维普资讯 http://www.cqvip.com 第２２卷 第５期 ２ ０ ０ ２年ｌ ０月 中 外 公路 １０７ 文章编号：１６７１—２５７９（２００２）０５—０１０７ ０３ “ＣＴ＂技术在岩溶地区桩基中的应用 左新军。刘勇 （湖南省路桥建设集团，湖南长沙４１０００４） 摘要：介绍了电磁波层析ＣＴ探测技术的基本原理，以及该技术在地处溶岩地区的韶 关百旺大桥钻孔桩基持力层勘探过程中的运用。由于“ＣＴ”技术对桩位下溶洞和溶槽的大 小、走向和分布情况了解比较准确，从而为钻孔施工和桩基持力层的处理提供了可靠的依据。 关键词：桥梁；桩基础；溶岩地区；电磁波层析ＣＴ 钻孔灌注桩作为桥梁的基础，已被广泛地采用，但 在溶岩地区钻孔桩施工仍是目前桥梁施工中的一大技 １ 电磁波层析ＣＴ探测原理 术难题。众所周知溶洞是这个难题的主要因素，如果 我们能查清溶洞和溶槽的分布、走向、大小、发育情况、 由于不同的岩石对电磁波的吸收作用有明显的差 以及是否有填充物等，这样才能对症下物，才可能形成 异，这种差异与岩石的裂隙、含水量、压力、孔隙度及岩 准确的处理方案和措施。＋１０ ｃｎｌ的地质孔与桩断面 石的矿物成分等因素有关。 相比，相差甚远。按照常规的钻探方法，一桩一孔还不 电磁波层析ＣＴ探测就是利用不同介质之间吸收 能完全探明溶洞的真实情况，因此还应辅之以先进的 系数的差异，通过钻孔之间扫描性的观测，以及微机的 “电磁波层析ＣＴ”物探技术。本文介绍韶关百旺大桥 数学处理来重建两孔之间介质吸收系数的二维图像， 在桩基持力层勘探过程中成功地运用了“ＣＴ”技术，为 继而推导出地下介质的结构分布：其探测系统的示意 桩基的质量可靠性提供了保证。 见．图１。 太硬、太脆，造成压浆管破裂。又不能太软，造成混凝 可以压浆，不影响施工进度。这样可保证管道内密封． 土浇注时压浆管压扁不通。压浆塑料管应有一定长度 并能持压，压浆完成以后，即使沉淀，管道内也能保证 要求。 密实。 水泥浆的拌制应控制水灰比在０．４以内，并加入 外掺剂，使水泥浆增塑，微膨胀，一般应采用高速拌浆 ５ 结束语 机，来提高水泥浆的质量。压浆设备应采用排量小的， 压力均匀持速的压浆机。在压浆过程，强调先试水，并 箱梁腹板竖向预应力施工质量不单是一个技术问 用空压机吹干再压浆，压浆争取压两次，即在第一次压 题，只有在施工过程中，加强质量管理，严格要求，认真 浆完成１０ ｒａｉｎ左右，再压一次。 做好每一道工序，施工质量是能够得到保证的，箱梁腹 ４．３一次压浆两根管的工艺 板的裂缝也是完全可以控制的。 将两根相邻的预应力筋，在底部锚固端锚垫板的 压浆孔用塑料管连通成一组：在桥面上安装好进浆管 参考文献： 与排浆管，在预应力筋张拉完成以后，立即用混凝土封 ［１］杨晓玲，陈湘林箱梁腹板开裂与竖向预应力质量的探 锚，封闭钢筋与螺母上空隙，封锚混凝土只需终凝后就 讨［Ｊ］．湖南交通科技，２００１（１）． 维普资讯 http://www.cqvip.com １０８ 中 外 公路 ２２卷 钻探结果使人十分不放心，持力层是否全断面只 有０．３３ ｎ１７ ．３５ ｍ高溶洞是否贯穿整条桩？除三根 桩外，其他桩有无溶洞？…显然这些问题仅仅靠钻孔 探测是不能得到完美结果的。经过反复研讨，我们选 择了电磁波层析ＣＴ技术对７＃、８＃墩有疑问的桩底持 力层进行了进一步勘探。 ３ 电磁波层析ＣＴ探测的实施 ３．１“ＣＴ”探测方案 ， 首先在桥墩墩帽上架设ＣＴ探测用工作平台：以 ８ 墩为例（见图３）。 下游 上游 ２ Ｏ Ａ Ｄ Ｏ 图ｌ 电磁波层析ＣＴ观测系统示意图 ｌ 图３ ８ 墩电磁波层析ｃＴ布孔平面图 ２ 问题的提出 平面上共布置５个ＣＴ检测孔，孔深超过桩长８ ｎ ，每两个孔间进行电磁波扫描观测。观测的剖面共８ 该桥位于岩洞特别发育的石灰岩地区。其中７ 、 个，ＣＴ孔深以能观测桩底持力层８ ｍ设置：观测过 ８ 两个墩的基础设计为每墩１２￣２００ ｃｎｌ钻孔桩，其中 程中采用１２ ＭＨｚ频率作为主工作频率，并用３２Ｍ Ｈｚ ８根桩做了地质钻探 １９９４年完成了所有基础的施工 对个别剖面进行观测以作参考。在观测过程中，采用 后因资金问题而停工。２０００年４月大桥正式复工，为 的仪器为中国地震局地球物理研究所生产的ＥＷ一１ 了确保岩溶地区桩工程质量，广东省交通工程质量监 型钻孔电磁波层析系统，实行数据全面采集。发射点 督站指示：“要对７＃、８ 墩８根没有地质资料的桩进 和接收点的移动间隔都是０．５ ｍ，通过电磁波层析扫 行抽芯补充钻探。”２００１年８月组织地质勘察队伍对８ 描，查明墩位下方岩溶分布情况。剖面的设置是尽可 根没有地质资料的桩进行了补充钻探，发现其中有３ 能通过各桩位下方，保证每根桩下方至少有一个探测 根桩的持力层存在问题。以８＃～９ 桩为例，桩底只 剖面，对于有疑问的或钻探资料显示较复杂的桩尽量 有０．３３ ｍ微风化石灰岩，接着往下便是一个高为２．３５ 布２～３条交错的剖面，以从不同的方向探测桩位下方 １３１内充填粘士的溶洞 钻孔柱状图如图２。 的溶洞分布情况。如图３中６ 桩，９ 桩和１２ 桩均有 三条剖面。 ３．２“ＣＴ”探测结果 层 分 以８＃～９ 桩为例，根据电磁波层析ＣＴ三个剖面 底 层 标 厚 （ＡＤ、ＥＣ、ＥＢ）的探测结果，结合钻孔柱状图分析桩位 高 度 岩芯描述 下方溶洞的走向、大小分布情况如图４所示 ３０．２３ 徽风化石灰岩：灰黑色， ２９．９０ Ｏ．３３ ，岩芯呈块状，裂隙发育 所发现的溶洞在９ 桩底，其高程在２９．７～２７．０ ２７．５５ ２．３５ 溶洞；内为粘性土混砂 ｎ１之间。最大洞高为２．７ ｍ，平面最大宽度１．０ ｎｌ： 黑微局色风部化，块坚石状硬灰，厚，岩层芯：灰状完灰色整岩，呈局 ｛ 溶洞沿Ａ—Ｄ剖面贯穿９ 桩中偏西部，并向Ｃ孔和 Ｄ孔延伸约４ ｍ。由此证明如图２钻孔柱状图所示的 ２３．５５ ４．００ 羹 标高在２９．９～２７．５５ ｍ的溶洞穿透８＃～９＃整条桩的 图２ ８ ～９ 桩钻孔柱状图（单位：ｎ１） 推断是错误的。虽然布置于桩中心的 ｌ０ ｃｍ钻探孔 维普资讯 http://www.cqvip.com ５期 “ＣＴ”技术在岩溶地区桩基中的应用 １０９ 成孔，避免卡钻和斜孔事故的发生。 褊 三∞∞∞∞∞∞∞∞∞ ｍ＼獗獗 ４．３指导混凝土灌注，避免超方、塌孔和断桩事故发 生 若无填充物的溶洞平面尺寸较大，混凝土浇注至 溶洞位置时，混凝土将大量扩散，使导管脱空，造成断 桩；若有填充物，但填充物的塑性却较大，孔壁受到混 凝土的侧压后容易坍塌引起混凝土浇注失败，这些问 Ｏ（藿 ）ＯＯ（＝ｕ ｖ 题。如果施工前通过ＣＴ探测，清楚桩周围溶洞的分 布、大小及走向等，就可以在浇注混凝土前采取预防措 施，例如：在钢筋笼与溶洞相对应的位置上下各富余 １．５ ｍ左右，用薄钢板将钢筋笼包裹起来，其上下两端 图４ ８＃～９ 桩持力层水平截面溶洞分布图 采取密封措施后浇注混凝土，这样就可以避免超方、塌 处的溶洞也是实实在在存在的，但经设计单位分析计 算认为：“８＃～９ 桩的桩端持力层灰岩呈两小半边岩 孔和断桩事故的发生。 状，按面积计算，最少有一半嵌在完整岩石上，一小半 嵌在溶洞上，桩端持力层能满足设计的要求，将溶洞进 行水泥浆回灌即可。”具体做法是在桩位钻孔内放置一 条串７３ ｈｉｍ通长地质钻杆，先用高压水清洗全孔，待水 清不见沉渣返出，再进行孔底压浆，直到水泥浆从孔口 ５ 结束语 电磁波层析ＣＴ是一种探测地下构造的先进技 术，结合地质钻探资料，对探井之间的桩基情况能有一 个全面的了解。百旺大桥的电磁波层析ＣＴ技术的运 用是比较成功的，继７＃、８ 墩之后，在２５＃、２６ 墩也 溢出为止。８ 桥墩，其他桩位都在ＣＴ探测下，作出了 准确可靠的处理，确保了桩的安全。 进行了扫描观测，提供了墩位下方溶洞发育情况如图 ５，在２５ 桥墩两个沉井之间发现了一条高而窄的溶 隙，证明了施工中修改采用分离式沉井的合理性。 ４ 电磁波层析ＣＴ探测体会 鉴于岩溶地区成桩的复杂性，成孔过程中塌孔、埋 钻、卡钻、掉钻、斜孔和混凝土灌注过程中超方或塌孔 等事故较为普遍。要减少或避免这类事故的发生，关 键在于要搞清楚详细的地质情况，我们通过电磁波层 析ＣＴ探测弄清溶洞和溶槽的工程实践，体会到《电磁 波层析ＣＴ探测》技术优点如下。 ４．１ 指导破除溶洞顶板，避免掉钻事故发生 对于大的溶洞，在破除顶板时，如未控制好冲击钻 头的冲程，可能会在顶板穿透时因失重而主绳断裂，造 图５ ２５ 墩“ＣＴ”探测结果图 目前很多大桥都是出了问题以后再采用“ＣＴ”探 测技术。在广东肇庆大桥（５×１３６ ｎ１）和韶关五里亭 成掉钻事故。如果施工前通过电磁波ＣＴ探测，清楚 什么标高即将进入大溶洞，这时可用地质钻机钻穿溶 洞顶板，向洞内灌水，在接近溶洞顶板时，改用小锤低 大桥（３５＋１２０＋３５ ｎ１）率先在施工图设计中使用了 “ＣＴ”探测技术，从而有效地防止了桩基溶洞问题。这 个经验值得推广和学习。 冲程冲击，将顶板击穿。若溶洞较小，则用块石、粘土 将其充填后反复冲击。 ４．２ 指导穿越溶洞，避免卡钻、斜孔等事故发生 若溶洞底板发育极不规则，如有石笋、石柱、斜面 溶洞或半边溶洞的现象，这往往易导致卡钻和斜孔事 故的发生。施工前通过ＣＴ探测，清楚溶洞的情况，就 参考文献： ［１］凌治平．基础工程［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９８６ ［２］交通部公路科学研究所．公路工程质量检验评定标准 可以及时大量抛填粘土、片石等物用冲击钻冲击挤压 （ＪＴＪ ０７１—９８）［Ｓ］．北京：人民交通出版社，１９９８．
