黔江机场拟建区区域岩溶灾害勘察及治理对策

林义华 张小洪

(重庆川东南地质工程勘察设计院,重庆 400038)

黔江机场拟建区区域岩溶灾害勘察及治理对策

林义华 张小洪

(重庆川东南地质工程勘察设计院,重庆 400038)

将高密度电法和钻探方法相结合，充分发挥二者的优势，通过相互验证，准确查找到机场拟建区域内的岩溶灾害位置，并基于黔江机场不同的岩溶灾害类型及特征，提出了相应的治理措施，该方法在黔江机场地基处理中发挥了显著的经济效益，为机场建设提供了有力保障。

岩溶勘察，高密度电法，钻探，岩溶治理

0 引言

重庆市黔江机场位于重庆市东南部，东临湖北省咸丰县，南连重庆市酉阳自治县，西接重庆市彭水自治县，北接湖北省利川市。境内山多地广、气候温和、雨量充沛、植物繁生。根据相关地质调查，该区域灰岩和泥灰岩广布而在这些可溶性碳酸盐岩分布的地质环境中，常常会发育大量溶沟、溶槽及溶洞等溶蚀地貌[1]。岩溶及落水洞塌陷是机场运行过程中的主要地质灾害，为此，探明岩溶和落水洞的准确位置并采取相应的治理措施对于机场的稳定正常运行十分重要。

据相关资料调查，黔江机场地区岩溶及落水洞广泛分布。因钻探成本较高，想要获得机场区域内完整的岩溶发育及分布，受钻探数量的限制，很难完全查明区域内所有的岩溶分布位置。为此本机场岩溶灾害勘察过程中，采用钻探和高密度电法相结合的方式，这样既可以弥补钻探成本高[2-5]，又可以精确确定勘察区域内的岩溶分布状况，在黔江机场勘察中效果明显。

1 机场拟建区区域地质环境概况

1.1 地形地貌

机场位于黑山山脉和龚家山山脉之间的一宽缓的槽谷中隆起的丘岭和溶蚀洼地地带，两侧山脉脊岭诸峰高程在800 m～1 000 m。机场场区则位于槽谷底部偏东侧，跑道轴线为北25°东，以可溶性岩层为主，形成了本区特殊的岩溶地貌，即溶丘洼地低山地貌。

1.2 地层岩性

在拟建场区及周边揭露的地层主要有：第四系全新统残坡积成因的种植土、淤泥、粉土及粘性土和崩坡积成因的碎石土；白垩系正阳组的钙质砾岩与钙泥质粉砂岩、三叠系须家河的砂岩及巴东组的灰岩、泥灰岩、泥质灰岩、粉砂质泥岩。多属可溶岩类，因此形成较多溶蚀洼地、漏斗及小型溶沟、溶槽，局部呈石芽状态。

1.3 地质构造

由野外调查与区域地质资料可知，本地区以褶皱为主，无较大断裂。场区向斜轴向北20°～30°东，轴面向北西倾斜，形成西翼陡、东翼缓的较紧凑不对称向斜。场区内未发现次级褶皱、断层和破碎带，区内向斜岩层产状一般变化不大，向斜西翼倾向90°～142°，一般108°～120°，倾角48°～83°；东翼倾向270°～308°，倾角4°～45°，其两翼向轴部倾角逐渐变缓。

1.4 气象、水文

黔江地区属亚热带山地湿润季风气候区，年平均气温13.4 ℃，年平均降雨量1 261 mm，相对湿度80%左右。

2 机场拟建区岩溶灾害勘察

2.1 主要勘察方法

高密度电法采用阵列方式测量获得大量高精度数据，再用二维反演方法进行数据处理，并配以计算机实现图像重建，所得到的层析图像具有分辨率高、信息量大和易于解释推断等特点，使异常分辨率比常规的直流电阻率法有了明显提高。随着高密度电法在仪器、软件、方法上的逐渐完善，其应用领域得到了不断扩展，特别在堤坝隐患探测、岩溶及采空区探测、地质灾害调查等方面效果比较显著。

将整个机场拟建区域划分成网格，利用高密度电法和钻探相结合，在网格线的交点处设置高密度电法钻探测点，通过高密度电法查找异常区域，寻找可能的岩溶和落水洞的位置。利用高密度电法物探和钻探相结合的办法，先用物探测定场址内岩溶洞、落水洞的分布区域或地下的异常点及异常地段，然后在物探测定区域内进行钻探，钻探孔深应进入基岩5 m左右为宜，发现溶洞、落水洞的地段，在其周围增加钻孔，确定岩溶洞、落水洞的分布范围。从而确保整个机场建设区域的岩溶能够准确探明，为机场的正常运行提供保障。

2.2 主要勘察结果

图1给出了R8位置处利用高密度电法探测的剖面图，利用高密度电法得到的岩溶初、详勘物探成果按上述物探异常可信度较高的一、二类异常，统计于表1，同时将钻探勘察岩溶与高密度电法发现的岩溶进行对比验证，从而确保物探成果准确。高密度电法测试揭露区内有17个岩溶发育异常带，但在跑道轴线两侧各120 m范围内，无异常呈现，均为零散分布的异常点，异常主要分布于K2Z1地层内，说明该范围内地表调查的岩溶发育呈“断头型”的单独体系。从表1可以看出，高密度电法探测的岩溶位置通过地勘钻探得到了验证，说明高密度电法在黔江机场地勘中效果明显。

表1 黔江机场拟建区岩溶分布点

3 机场拟建区域岩溶灾害治理

黔江机场拟建区域探明岩溶洞穴共计17处，机场场地的岩溶稳定性及其工程处理问题是地基处理与土石方工程迫切需要解决的岩土工程技术问题。通过地质勘察发现，机场拟建区域岩溶发育主要特点：岩溶较发育，但连通性差，且多在槽谷边缘处发育；平场后溶洞顶板残留厚度一般不小于10 m；节理裂隙发育处岩溶现象发育，岩溶多充填；岩溶发育呈“断头型”的单独体系，溶洞内未见明显的崩塌、掉块等现象，且在晴天洞内干燥；拟建场区岩溶发育多集中在高程590 m～622 m之间。

针对机场拟建区域工程地质特点及岩溶分布和发育规律，机场拟建区域岩溶治理方式主要采取如下方式[6-10]，黔江机场拟建区域岩溶洞具体治理措施如下：

1)岩溶漏斗、落水洞的处理：岩溶漏斗往往为水流汇集区，填充土体物理力学性质较差。如果条件允许，可通过强夯或换填等方式处理。在换填时应预留气孔，避免由于地下水的突变而引起真空吸蚀作用的产生。填土及填土地基采取分层强力夯实及分层碾压等处理办法，逐层检验，保证工程质量，其强夯参数应由正式大面积强夯前的现场试夯确定。建议在清挖填方区表层土后，对于岩溶洞有微承压现象，建议将泉水用盲沟或涵洞输导排出场外，对岩溶漏斗位置抛填碎块石，再回填夯实。对于土层过深的漏斗，可采取灌浆的方式处理，以提高土体的强度及整体性。

2)溶洞、土洞的处理：根据溶洞的延伸方向、规模大小等特征，可以采用梁板跨越、灌浆或者换填土等方式处理。当溶洞是周边的主要排水通道时，建议通过盖板跨越的方式处理，以减小对岩溶水系统的改变。规模较小且竖向发育的裂隙型溶洞，或者平场后洞顶岩层厚度小于洞顶塌落高度及洞顶岩层厚度小于5 m或小于洞跨的地段，建议炸开顶板用碎石块回填或用梁板跨越，从而节约成本。顶板厚且难以开挖的不稳定溶洞，可以利用高压注浆对机场拟建区域溶洞进行加固处理，注浆采用混凝土充填为主，可适当加入粉煤灰和膨润土。

3)岩溶水的处理：岩溶水的处理宜以疏导为原则。通过明渠、盲沟或涵洞的方式疏排地表、地下水,以控制岩溶的进一步发育。

4)洼地清方后，再开挖换填：当岩溶处于洼地区域时，首先对洼地填方区进行表面清理，清除表层植物层、淤泥等软弱土，再开挖岩溶洞进行回填土处理，同时要做好分层回填，分层夯实。

4 结语

黔江机场拟建区域地处岩溶发育地区，地形及工程地质条件复杂。岩溶成为影响机场正常运行的关键因素，基于高密度电法和钻探法相结合，充分发挥二者的优势，利用二者相互验证，准确查找机场拟建区域内的岩溶洞，为拟建机场地区地质勘察提供准确依据。针对黔江机场拟建区不同的岩溶洞类型和特征采取针对性的治理措施，从而保障机场的正常安全运行，该方法在黔江机场地基处理中发挥了显著的效益，为机场建设提供有力保障。

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Qianjiang airport planned area karst disaster survey and countermeasures research

Lin Yihua Zhang Xiaohong

(ChongqingSoutheastSichuanGeologicalandEngineeringSurveyandDesignInstitute,Chongqing400038,China)

This article combines the high density resistivity method and drilling method, give full play to the advantages of both, through the mutual authentication, accurately locate the planned area of karst disaster at the airport. Based on different karst disaster types and features of Qianjiang airport, put forward the corresponding measures, the method in the Qianjiang airport ground treatment has played a significant economic benefit, provides a powerful guarantee for airport construction.

karst survey, high density resistivity method, drilling, karst governance

2015-04-23

林义华(1972- )，男，高级工程师； 张小洪(1971- )，男，高级工程师

1009-6825(2015)19-0044-02

P642.25

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