1、 提提 纲纲桥梁桩基地下岩溶探测技术中交第二航务工程局有限公司技术中心中交第二航务工程局有限公司技术中心2016年年4月月 提提 纲纲桩基岩溶处治技术地球物理探测法地面地质调查法背景及必要性 提提 纲纲桩基岩溶处治技术地球物理探测法地面地质调查法背景及必要性背景及必要性背景及必要性中国喀斯特分布图中国喀斯特分布图高山峡谷，地质灾害多发地公路、铁路桥梁跨越背景及必要性背景及必要性施工条件施工工艺、整治措施等0102030405060贵州贵州 82.19%云南云南 55.19%广西广西 53.83%四川四川 56.53%重庆重庆 94.95%湖南湖南 44.96%湖北湖北 53.85%广东广东 1
2、3.05%西南地区及中南部分地区岩溶分布统计表西南地区及中南部分地区岩溶分布统计表岩溶区面积岩溶区面积总面积总面积背景及必要性背景及必要性施工条件施工工艺、整治措施等有溶蚀力的流动水 可溶性岩石背景及必要性背景及必要性施工条件施工工艺、整治措施等岩溶易导致桥梁基坑坍塌、基底涌水、基础悬空、地基失稳等背景及必要性背景及必要性桩基础施工安全施工条件施工工艺、整治措施等岩溶发育规模、区域、埋深等详勘精度、探测方式等地下情况不明卡钻卡钻重锤掉落重锤掉落泥浆漏失泥浆漏失孔壁坍塌孔壁坍塌背景及必要性背景及必要性桩基地下岩溶探测岩溶发育规律消除安全隐患保障施工安全节省人力物力 提提 纲纲桩基岩溶处治技术地球
3、物理探测法地面地质调查法背景及必要性地面地质界面法：可定性岩溶的地面地质界面法：可定性岩溶的空间分布，但遗漏的情况较多；空间分布，但遗漏的情况较多；地质体投射技术、地质测绘法：地质体投射技术、地质测绘法：主要采用穿越、追索和全面踏勘主要采用穿越、追索和全面踏勘装备装备钻探法由于地下岩溶形态分布的随机性和复杂性，桥梁桩基地质勘察准确性较低，造成桩基持力层选择失误，桩尖高程变更率高，施工中未预见性事故频发等，目前桥梁桩基勘察规范所要求的主要勘察手段仍是钻探。钻探法钻探原则：钻探原则：一桩一孔，桩径大于一桩一孔，桩径大于1.5m需三个以上钻孔；需三个以上钻孔；在弱、中、强岩溶区，钻孔深度应深入基岩在
4、弱、中、强岩溶区，钻孔深度应深入基岩3、5、8m；若遇到溶洞，应钻入溶洞底部；若遇到溶洞，应钻入溶洞底部34倍桩倍桩 径；径；钻孔揭示溶洞高度大于钻孔揭示溶洞高度大于5m，需进行补孔。，需进行补孔。存在的一些问题缺少足够的勘察工作和准确度地质钻探本身的缺陷问题地质研究工作比较薄弱场地“未三通一平”，钻孔定位不准，部分未钻探“一孔之见”、有一定误判率重钻探进尺，轻地质研究钻探技术优化合理参数取值的获取钻孔遇洞率钻孔线溶蚀率岩芯采取率钻探工艺改进钻进工艺钻头改进 提提 纲纲桩基岩溶处治技术地球物理探测法地面地质调查法背景及必要性地球物理探测物理学原理和仪器计算机及数学工具建立数学模型物理测量反演判
5、释岩溶发育与构造釆用物探手段,可以查明岩土分界面,覆盖层厚度,溶蚀破碎带,溶洞范围大小等,有效地提髙了工程地质勘察效率与精度岩溶物探手段物探手段高密度电法CT层析技术地质雷达管波测量遥感技术设备轻便、效率高；在地面、水上或钻孔中均能探测；易于加大勘探密度、深度，多种物探方式相结合，配合钻探。高密度电法物理基础为地下岩土层的导电性差异，通过人工电流场分布规律，查找岩溶边界。以高密度电阻率法最为常用。美国AGI瑞典ABEM日本OYO法国IRIS重庆地质仪器厂重庆奔腾数控德国DMT高密度电法硬件构成工作原理高密度电法现场探测工作流程现场探测高密度电法成果判释表层电阻率较低，厚度约510m，为第四系覆
6、盖层，剖面120180m、320380m段，基岩电阻率明显向下凹下，结合地质资料分析，为岩溶发育区反映。高密度电法成果判释利用解析法、有限差分法、有限元法、边界元法和面积分法，基于地电模型，可以得到岩溶三维电法电阻率反演数据体。高密度电法技术要求：测线布置长度宜大于探测对象埋深的4倍；测量剖面测线长度需在对象区域外加埋深一半的长度；技术特点：电极布设一次性完成，断面信息丰富，精度高。探测深度最大可达60m。价位：20万左右，为常用场地岩溶物探设备。CT层析法CT法是在两个钻孔分别发射和接收无线电波，根据不同位置上接收的场强的大小来确定地下不同介质分布。六七十年代美国：井间电磁波反演八九十年代地
7、矿部物探所：JWT-1型电磁波仪日、德等研发低频电磁波仪二十世纪初中科院物探所采用层析算法目前胜利油田研发的XBH2000，透射率达到400mCT层析法硬件构成工作原理CT层析法通过同一网络结点的收发路径多，数据量大，反演结果能较真实地还原孔间（孔地）介质的物理量（波速、电阻率或衰减系数），岩溶探测应用较多。CT层析法内业处理及二维图像CT层析法借助计算机层析成像法进行三维图像反演CT层析法特点：用于深部岩溶探察，图像直观，信息量丰富，勘探周期短。价位：16万左右岩溶区地质雷达发射机通过发射天线发射中心频率为12.5M至1200M、脉冲宽度为01 ns的超高频脉冲电磁波讯号，通过反射讯号和岩体
8、介电系数，计算探测目标规模。美国GSSI瑞典SGAB英国ERA意大利IDS加拿大SSI煤科院KDL电子22所LTD地质雷达硬件组成地质雷达探测原理示意图地质雷达溶洞的地质雷达影像特征都为向顶部弯曲的、多重的强弱信号条纹相间的异常区，由于灰岩有较低的衰减系数，雷达探测深度较为理想。地质雷达特点：仅限于大直径桩孔内探测，小直径桩无法探测，探测深度30m,价位：60万左右地质雷达缺点：由于岩土体的复杂性，地质雷达容易将岩体破裂带、富水带等不良岩土体显示溶洞，误判几率较大。管波测量用于灰岩地区嵌岩桩基础的探测，其利用钻孔中的“管波”作为物理场，来探测孔旁一定范围内的裂隙、溶洞等不良地质体。管波测量发射
9、仪发射同一主频的脉冲信号，与孔液作用产生振动，在孔壁和孔液产生管波，接收器输出振动信号通过记录仪同步记录。管波测量一同移动发射器和接收器，按深度排列不同深度的探测点得到的振动记录，最终得到时间剖面。可判别岩溶洞穴的存在及其顶底深度。管波探测法观测系统管波测量管波探测法有效探测半径大于 1.0 米，可分辨大于0.3 米的孔旁洞穴，对洞穴的定位误差小于0.3米，具有非常高的垂向探测精度。价位：15万左右遥感技术利用遥感器从空中来探测地面物体性质的,它根据不同物体对波谱产生不同响应的原理,识别地面上各类岩溶发育规模。遥感技术应用遥感技术可以观察岩溶形态、岩溶发育要素、岩溶地貌类型,识别地下水露头、解
10、译地下水补给、径流、排泄条件,追索地下河踪迹等。遥感技术依据均一的浅灰和灰色色调以及独特的形态辨认。湿热气候条件下,岩溶地貌一般具有深的色调和密集点状的形态特征。提提 纲纲桩基岩溶处治技术地球物理探测法地面地质调查法背景及必要性桩基岩溶处治技术技术难点：在于保证在溶洞层段顺利成孔而不出现卡钻与掉钻等施工故障，并制定具体的解决造壁、护壁、斜面开孔、穿越顶板和空洞的施工方案。桩基岩溶处治技术泥浆造壁法：在使用优质泥浆护壁施工的同时，按一定比例分别加入烧碱、水泥、锯木屑、草袋、片（碎）石等混合材料，借助于钻头的冲击捣固作用，将填充材料同稠密的泥浆一起挤入溶洞和溶洞裂隙中，形成强度连续的钻孔路径。适用
11、于洞体尺度相对于桩径不大的小溶洞桩基岩溶处治技术钢护筒跟进法：首先用振动打桩锤将钢护筒逐步下沉到需要保护孔壁的地层和岩石上，再用回旋钻机钻孔，缓慢下沉钢护筒，接近溶洞时，向孔内抛填片石与絮状物，并用钻机将抛填物向四周挤压，将溶洞填满。适合于水中或陆上桩基础穿越串珠状溶洞或溶洞大而空的情况桩基岩溶处治技术密闭压浆法：利用土体化学加固原理，使用高压输浆泵将化学浆液通过灌浆导管均匀压入地层，使原来松散砂石散粒体或岩石裂隙充满浆液。固结成一种强度较高、抗渗水性且与周围岩体胶结稳定的新结构“人造石”。适用于富含砂石等充填物而不为空洞的岩溶情况桩基岩溶处治技术传递能量法：在钻机即将进入地下溶洞的斜面时，通过向溶洞内投掷坚硬片石和粘土块，对钻孔进行修正的方法。依据地质钻探柱状剖面图和施工过程中钻绳的摆动和钻机冲击的声音进行倾斜情况判定。适用于岩面倾斜、岩质软硬不均的情况桩基岩溶处治技术片石抛填钢护筒跟进桩基岩溶处治技术岩溶钻孔灌浆 提提 纲纲谢 谢！
