某特高压线路塔基岩溶勘测成果浅析

刘练兵

(湖南省电力勘测设计院，湖南 长沙 410007)

某特高压直流输电线路湖南段A65塔位于湘西龙山县境内一北东向山脊，海拔高程在1050m～1100m之间，属中山峡谷地貌。植被多为松、杉、杂木等。塔位附近大片出露寒武系白云质灰岩，中厚层，局部薄层或巨厚层，表面溶沟、溶槽较发育。

A65塔B腿基坑开挖过程中发现溶洞，经现场勘验，得出结论，B腿存在溶洞，且较远处悬崖上发育的溶洞也可能延伸至塔位的下方。如果情况属实，可能涉及到改线，经济损失巨大。为了查清岩溶发育情况，避免不必要的浪费，确定采用综合勘察手段，查清岩溶发育情况。

1 高密度电法

本次高密度电法共布置剖面3条，每条长100m～120m，测点间距2m，主要用来查明A65塔附近沿线路前进和垂直方向的岩溶发育情况。

G1－1'高密度电法剖面平行线路走向布置，靠近A腿、B腿，测线起点位于塔基西侧的悬崖边，终点过B腿至东侧100m。对测量数据进行处理分析见图1，在B腿附近，浅表发育溶槽，但深部基岩完整。在剖面的62m～70m处，即距B腿约40m远处，表现为两侧高电阻率，中间低电阻率，解释为溶蚀通道。

图1 G1－1'高密度电法剖面成果图

G2－2'剖线位于G1－1'南侧，并与之平行，间距10m，图形与G1－1'基本相同，较好地印证了G1－1'图成果。

G3－3'高密度电法剖面垂直线路走向，靠近B腿、C腿，测线起点位于塔基B腿北侧约30m，终点过C腿南侧76m。对测量数据进行处理分析见图2，在剖面32m左右，即B腿附近，浅部发育有溶蚀裂隙，根据现场测量B腿土洞发育方向，推测为土洞，深部基岩完整。

图2 G3－3'高密度电法剖面成果图

2 浅层地震剖面法

本次浅层地震法共布置剖面5条，每条长20m～30m，测点间距1m，偏移距10m，叠加15次，主要用来查明A65塔A腿、B腿、C腿、D腿附近岩溶发育情况。其中部分测线与高密度电法剖面重合，形成相互印证。

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'剖面反映有溶蚀裂隙外，其它三条腿基岩整体完整，无明显溶蚀发育现象。图3为D3－3'地震映象剖面

图3 D3－3'地震映象剖面图

D3－3'浅层地震剖面靠近B腿，与G1－1'高密度电法剖面重合，长21m。该剖面基岩少量出露，上部为粘土，剖面波形向轴相对连续，分析认为是基岩与粘土的反射界面。剖面K3＋7附近为B腿，该处反射波形向下拉，为浅部溶蚀裂隙反映，深部无明显高频多次波反射，基础下部同向轴相对连续，分析认为岩体完整，无岩溶发育现象；剖面K3＋17附近出现同向轴错断、高频多次波反射，分析解释为是溶蚀裂隙。该成果与G1－1'高密度电法成果基本一致。

3 工程地质测绘

根据现场勘察和施工记录，A65塔基根开16m，基坑直径1.2m，坑深均在8.0m左右。A腿、C腿位于岩体裸露区，坑内岩体较完整，图4为A腿基坑照片。B腿、D腿位于溶槽，槽宽2m～4m，D腿侧浅，槽深仅2m，其下为白云质灰岩，开挖时岩体较完整，已浇注。

B腿侧溶槽深，B腿基坑4m以下南西侧发现不规则空洞，6.0m往下消失，再挖至8.2m时底部坍塌。基坑范围内空洞已原貌难寻，仅存南西侧空洞仍保持较好，其长轴方向为溶槽发育方向，指向D腿，电光看不见远处，也无法用硬长棒探测其深度，两侧受溶槽的限制宽度较小。在可以看见的距离，空洞最宽处1.0m，其余多在0.2m～0.4m，高度一般在1.0m～2.0m，只在坑壁处有垮塌，现已垒砌部分块石。另坑壁局部见白云质灰岩孤石或石

图4 A腿洞相片

分析B腿空洞成因：第一，虽然塔位附近白云质灰岩露头，且较完整，但B腿处于溶槽，且空洞发育于土体之中，定名为土洞应较合理，定名为溶洞则有失偏颇。第二，根据水文地质条件，结合目前地下水位在基岩面以下深度大于50m，分析该土洞应属地表水侵蚀形成。受地表水对岩体的表面溶蚀作用，溶蚀现象首先沿岩体层面和优势结构面方向进行(岩层产状115°∠15°，优势结构面283°∠77°，见图5)，使溶槽、溶沟大致沿该系列结构面方向排列(N20～40°E)。由于风化残积，溶槽中土体厚度加大，地表水只能沿上覆土层中的裂隙、生物孔洞和石芽边缘等通道渗入地下，对土体起着冲蚀、淘空作用。并将淘蚀的细小颗粒沿基岩裂隙或土岩结合面带走，日积月累，形成土洞。

图5 层面及优势结构面产状

按照现场土洞的展布方向和发育情况，土洞被严格限制在宽2m～4m的溶槽之内(图6)，发展空间有限，离其余三腿的距离较远，不会对其余三腿的稳定和受力造成影响。另外，土洞的发育应主要集中在前期构造强烈上升期，现在属于构造相对平稳期，且土洞位置地处山脊，汇水面积和下渗水量均极大缩小，土洞的发育已进入停滞期，进一步扩大的可能性极小。

其次，关于远处岩壁上的溶洞是否延伸至塔位下方的问题，参见A65塔位综合地质图(图6)。先进行工程测量，测绘出塔基及附近地形图，再采用手电、皮尺、罗盘等工具在溶洞内测量其发育延伸方向，并对朝塔腿方向发育的溶洞进行详细测量，至不能进人为止，往前规模缩小，以宽张裂隙为主。在室内，将测量所得长度、倾角及方位角进行校正后，根据相对位置关系放到塔基地形图上。推测其延伸方向与现场测量的岩体优势结构面走向基本一致。这一结果与物探测试成果呈现良好的一致性，溶隙通过位置距A65塔最近处大于40m，不会对塔位基础造成影响。

图6 综合工程地质图

综上所述，高密度电法、浅层地震剖面法和工程地质测绘法的成果均反映，A65塔位处地基稳定，浅层岩溶不发育，仅B腿处土洞需进行处理。

4 钻探验证

B腿基坑已挖至8.2m，在其上搭钻架进行钻探，8.2m～9.4m一钻到底，土质疏松，似浮土，应为开挖基坑时土洞塌方所致，9.4m～19.7m为白云质灰岩，中风化，中厚层为主，岩体较完整。钻探过程中无回水，推测回水主要沿土岩结合面或层面流走。钻探成果也反映B腿基坑下无影响塔基稳定的溶洞存在。

综合施工记录、物探、地质测绘、钻探情况，复原B腿基坑工程地质条件如图7所示，虚线为开挖前土洞推测线。

图7 A65塔B腿地质复原图

5 工程治理建议

第一，建议设计将该塔位处B腿基础改型为桩基，基础全断面进入中风化白云质灰岩不小于2m。如基坑范围内仍存在小的溶蚀裂隙等，可将其中裂缝清底干净并回填碎石混凝土封底，可确保塔基安全。

第二，土洞范围内4m～9.4m侧壁摩阻力适当折减。另开挖洞壁因长期暴露和日晒雨淋，可能已经松动，建议基坑护壁后再行施工，确保人身安全。

第三，塔基附近植被护面，塔基周围做好地表水的截流、防渗、堵漏等工作，杜绝地表水渗入土层，杜绝土洞继续发育和发展。

采取如上措施进行设计修改后，施工验槽表明，勘测成果较好地反映了现场实际情况。现线路已运行一年半，安全状况良好。

6 经验总结

第一，岩溶勘测应以工程地质测绘为主，配合各种物探手段相互验证。譬如本例，在高密度电法、浅层地震剖面法和工程地质测绘法均能够相互验证的情况下，可以确定综合成果满足质量要求。

第二，充分利用各种测量手段提高工程地质测绘精度。譬如本例，实际上远处岩壁上溶洞距离塔基很远，不会对塔基稳定造成影响。

第三，熟悉各种不良地质现象的定义、形成过程、处理措施等。防止基坑检验时将土洞误判为溶洞，增加了施工勘测工作量。

第四，处理类似的工程问题应在具有丰富实践经验的工程师指导下完成，并制定经济合理、安全可靠的处理措施。

[1]编写组.工程地质手册(第四版)[K].北京：中国建筑工业出版社 2006.