杭州某公路边坡岩溶勘察成果分析研究

牛定辉，赵孝旗，余小马

(杭州市交通规划设计研究院，浙江 杭州 310000)

岩溶是一种典型的不良地质作用，岩溶地区的水文地质与工程地质条件相对复杂，对工程建设会造成巨大危害。特别是断裂构造复合的部位，岩溶强发育并伴随有丰富的地下水，是最易引发工程事故的部位，对工程质量和施工进度是潜在的隐患。因此，在大型工程建设中(隧道施工、高边坡开挖、桥梁建设等)，岩溶的工程勘察显得十分重要。

岩溶勘察通常采用的手段有地质钻探和工程物探两种。其中，地质钻探取芯较为清晰直观，能直接判断桩身各处岩溶的分布特征，缺点是岩溶发育通常较为复杂、不规则，钻孔取芯范围较小，有时无法揭露桩身各处的岩溶发育特征。物探是岩溶勘察另外一种手段，以高密度电法最为常见。例如在隧道勘察和边坡勘察中。它具有成本低、效率高、探测效果好等特点，在岩溶探测中得到了广泛运用。

1 工程实例

杭州市某公路边坡位于低山丘陵区，目前为五级坡，最大坡高37 m，上部四级坡率缓，坡率为1∶2，下部一级坡率为1∶1.0，局部挡墙加固，现在边坡整体稳定性好。因该道路工程改扩建，现状边坡支护结构需要拆除，并重新设计，支护类型选用抗滑桩，桩径2 m。

1.1 岩溶区地质条件

工程所在地前第四系地层寒武系-奥陶系下统荆山组灰岩，岩溶发育。灰岩岩芯中层状，灰色，裂隙节理发育，裂隙被方解石脉充填，岩质较硬。钻探揭露岩溶发育，半充填～全充填状态，填充物主要为软可塑状粘性土和强风化状岩块。边坡面可见中风化基岩出露，裂隙节理发育。基岩中主要发育的节理为：(1)325°∠68°，6～8条/m；(2)75°∠36°，3～4条/m；(3)120°∠74°，2～3条/m。

工程区第四系分布在山前坡麓地带，以洪积、坡洪积为主，少量为残坡积。岩性分上、下两部分，下部为棕黄色砂砾石、砂砾石混粘性土；上部为棕红色粘土或粉质粘土夹碎、砾石，结构紧密；砾石风化程度较深，发育蠕虫状网纹，常见铁锰质斑块和结核。

工程区域上覆第四系厚度15～25 m，原始水位埋深0.79～6.24 m，单井涌水量(以20 m降深计)100～1 000 m3/d。水化学类型为HCO3～Ca型。岩溶地下水主要接受大气降水补给。

1.2 勘察方法与原则

本项目采用逐桩钻探与高密度电法相结合的综合勘察方法，以准确查明工程区岩溶分布特征。

本次高密度电法勘查，在结合前人工作经验的基础上，对勘察区范围内各类岩石等目标体的电阻率ρs取值范围规定如下：

(1)第四系覆盖层，电阻率一般小于30 Ω·m；

(2)全～强风化灰岩，电阻率为50～80 Ω·m；

(3)中风化灰岩，电阻率大于80 Ω·m，最高可达500 Ω·m，平均约300 Ω·m；

(4)岩溶段，电阻率一般小于80 Ω·m，充填状态主要为半充填和全充填状态，少量为空洞状态。

1.3 勘察工作布置

野外勘察中，首先沿着抗滑桩走向布置一条高密度电法测线1-1'，待物探工作结束后，依次沿设计桩位施工抗滑桩勘察孔。根据施工图设计要求，抗滑桩勘察孔需要逐桩钻探，钻孔共54个，编号依次为Z1、Z2……Z54，如图1。地质钻探孔深以进入桩端以下完整基岩2.5D(D为桩径)，若在该深度范围内遇溶洞，则应穿过溶洞进入完整基岩2～3 m。

图1 工作量布置图

2 勘察成果分析

2.1 物探成果解译

由图2可以看出，解译显示沿测线走向电阻率值波动较大，呈现中间较高、两侧较低的趋势。测线里程108/1～160/1段和190/1～340/1段，电阻率值相对较低，推测该两段第四系覆盖层相对较厚，最大厚度约为14 m。在中间部分电阻率值相对较高，推测为中风化灰岩。在推测灰岩区域部分，有5处电阻率值相对较低，推测可能有岩溶发育分别编号分别为Y0、Y1、Y2、Y3、Y4，推测各溶洞特征见表1。

图2 1-1’测线反演剖面

表1 高密度电法探测的溶洞特征

表2 钻探揭露的钻孔溶洞特征

2.2 逐桩钻探成果

地质钻探阶段共计逐桩钻探孔54个，其中揭露岩溶发育钻孔20个，钻孔见洞率37.04%，场地岩溶发育等级为强发育。

2.3 勘察成果综合分析

工程在高密度电法探测后，对该公路边坡的岩溶发育有了基本了解，后通过逐桩钻探对物探成果进行了一一验证。考虑到实际物探测线受地形、构筑物的影响，并没有沿着桩位中心线位置延展，而是向北侧偏移2 m左右，通过对比发现，Y0所涵盖区域内岩溶发育的钻孔数和形态位置与逐桩钻探的成果有稍许差别，Y0处溶洞的顶板埋深普遍较浅；Y1区域岩溶发育形态与位置与逐桩钻探的成果基本吻合；Y2、Y4主要受岩溶发育的不均一性、复杂性影响，以及钻探孔径较小等因素的影响，其所反映的岩溶发育形态特征与实际钻探勘察结果有所差异。Y3溶洞探测的位置超出本次勘察的设计孔底标高，故在钻探阶段未作验证。

总体上，高密度电法探测的岩溶发育区域Y0、Y1基本涵盖了该项目岩溶钻孔，跟实际钻探勘察成果相接近。所以通过本次综合勘察手段的应用，查明了工程场地岩溶发育特征，对指导后续抗滑桩的施工和成桩工艺都具有十分重要的意义。

3 结 论

综合勘察方法在岩溶勘察中具有高效、直接、真实的作用，越来越多地应用在岩溶工程项目中。本次岩溶勘察综合勘察得出的结论如下：

(1)场地钻孔见洞率37.04%，场地岩溶发育等级为强发育。

(2)高密度电法探测的岩溶范围与钻桩钻探得到的岩溶分布特征基本吻合，综合勘察方法所得成果具有真实可靠性，可以作为施工阶段桩型设计和持力层选择的基础资料，更好地服务于施工建设。