超声法在钻孔灌注桩桩底岩溶探测的应用实例

李斌 孟庆生

摘要：在岩溶地区大桥桩基施工中，面临最大的问题就是桩底存在岩溶及溶洞顶板的稳定性问题。在未探明桩底溶洞发育的情况下进行桩基施工，极易发生漏浆、桩基沉降等严重事故。目前，在桩底溶洞探测的方法常见有：高密度电法、地质雷达法、地震波法、人工钎探法等。对于钻孔或冲孔工艺成孔的桩基来说，由于护壁泥浆的影响，上述方法均无法较好实施，而本公司引进基于超声波技术的探测设备却在此类工程背景下取得了理想的效果。

关键词：钻孔灌注;岩溶探测;桩基施工

1.工程概况

蒋家林大桥位于贵州中北部黔北山地高原地带，属绥阳县洋川镇所辖。附近海拔854.1～889.8m，相对高差35.7m，轴线通过段地面高程在854.0～868.7m之间，相对高差14.7m。地貌类型属溶蚀型低山地貌。大桥上跨绥阳幸福大道，植被不发育，交通条件较好。主墩基础由68根基础组成，0号墩和13号墩采用采取5X2行列式布置，1号墩至12号墩采用4X1行列布置，采用冲孔工艺施工。

由于場区岩溶发育，为确保施工安全，要求对主墩68根桩基础在成孔后完成桩底岩溶探测工作。

2.原理及方法

2.1探测原理

超声成像技术是在桩底泥浆中利用声纳探测设备发射脉冲弹性波，当波遇到桩基底部一定范围内的溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体时，会产生反射回波，设备局接收反射回波并根据波形特性分析推测桩底的不良地质体的分布及发育情况，基本原理如图2-1和图2-2所示。

若遇到的溶洞顶板为弧形，其回波形态也呈现弧形形态，若为不规则顶板，则呈现的错乱的波形形态，如图2-3所示。

2.2 测线布置

本次探测工作面为桩孔底部，物探测线布置平面示意图如图3.3所示。数据采样间隔为0.02ms，采样时长为5ms，发射探头为仪器自带的大功率高频水下超磁同步震源，接收检波器为4个水声高频与发射探头相匹配，见附图3.1。

3.探测结果及验证

经数据处理，综合成果图分析，推断：5-3号、5-4号孔底以下2-4m处，反射波形出现明显异常，推测为岩溶发育。反射图见图3.1、图3.2。

结合探测结果，随即安排对两孔加深冲孔深度，在冲击至3.1米时击穿溶洞，发现的洞高约1米左右。

4.结束语

基于超声波法的探测仪作为一种桩底物探的新装备在本项目探测实践中，经验证取得了理想的效果。本方法不依赖于超前钻孔，是一种快速无损的检查方法，尤其适用于因成孔后泥浆护壁或地下水发育而不能采用常规方法的情况下，可以逐根完成普查。现场探测效率高对施工影响较小，具有明显的应用特点。

但本设备还存在诸如无法识别岩溶竖向高度、体积笨重、波速反演计算等多个方面存在缺陷和不足，需要进行继续深入的研究。

【参考文献】

[1]刘艳.桥梁桩基钻孔溶洞探测与处治技术研究[D].长安大学，2015.

[2]范迪.沉渣厚度超声检测信号处理技术研究及应用[D].山东科技大学，2010.