duì)該公路邊坡的巖溶發(fā)育有了基本了解，后通過逐樁鉆探對(duì)物探成果進(jìn)行了一一驗(yàn)證?？紤]到實(shí)際物探測(cè)線受地形、構(gòu)筑物的影響，并沒有沿著樁位中心線位置延展，而是向北側(cè)偏移2 m左右，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，Y0所涵蓋區(qū)域內(nèi)巖溶發(fā)育的鉆孔數(shù)和形態(tài)位置與逐樁鉆探的成果有稍許差別，Y0處溶洞的頂板埋深普遍較淺；Y1區(qū)域巖溶發(fā)育形態(tài)與位置與逐樁鉆探的成果基本吻合；Y2、Y4主要受巖溶發(fā)育的不均一性、復(fù)雜性影響，以及鉆探孔徑較小等因素的影響，其所反映的巖溶發(fā)育形態(tài)特征與實(shí)際鉆探勘察結(jié)果有所差異。Y3溶洞探測(cè)的位置超出本次勘察的設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高，故在鉆探階段未作驗(yàn)證。

總體上，高密度電法探測(cè)的巖溶發(fā)育區(qū)域Y0、Y1基本涵蓋了該項(xiàng)目巖溶鉆孔，跟實(shí)際鉆探勘察成果相接近。所以通過本次綜合勘察手段的應(yīng)用，查明了工程場(chǎng)地巖溶發(fā)育特征，對(duì)指導(dǎo)后續(xù)抗滑樁的施工和成樁工藝都具有十分重要的意義。

3 結(jié) 論

綜合勘察方法在巖溶勘察中具有高效、直接、真實(shí)的作用，越來越多地應(yīng)用在巖溶工程項(xiàng)目中。本次巖溶勘察綜合勘察得出的結(jié)論如下：

(1)場(chǎng)地鉆孔見洞率37.04%，場(chǎng)地巖溶發(fā)育等級(jí)為強(qiáng)發(fā)育。

(2)高密度電法探測(cè)的巖溶范圍與鉆樁鉆探得到的巖溶分布特征基本吻合，綜合勘察方法所得成果具有真實(shí)可靠性，可以作為施工階段樁型設(shè)計(jì)和持力層選擇的基礎(chǔ)資料，更好地服務(wù)于施工建設(shè)。