广州市设计院
摘要：在各项工程中桥梁工程一直处于十分重要的位置，在桥梁建筑中岩溶问题更是极为重要。我国在清远市市区建设的第五座大桥位于灰岩层地区，恰恰两根主桥梁在岩溶发育地区。这个问题严重阻碍了整个桥梁工程的施工，正因这个原因，我国地质勘察队对该地区进行了岩溶深入勘察。我国技术人员对岩溶进行了勘察与对比，这个方法在桥梁工程上取得很大的成果，在类似于桥梁的工程中，这些岩溶的数据也有很好的参考价值。除了以上，还可以保证工程的进度和施工的安全性。
关键词：清远五桥；岩溶；超高密度电阻率法
清远市市区的跨北江五号大桥是我国重要项目之一，整个桥身主要长1500米，五桥位于清城区的洲心镇东北部，呈南北方向直接横跨过北江，两个主桥墩的位置岩溶极其发育给桥梁的施工带来了很大的影响。勘察人员针对岩溶进行了勘查，其勘察的主要内容是，桥墩埋藏的深度，岩溶的发育范围，岩溶的连通性如何，只有探讨好这几个问题，才能设计稳定的桥墩。
1项目工程地质及水文地质条件概况
1.1工程地质条件概括
根据我国勘察队勘察的资料显示，桥梁工程建筑地方的地质主要为第四系冲洪积淤泥、粘土、砂和卵石等，其厚度均在30米以上，下层为泥盆系灰层，其厚度均在100米以上。
灰岩岩溶发育极其的好，在工程前期主要钻研于18#和19#的两个桥墩。这两个桥墩处记录的最大岩溶溶洞达到46米高，溶洞的规模很大，多呈串珠状、连续性。
此桥梁建筑区域不曾见到有明显的新近构造活动的现象，所以该桥梁处于的地质构造相对稳定。
1.2水文地质条件概况
大桥横跨过北江，北江的含水量及多，常年都通船。北江的江面宽度在450米到500米之间，水的深度在2米到10.0米之间，平均每秒的水流量大约在每秒钟1000立方米到2000立方米之间，水流的速度大约在1秒1米。
这片水域地下水的主要成分为松散土层孔隙承压水和基岩岩溶裂隙水。地下水的水位高度，基本上与江面水持平。成分中含有砂土、卵石的水层主要为第四系松散土层孔隙水，这种水的透水性比较强，和地表水关系极为密切，通常情况这两种水交换比较频繁，水位基本上常年都保持在两米到四米之间。溶岩贯通良好的部位便是岩溶裂隙水主要存在的部位，它受地表水和第四松散土层两种水的补给，范围比较广，含水量比较丰富，透水性一般由岩溶裂隙、溶洞的发育位置，溶洞规模、地质条件等一些因素所控制。
2勘察岩溶的方法
岩溶发育情况很复杂，范围分布比较广，所以勘察岩溶的方法应由钻探和物探两种方法相结合而成的。钻探方法主要是将钻机钻入土地将岩心提取出来，并通过对岩芯成分分析获取地下岩石信息的一种勘察方法。物探是通过一些物理手段利用物质本身的物理特性，比如说利用电性差异和密度差异，波的传播速度等来分析地下物质的特征，并达到勘察目的的勘查方法。下面仔细的介绍一下钻探和物探。
2.1钻探
孔数：初勘阶段，特大桥一般布置5-7孔，长度大于1500米的，适当增加技术钻孔。详勘阶段，场地地质条件复杂时特大桥每个墩台布置钻孔不小于1个，特大桥主桥墩每个墩台布置钻孔应不小于2个，岩溶十分发育时应进行逐桩布孔。
钻探孔深：场区为可溶性石灰岩，为硬质岩，一般进入硬质岩弱风化稳定基岩钻至设计桩端（预计桩长）以下3-5倍桩径，且不小于5米；而岩性软弱者或者地质条件复杂者宜适当加深至满足规范要求。
根据清远市第五大桥的情况，分别在18#桥墩外围的十米范围内和19#桥墩外围十米范围内，分别增加六个钻孔和两个钻孔，并标识好序号。这个方法可以查清楚两个桥墩周边岩溶发育的总体情况。除此之外，分别在每两个桥墩之间增加三个钻孔眼，目的是采用手段时可以有效的缩短两个探测孔之间的探测距离，加密两个桥墩之间的探测频率，保证探测数据的准确高效性。所有的钻孔必须都按照完整基岩十米的条件终孔，孔的深度一般超过100米，最深不能超过115.5米。那些小型溶洞顶底板岩体，在施工中孔壁可能会受机器的碰撞而破碎导致坍塌，未能取出完整的岩芯，造成实际的地质情况和探测出来的情况稍有不同。
2.2物探方法
结合施工场地的施工条件和地质情况，经过对清远市五号北江大桥的地质探测，可以得出此次工程需要用到以下两种方法。方法包括跨孔电磁波ct和跨孔超高密度电阻率法。但是在物探探测工程中，由于水位和水流的影响，可能会对真实的深度有一定的影响。
物探是对物体进行预先的测试，通过对大桥地质反复勘测，可以得出本区域内的溶洞发育范围，不管是否有填充物，溶洞内的电磁性和导电性及周围的一些东西差异都比较大。具体的差异表现在以下几个方面:
①在对电磁波的吸收方面:在一般情况下，无论是溶洞内有填充物（粘土、砂、卵石等）还是地下水。它们对电磁波都有较强的吸收能力，它们对电磁波的吸收数均大于4.2dB/m。完整的灰岩对电磁波的吸收数均小于2dB/m，这两者相比，在对电磁波的吸收方面儿有很大的差异，呈现的数据存在较大差异，从而分析溶洞发育情况。
②在导电性方面的差异:普通溶洞内的一些充填物（粘土、砂、卵石等）或者是地下水，它们的电阻率，基本上都小于53欧姆米，那些完整的灰岩的电阻率基本上都大于1005欧姆米。地下水和完整岩溶它们的电阻率差别有很大，从而根据数据之间的较大差异，反演溶洞发育情况。
野外工作的方法:①跨孔电磁波ct法电磁波是发射性的，与需要采取的样本相距一米，如果说发射孔的某一深度为L，接收孔的深度为从L以上20米的位置。调整接收孔和发射孔的位置，重复以上的步骤。②跨孔超高密度电阻率法:将两个钻孔中分别放入电缆利用电缆采取多组数据，多次重复的使用电路图分析岩溶发育的情况。③探测深度需要采取的一些措施:钻孔的深度，直接影响到了物探的测试。所以为了保证物探测试深度能够达到最大化，在钻孔打完之后，技术人员必须及时地将孔清理干净，并且测量一下孔的深度，探测孔的深度可以准确的知道需要多少材料，减少成本。④采取的措施:跨孔超高密度电阻率法，各孔位之间的电流必须贯通，技术人员在采用一些专业的方法降低沉淀对管孔的堵塞，使测试得到较好的效果。
2.3静力触探
静力触探，就是用压力装置，将检测装置伸入土中，用土地的贯入阻力进行测量，进而可以确定该土层对物体的承受力。这个方法主要是对于粘性土、砂类土和一些松软的土进行承受力测量，这种方法可以有效的探测到一些难题，如果这种方法和地质雷达相结合，可以进一步提高对土层，甚至是溶洞内充填土层的勘察准确性。
2.4遥感技术
遥感技术是一项比较新颖的技术，它的原理就是利用电磁波对探测目标进行测量，比较适合对一些距离较远的东西进行测量，这个技术能够将地方的特征和地质现象真实的表现出来。这种技术在识别岩溶形态的时候具有很大的优势。
所以本次清远市五号北江大桥的勘测能采用以上前两种方法，也可以数据互补，优化反演结果。
3桥梁地质勘察要点
岩溶主要就是指水和岩部分溶于水的岩石发生了化学作用等一系列的反应，产生了一些地质变化，水文和地貌现象。对于桥梁工程一些岩溶情况，我们必须加以调查，因为有些可能会引起坍塌影响工程的进度等一系列的问题。所以说在岩溶地区施工，必须对该地区的地质，进行一个全方位的了解。
3.1举例说明，清远市燕湖新城内某一在建的主干道，拟在大桥以南（附近）建一座大型立交。该立交地层岩性：上部为第四系淤泥土、粘性土和砂类土，下部为泥盆系碎屑岩风化土、风化岩，底部为石灰岩、泥质灰岩、炭质灰岩。根据地勘揭露情况分析，该处旧地貌为深切沟谷，场区石灰岩岩面起伏大，岩溶发育，地质情况复杂。岩溶发育、岩面倾斜会使得岩面处以及岩溶联通范围形成一个强大的地下水运输通道。虽然勘察单位提出 区域为岩溶发育段，由于某些因素限制，勘察单位未对该立交桥进行“一桩一钻”，施工单位亦未能对桥桩按“一桩多孔”进行超前钻探以及增加相关的物探措施。因此未能详细探明该区域岩溶发育情况。施工7#、8#主桥墩时，施工方冲桩机冲破顶板岩面后，地下水迅速流失，造成大型漏浆，引起淤泥土层和卵石砂层塌孔埋锤、地面塌陷、桩机倾倒，地表最大裂缝宽达30cm，幸好无人员伤亡。经过一年反复打捞，8#主墩埋锤成功捞起；7#主墩埋锤无法捞起，致使设计须变更该主墩方案，方能继续施工。此次事故对于施工成本的增加、工期的延误影响极大。所以说在岩溶地区施工，必须于前期工作中，对该地区的岩溶情况进行一个全方位的探查。
3.2对于覆盖型的岩溶地带，地下水和地下的一些物质冲击使地下水潜蚀、负压吸蚀等情况下，导致岩溶溶洞坍塌，为了避免情况的发生，应提前对岩溶的发育程度进行分析。土洞是怎样形成的呢，主要是因为地下水的活动，人们大量的利用抽取地下水，这样会导致地下水的水位迅速下降水力的滑坡下降，使地下水频繁的活动导致的土洞的形成，这也是地面坍塌的主要原因之一。根据调查情况显示大量的抽取地下水会出现严重的坍塌情况，在工地实施工作的机器，因为土壤的坍塌导致机器陷入土中。我们必须经过准确的测试，勘察在施工地区岩溶的发育情况和土洞松散层的情况，在施工前采取一些防范措施，避免溶、土洞的坍塌给工程时间带来一定的影响。
4岩溶勘测的成果
对岩溶勘测，我们可以发现，岩溶的发育情况和它的空间分布特征是有一定规律的。钻探可以很好的揭示岩溶的发育情况，本次的勘察运用了我国特别先进的跨孔超高密度电阻法，这个方法使本次探测，取得的较好的成果，物探成果与钻孔资料形成了良好的互补、印证作用，为两个桥墩之间提供了可靠地质依据。对于18#墩和19#墩均采用不同的技术，形成资料互补。结果显示19#墩的岩溶发育情况弱于18#墩的岩溶发育情况，便于施工采取不同准备工作。
结束语
在工作中岩溶勘察情况需要注意以下几点。⑴如果想要充分地研究某一地区的地质，必须要调查分析整个区域岩溶形成的条件和整个区域岩溶发育的情况，判定一个区域岩溶坍塌的可能性和段落性。⑵需采用多种勘查手段和方式对地质进行勘察，保证各个勘查都能显示出各自的优点。⑶探孔原则是必须要保证探孔的深度。只有达到一定深度，才能准确的测量出岩溶的发育程度和岩溶稳定性。⑷勘察人员和设计人员必须进行探讨，施工时施工方需及时反馈施工情况，保证各个阶段的勘察、设计能及时的沟通，减小工程所用的时间，保证数据的准确性。如果发现不足及时的补充勘察，完善设计。
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