桥梁溶岩地区地质勘察中物探技术的应用分析

蓝宏

摘 要：文章结合实际工程案例，在介绍了物探技术在地质勘察作业中的应用及其原理的基础上，对技术应用中所涉及到的反射波与雷达发射技术、高密度电阻率检测技术进行全面的分析。对不同勘察方式所得出的结果进行比较发现，溶岩地区的建设施工中选择物探技术，能够更加准确的勘察出地质特点，对溶蚀、溶洞相关信息的获取更加方便，保障了工程的顺利进行。

关键词：物探技术 透地雷达 高密度电阻率法

使用物探技术进行勘察地质情况对熔岩区域的桥梁建设起到了重要的保障作用，大量的理论数据以及实践建设的结果表明，科学使用物探技术进行地质的勘察从而确定施工方案有助于桥梁的顺利施工，也在一定程度上保障了桥梁的安全性，但是这一技术在我国的实际应用中仍存在很多不足，需要更多的规范标准进行支持从而推动我国的桥梁建设。

1.工程概况

本工程为全长25.36km的高速桥梁，涉及4.5km的A、B两段高架桥，分别在107国道的两侧，单线桥面约15m宽，该高架桥分为三个标段进行建设。该高架桥基本建立在岩溶地带，尤其是第一标段的地质情况更为复杂，这一标段里不仅有溶洞还有土洞，而且地势变化明显。为了确保在规定的工期内完成施工并保障施工的质量，需要对高架桥段的地质进行准确的勘察，以物探技术为面进行检测、钻探技术为点进行检测，点面结合，更加全面的确定该段的地质特点。

2.物探技术勘察设计的选用和应用原理

常见的物探技术包括：法勘探、地震勘探、微重力勘探、水声勘探等。但是考虑到本标段地质层的特殊性，包含土层、砂层还有亚粘土，而在灰岩以及溶洞间的介电常数、电阻率有着明显的变化，因此确定了本项目采取的物探技术：透地雷达勘探、高密度电法勘探以及浅层地震反射波勘探的综合物探方法。

2.1透地雷达发射勘察设计原理

该设计的原理主要是通过勘察地下介质之间的电常数变化确定地质层的情况，发射天线能够发射一种电磁波的脉冲，当脉冲信号遇到不同的介电常数就会将信号反射回去，再通过接收电线记录相应的数据，并在计算机中显示。经过对数据的分析就能够得出地下物质的相关信息。

2.2高密度电阻率法勘探原理

该方法是有效利用地下不同介质的导电性，得出电阻率的差值从而确定地质层的情况。一般是利用A、B两块分别向地下输送电流I，因为导电性不同所以在M、N极出就会显示不同的电位，二者之间的电位差计算出地质的电阻率值，即IVkps/？=。具体原理图如图1，通过分析勘探的电阻率值确定地下层的特点，找出地质异常的区域。

2.3地震反射波法勘探原理

该方式是通过高分辨率的反射波对地质层进行勘察，一个点发射电磁波然后有多个通道接收然后反射其数据，多次操作之后就能对检测的地质层实现全覆盖，对反射的数据准确记录并进行相应的校正、处理，从而判断出该区域的地质情况。

3.物探技术勘察设计的试验方法

物探技术在进行勘察设计前，为了检查该方法能否达到预期效果，还要结合施工的实际情况进行相关的实验。

3.1透地雷达发射勘探和地震反射波法勘探

在实际进行试验时，一般会把这两种方法综合进行。根据本项目的资料可以看出，A线和B线两部分地下都含有大量的溶洞，施工单位为了确定溶洞具体的情况时，在A、B两线上都设置了透地雷达和地震反射波的剖面，从而用这2种方式获取更加全面的地质信息。

3.2 高密度电阻率法勘探实验

资料显示，该高架桥B线的90#，91#，92#墩在施工时，桩基发生了多次事故。考虑到地质层结构的复杂性，不仅要对溶洞进行勘察，还要对土洞、砂层等情况有全面的掌握，才能确保整个勘察设计的科学性、可行性。如果选择雷达法进行勘测，那么众多施工的机械设备、塔架等设施都会在一定程度上影响勘测结果的准确性，因此采用由高密度电法能够有效避免这些干扰。选用该方法进行勘测时，选取300m左右的试验面，针对90#，91#，92号墩进行严格的实验。

该方法进行勘察的结果得出地质层的分布，如图2所示。

从图2可以直观的看出这三处的基岩具有很大的差别，90#、92#的基岩埋深较浅，分别在23～36m、28～31m的范围内，而中间的91#墩处的基岩最深，也只有的70m左右。经过对三处进行高密度电法的勘察发现，只有91#墩属于独立电阻体，在90#墩偏南的位置显示有两处电位差异常，通过对相关数据进行计算并结合工作经验，最终确认该处为规模较大的土洞。另外还发现该点的基岩层上电性分层比较突出，再经过计算分析确认为人工填土层，厚度大约有8～18m的范围。

4.实验结论

实验数据表明采用这三种技术基本能够满足设计方案中的需求，也就是说采用物探技术进行地质勘探是科学合理的方式。物探技术的成熟运用也可以为之后的施工建设提供全面客观的数据，确保了地质勘察的准确性，也为缩短工期、保障工程质量打下坚实的基础。另外物探实验的多次使用过程中也能够不断完善设计方案，并积累实践经验，为同类项目的施工建设提供有价值的信息。

5.物探技术应用成果和实际勘察设计情况对比

在桥梁溶岩地区正式施工前，还要对该区域的地质情况再次进行勘探，以检验是否存在地质确定有誤的区域，所以要细化到每个桩位。物探技术能够准确的检测出墩位的覆盖层特点，还能够确定土洞、岩洞的位置以及规模，还有基岩面的埋深以及起伏状况，还可以较准确的勘察出地下暗河，还能够显示溶蚀带的相关信息，多种信息结合共同确保勘察设计的全面性、准确性。在桥梁施工的过程中对相关数据信息进行及时全面的记录，然后在施工完成后与勘察设计的相关信息进行对比，得出以下结果：

（1）土洞和溶洞的情况对比。通过对项目中涉及的365个桩位相关信息进行研究，发现与物探技术勘察结果不完全一致的只有67个，准确度高达81%。其中40个桩位是处于溶蚀带无法进行准确验证，有27个桩位只有实际情况有细微差别，这些数据表明通过物探技术基本可以准确的对地质层进行勘察，满足施工建设的需要。

（2）基岩面埋深对比。对365个桩位的埋深情况研究发现，实际埋深与勘察值的平均误差为15%，其中198个桩位的误差小于10%，107个桩位的误差在10%～20%之间，35个桩位的误差在20%～30%之间，而只有22个桩位的误差>30%，数据表明绝大部分的桩位埋深符合设计值，误差也在可承受范围内。

实际施工数据表明，物探技术能够较全面的勘察熔岩地区的地质分布，对熔岩地区的桥梁建设提供了准确有价值的信息，提升桥梁的施工效率，从基础上保障了桥梁的稳固、安全。

6.结语

结合以上分析可以看出，在岩溶地质的环境下进行桥梁的施工建设，物探勘察技术确实为一种不错的选择，这种技术可以较为准确的勘察地质层的特点，溶洞、土洞的分布规模，溶蚀带的基本形态等。施工前运用该种技术可以相对全面的获取地质信息，施工中采取该技术可以有效提升勘测效果，保障施工的顺利进行，保障桥梁工程的安全，避免事故的发生。

参考文献：

[1]夏开举.物探技术在桥梁溶岩地区地质勘察中的应用[J].中国水运（下半月），2017，17（6）：265-266.

[2]俞仁泉.物探技术在高速溶岩地区地质勘探中的应用[J].中国水运（下半月），2013， 13（12）：291-292.