橋梁樁基地下巖溶探測(cè)技術(shù)

提綱橋梁樁基地下巖溶探測(cè)技術(shù)中交第二航務(wù)工程局有限公司技術(shù)中心2016年4月提綱樁基巖溶處治技術(shù)地球物理探測(cè)法地面地質(zhì)調(diào)查法背景及必要性提綱樁基巖溶處治技術(shù)地球物理探測(cè)法地面地質(zhì)調(diào)查法背景及必要性背景及必要性中國(guó)喀斯特分布圖

高山峽谷，地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地公路、鐵路橋梁跨越背景及必要性施工條件施工工藝、整治措施等背景及必要性施工條件施工工藝、整治措施等有溶蝕力的流動(dòng)水可溶性巖石背景及必要性施工條件施工工藝、整治措施等巖溶易導(dǎo)致橋梁基坑坍塌、基底涌水、基礎(chǔ)懸空、地基失穩(wěn)等背景及必要性樁基礎(chǔ)施工安全施工條件施工工藝、整治措施等巖溶發(fā)育規(guī)模、區(qū)域、埋深等詳勘精度、探測(cè)方式等地下情況不明卡鉆重錘掉落泥漿漏失孔壁坍塌背景及必要性提綱樁基巖溶處治技術(shù)地球物理探測(cè)法地面地質(zhì)調(diào)查法背景及必要性地面地質(zhì)調(diào)查法地面地質(zhì)界面法：可定性巖溶的空間分布，但遺漏的情況較多；地質(zhì)體投射技術(shù)、地質(zhì)測(cè)繪法：主要采用穿越、追索和全面踏勘裝備地面地質(zhì)調(diào)查法地面地質(zhì)調(diào)查法鉆探法由于地下巖溶形態(tài)分布的隨機(jī)性和復(fù)雜性，橋梁樁基地質(zhì)勘察準(zhǔn)確性較低，造成樁基持力層選擇失誤，樁尖高程變更率高，施工中未預(yù)見性事故頻發(fā)等，目前橋梁樁基勘察規(guī)范所要求的主要勘察手段仍是鉆探。地面地質(zhì)調(diào)查法鉆探法鉆探原則：

一樁一孔，樁徑大于1.5m需三個(gè)以上鉆孔；

在弱、中、強(qiáng)巖溶區(qū)，鉆孔深度應(yīng)深入基巖3、5、8m；若遇到溶洞，應(yīng)鉆入溶洞底部3~4倍樁

徑；

鉆孔揭示溶洞高度大于5m，需進(jìn)行補(bǔ)孔。

地面地質(zhì)調(diào)查法存在的一些問題缺少足夠的勘察工作和準(zhǔn)確度地質(zhì)鉆探本身的缺陷問題地質(zhì)研究工作比較薄弱場(chǎng)地“未三通一平”，鉆孔定位不準(zhǔn)，部分未鉆探“一孔之見”、有一定誤判率重鉆探進(jìn)尺，輕地質(zhì)研究鉆探技術(shù)優(yōu)化合理參數(shù)取值的獲取鉆孔遇洞率鉆孔線溶蝕率巖芯采取率鉆探工藝改進(jìn)鉆進(jìn)工藝鉆頭改進(jìn)地面地質(zhì)調(diào)查法提綱樁基巖溶處治技術(shù)地球物理探測(cè)法地面地質(zhì)調(diào)查法背景及必要性地球物理探測(cè)法釆用物探手段,可以查明巖土分界面,覆蓋層厚度,溶蝕破碎帶,溶洞范圍大小等,有效地提髙了工程地質(zhì)勘察效率與精度地球物理探測(cè)法巖溶物探手段設(shè)備輕便、效率高；在地面、水上或鉆孔中均能探測(cè)；易于加大勘探密度、深度，多種物探方式相結(jié)合，配合鉆探。地球物理探測(cè)法高密度電法物理基礎(chǔ)為地下巖土層的導(dǎo)電性差異，通過人工電流場(chǎng)分布規(guī)律，查找?guī)r溶邊界。以高密度電阻率法最為常用。美國(guó)AGI瑞典ABEM日本OYO法國(guó)IRIS重慶地質(zhì)儀器廠重慶奔騰數(shù)控德國(guó)DMT地球物理探測(cè)法高密度電法硬件構(gòu)成工作原理地球物理探測(cè)法高密度電法現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)工作流程現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)地球物理探測(cè)法高密度電法成果判釋表層電阻率較低，厚度約5～10m，為第四系覆蓋層，剖面120～180m、320～380m段，基巖電阻率明顯向下凹下，結(jié)合地質(zhì)資料分析，為巖溶發(fā)育區(qū)反映。地球物理探測(cè)法高密度電法成果判釋利用解析法、有限差分法、有限元法、邊界元法和面積分法，基于地電模型，可以得到巖溶三維電法電阻率反演數(shù)據(jù)體。地球物理探測(cè)法高密度電法技術(shù)要求：測(cè)線布置長(zhǎng)度宜大于探測(cè)對(duì)象埋深的4倍；測(cè)量剖面測(cè)線長(zhǎng)度需在對(duì)象區(qū)域外加埋深一半的長(zhǎng)度；技術(shù)特點(diǎn)：電極布設(shè)一次性完成，斷面信息豐富，精度高。探測(cè)深度最大可達(dá)60m。價(jià)位：20萬(wàn)左右，為常用場(chǎng)地巖溶物探設(shè)備。地球物理探測(cè)法CT層析法CT法是在兩個(gè)鉆孔分別發(fā)射和接收無(wú)線電波，根據(jù)不同位置上接收的場(chǎng)強(qiáng)的大小來(lái)確定地下不同介質(zhì)分布。六七十年代美國(guó)：井間電磁波反演八九十年代地礦部物探所：JWT-1型電磁波儀日、德等研發(fā)低頻電磁波儀二十世紀(jì)初中科院物探所采用層析算法目前勝利油田研發(fā)的XBH2000，透射率達(dá)到400m地球物理探測(cè)法CT層析法硬件構(gòu)成工作原理地球物理探測(cè)法CT層析法通過同一網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的收發(fā)路徑多，數(shù)據(jù)量大，反演結(jié)果能較真實(shí)地還原孔間（孔地）介質(zhì)的物理量（波速、電阻率或衰減系數(shù)），巖溶探測(cè)應(yīng)用較多。地球物理探測(cè)法CT層析法內(nèi)業(yè)處理及二維圖像地球物理探測(cè)法CT層析法借助計(jì)算機(jī)層析成像法進(jìn)行三維圖像反演地球物理探測(cè)法CT層析法特點(diǎn)：用于深部巖溶探察，圖像直觀，信息量豐富，勘探周期短。價(jià)位：16萬(wàn)左右?guī)r溶區(qū)地球物理探測(cè)法地質(zhì)雷達(dá)發(fā)射機(jī)通過發(fā)射天線發(fā)射中心頻率為12.5M至1200M、脈沖寬度為0．1ns的超高頻脈沖電磁波訊號(hào)，通過反射訊號(hào)和巖體介電系數(shù)，計(jì)算探測(cè)目標(biāo)規(guī)模。美國(guó)GSSI瑞典SGAB英國(guó)ERA意大利IDS加拿大SSI煤科院KDL電子22所LTD地球物理探測(cè)法地質(zhì)雷達(dá)硬件組成地球物理探測(cè)法地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)原理示意圖地球物理探測(cè)法地質(zhì)雷達(dá)溶洞的地質(zhì)雷達(dá)影像特征都為向頂部彎曲的、多重的強(qiáng)弱信號(hào)條紋相間的異常區(qū)，由于灰?guī)r有較低的衰減系數(shù)，雷達(dá)探測(cè)深度較為理想。。地球物理探測(cè)法地質(zhì)雷達(dá)特點(diǎn)：僅限于大直徑樁孔內(nèi)探測(cè)，小直徑樁無(wú)法探測(cè)，探測(cè)深度30m,價(jià)位：60萬(wàn)左右地球物理探測(cè)法地質(zhì)雷達(dá)缺點(diǎn)：由于巖土體的復(fù)雜性，地質(zhì)雷達(dá)容易將巖體破裂帶、富水帶等不良巖土體顯示溶洞，誤判幾率較大。地球物理探測(cè)法管波測(cè)量用于灰?guī)r地區(qū)嵌巖樁基礎(chǔ)的探測(cè)，其利用鉆孔中的“管波”作為物理場(chǎng)，來(lái)探測(cè)孔旁一定范圍內(nèi)的裂隙、溶洞等不良地質(zhì)體。地球物理探測(cè)法管波測(cè)量發(fā)射儀發(fā)射同一主頻的脈沖信號(hào)，與孔液作用產(chǎn)生振動(dòng)，在孔壁和孔液產(chǎn)生管波，接收器輸出振動(dòng)信號(hào)通過記錄儀同步記錄。地球物理探測(cè)法管波測(cè)量一同移動(dòng)發(fā)射器和接收器，按深度排列不同深度的探測(cè)點(diǎn)得到的振動(dòng)記錄，最終得到時(shí)間剖面。可判別巖溶洞穴的存在及其頂?shù)咨疃?。管波探測(cè)法觀測(cè)系統(tǒng)地球物理探測(cè)法管波測(cè)量管波探測(cè)法有效探測(cè)半徑大于1.0米，可分辨大于0.3米的孔旁洞穴，對(duì)洞穴的定位誤差小于0.3米，具有非常高的垂向探測(cè)精度。價(jià)位：15萬(wàn)左右地球物理探測(cè)法遙感技術(shù)利用遙感器從空中來(lái)探測(cè)地面物體性質(zhì)的,它根據(jù)不同物體對(duì)波譜產(chǎn)生不同響應(yīng)的原理,識(shí)別地面上各類巖溶發(fā)育規(guī)模。地球物理探測(cè)法遙感技術(shù)應(yīng)用遙感技術(shù)可以觀察巖溶形態(tài)、巖溶發(fā)育要素、巖溶地貌類型,識(shí)別地下水露頭、解譯地下水補(bǔ)給、徑流、排泄條件,追索地下河蹤跡等。地球物理探測(cè)法遙感技術(shù)依據(jù)均一的淺灰和灰色色調(diào)以及獨(dú)特的形態(tài)辨認(rèn)。濕熱氣候條件下,巖溶地貌一般具有深的色調(diào)和密集點(diǎn)狀的形態(tài)特征。提綱樁基巖溶處治技術(shù)地球物理探測(cè)法地面地質(zhì)調(diào)查法背景及必要性地球物理探測(cè)法樁基巖溶處治技術(shù)技術(shù)難點(diǎn)：在于保證在溶洞層段順利成孔而不出現(xiàn)卡鉆與掉鉆等施工故障，并制定具體的解決造壁、護(hù)壁、斜面開孔、穿越頂板和空洞的施工方案。地球物理探測(cè)法樁基巖溶處治技術(shù)泥漿造壁法：在使用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁施工的同時(shí)，按一定比例分別加入燒堿、水泥、鋸木屑、草袋、片（碎）石等混合材料，借助于鉆頭的沖擊搗固作用，將填充材料同稠密的泥漿一起擠入溶洞和溶洞裂隙中，形成強(qiáng)度連續(xù)的鉆孔路徑。適用于洞體尺度相對(duì)于樁徑不大的小溶洞地球物理探測(cè)法樁基巖溶處治技術(shù)鋼護(hù)筒跟進(jìn)法：首先用振動(dòng)打樁錘將鋼護(hù)筒逐步下沉到需要保護(hù)孔壁的地層和巖石上，再用回旋鉆機(jī)鉆孔，緩慢下沉鋼護(hù)筒，接近溶洞時(shí)，向孔內(nèi)拋填片石與絮狀物，并用鉆機(jī)將拋填物向四周擠壓，將溶洞填滿。適合于水中或陸上樁基礎(chǔ)穿越串珠狀溶洞或溶洞大而空的情況地球物理探測(cè)法樁基巖溶處治技術(shù)密閉壓漿法：利用土體化學(xué)加固原理，使用高壓輸漿泵將化學(xué)漿液通過灌漿導(dǎo)管均勻壓入地層，使原來(lái)松散砂石散粒體或巖石裂隙充滿漿液。固結(jié)成一種強(qiáng)度較高、抗?jié)B水性且與周圍巖體膠結(jié)穩(wěn)定的新結(jié)構(gòu)“人造石”。適用于富含砂石等充填物而不為空洞的巖溶情況地球物理探測(cè)法