武汉岩溶区桩基施工勘察方法研究

彭 华 中

(武汉市勘察设计有限公司，湖北 武汉 430022)

1 概述

武汉地区碳酸盐岩分布面110余平方千米，约占该市面积的13%[1]。20世纪中叶以来由岩溶引发的不良地质问题给工程建设带来重大的影响。岩溶发育区的桩基工程，因为上部荷载大，对强度及变形要求高，桩基通常选择一定厚度的完整碳酸盐岩作为持力层[2]。当无法有效查明桩周范围的岩溶发育及分布时，会给上部结构安全带来很大的隐患。由于岩溶形态复杂、空间分布规律性差，进一步提高了岩溶勘察的难度，桩基岩溶施工勘察时应选用合理有效的勘察手段，并应注重勘察方法的适用、有效性[3]。

2 工程概况

武汉某高架桥梁工程全长约14.9 km，基础采用桩基础，以下伏碳酸盐岩作为桩端持力层，桩直径在1.0 m～1.8 m间。沿线覆盖层主要由第四系更新统硬塑状老黏性土或黏土夹碎石构成，下伏三叠系下统大冶组(T1d)碳酸盐岩，基岩埋深在15.0 m～20.0 m间。根据勘察显示大冶组(T1d)碳酸盐岩溶蚀现象明显，岩溶发育，场地分布的岩溶是影响工程安全及运营的主要不良地质作用。

3 岩溶桩基的施工勘察方法

根据GB 50021—2001岩土工程勘察规范规定：施工勘察阶段当采用大直径嵌岩桩应逐桩进行专门的桩基勘察[4]。武汉地区桩基岩溶施工勘察主要采用钻探及地球物理勘探等方法。

3.1 钻探

钻探是一种直接的勘探手段[5]，它可以直观了解桩基范围内的岩溶发育情况。本工程桩基施工勘察根据桩直径及岩溶发育程度确定：桩直径d≤1.0 m时，钻孔数为1个；桩直径1.01.5时，钻孔数为3个，钻孔位于桩直径范围内。

施工勘察共完成1 550个钻孔，其中1 367个钻孔发现溶洞，经统计表明钻孔遇洞隙率88.19%、线岩溶率4.45%，钻探揭露显示场地岩溶强烈发育。

3.2 地球物理勘探

地球物理勘探是一种利用岩土物性之间差异进行间接勘探方法。物探方法有多种，其适用范围各不相同，一般应选择两种以上的物探方法，以便相互验证[2]。场区沿线分布的溶洞与其周围围岩存在着明显的电性和弹性波传播差异且探测深度相对较大，本次物探选择高密度电法和跨孔电磁波CT两种方法。本次以BZ13墩与BZ12墩之间物探为例。高密度电法剖面见图1，电磁波CT详见图2。

从视电阻率等值线图来看，上部整体为低阻，下部相对高阻，结合前期勘察成果可以判定覆盖层厚度一般为10 m～15 m，厚度变化较小。测线1—1′中存在三处范围较大的低阻异常区，视电阻率在5 Ω·m～20 Ω·m间，探测岩溶发育区底部最深处约为41 m。从视电阻率特征分析，岩溶发育区岩溶主要为填充型，物质主要成分为泥质及水。

从视吸收系数等值线图来看，上部土层视吸收系数最高，中部岩层视吸收系数一般居中，下部岩层视吸收系数最小。由此推断覆盖层厚度一般为10 m～18 m，15 m～40 m深度段基岩较为破碎，裂隙发育，同时基岩段有明显较高视吸收系数，推断该段岩溶较发育。

根据钻孔对比，物探探测结果与钻探揭露岩溶发育程度及分布大致吻合，同时也验证了物探手段的可靠性。

3.3 勘察手段比选

钻探不受地形、地质条件限制，能直接观察岩芯和取样，并能配合完成原位测试和监测工作,在岩溶勘察使用较广。钻探通过点(钻孔)来推测点与点之间的地质情况，当场地岩溶复杂多变时，这种推测往往是不准确的，依据钻探成果完成的设计成果，就有可能存在较多的地质隐患。以往一般采用增加钻探孔数量的方法，增大勘察成本的同时，并不能彻底解决这一问题。物探具有设备轻便、效率高，在复杂环境均能进行且易于加大勘探密度及深度等优点。但是物探方法往往受到非探测对象的影响和干扰以及仪器测量精度的局限，其分析解释的结果就显得较为粗略，且具多解性，因此，物探成果通常选择钻探对其进行验证。在实际工作中，应针对工程具体情况综合考虑场地工程地质条件，采取综合和合理的勘察方法[6]。武汉岩溶桩基施工勘察中一般选择钻探并结合物探勘察方法，相互验证，经实践取得良好的效果。

4 结语

1)武汉地区桩基岩溶施工主要采用钻探及地球物理勘探等方法。2)经过勘察实践表明，区内岩溶施工勘察采用钻探定量并与物探定性配合能更好地了解工程地质情况，为设计提供准确的依据。