王 磊

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，四川 成都 610031）

1 工程概況

韶新高速公路位于廣東省韶關(guān)市和惠州市境內(nèi)，路線總體走向為西北—東南向，全長82km，沿線地層發(fā)育較為完整，自老到新地質(zhì)年代有泥盆系、石炭系、下侏羅系、燕山期第三期花崗巖、上白堊系和第四系。其中巖溶主要分布于起點(diǎn)至k38范圍，發(fā)育于泥盆系帽子峰組和天子嶺組，巖性為灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r。該范圍內(nèi)橋梁有16座主線橋，根據(jù)詳勘地質(zhì)資料，巖溶區(qū)橋梁工點(diǎn)見洞率5%～79%，洞徑4.7～41m，最大洞高41m。

巖溶發(fā)育程度以中—強(qiáng)為主，巖溶發(fā)育極不規(guī)律，對樁基施工、樁長確定、樁?判巖等造成極大困難，需采用工程物探的方法進(jìn)一步探明樁?溶洞的發(fā)育情況。

聲吶探測法具有探測時間短、精度高、適宜泥漿環(huán)境、可在沖樁過程中多次進(jìn)行的特點(diǎn)[1-3]，故該項目巖溶區(qū)橋梁樁?溶洞探測選用聲吶法，選取武漢某廠家生產(chǎn)的鉆孔樁樁底溶洞聲吶探測系統(tǒng)。

2 探測原理

聲吶反射探測法是利用聲吶探測設(shè)備發(fā)射彈性波，將樁內(nèi)泥漿作為介質(zhì)進(jìn)行傳播，當(dāng)彈性波遇到樁底一定范圍內(nèi)的溶洞、溶蝕裂隙、破碎帶等，會反射異?；夭?，接收設(shè)備接收回波并根據(jù)回波特性可以分析判斷樁底的巖層情況。

根據(jù)不同回波特性，可解析出不同的樁?不良地質(zhì)情況，主要有3種典型波形，對應(yīng)3種樁?情況，如圖1所示。

圖1 反射信號圖

3 現(xiàn)場操作步驟

鉆孔灌注樁沖樁至設(shè)計樁長后需進(jìn)行清孔，巖渣需盡可能清理干凈，樁?盡可能平整，巖渣清理后即可進(jìn)行聲吶探測。以下對現(xiàn)場操作主要步驟進(jìn)行具體分析。

（1）放置探頭：在樁基護(hù)筒上安放支架，利用支架將聲吶探頭及電纜連接線下放至樁?，保證聲吶發(fā)射器及傳感器跟泥漿液體接觸。

（2）調(diào)平探頭：根據(jù)探頭中的三維羅盤反映至現(xiàn)場主機(jī)的傾角數(shù)據(jù)，通過移動電纜調(diào)整探頭的位置及角度，使聲吶發(fā)射器與水平面的傾角盡可能垂直。

（3）聲吶探測：安放好探頭后，聲吶發(fā)射器發(fā)射聲吶彈性波，聲吶接收器接收樁?反射的回波信號，并將數(shù)字信號由通信電纜傳送到現(xiàn)場主機(jī)顯示和處理。

（4）多方位探測：為提高探測精度，在當(dāng)次探測完成后，可以通過電纜控制，將聲吶探頭旋轉(zhuǎn)一定的方向。重復(fù)步驟（2）（3）重新進(jìn)行多次探測，得到多組信號。

（5）軟件分析：利用樁底溶洞聲吶探測儀分析軟件，將接收信號按聲吶探頭的方位順序排列生成探測聲吶波形圖，根據(jù)波形圖分析判別樁?之下巖層的情況。

4 探測結(jié)果及施工驗證

韶新高速在樁基施工過程中，對巖溶區(qū)16座橋梁的382根樁基進(jìn)行了聲吶探測，探測結(jié)果判別出樁?巖層完整、破碎、溶洞等不同情況，為樁基終樁或者樁長加深提供了理論依據(jù)。其中104根樁探測信號顯示樁?存在溶洞、裂隙，在加深樁長的施工過程中，89根樁出現(xiàn)輕微—強(qiáng)烈漏漿、塌孔現(xiàn)象，與聲吶探測結(jié)果吻合。以下列出部分較典型的樁基探測結(jié)果及施工驗證結(jié)果。

4.1 滃江大橋7-3

圖2 翁江大橋7-3樁?探測信號

滃江大橋7-3樁基設(shè)計樁長41m，達(dá)到設(shè)計深度、清孔后立即進(jìn)行了樁?溶洞探測，其探測信號圖如圖2所示。由圖2可知，樁?以下2m處出現(xiàn)了波形不規(guī)則、衰減異常、振幅增大的現(xiàn)象，即溶洞信號明顯，推斷樁?2m位置存在溶洞，建議樁長加長3m重新探測。經(jīng)過繼續(xù)沖樁，在沖至42.8m處出現(xiàn)泥漿漏漿現(xiàn)象，拋填片石后繼續(xù)沖樁，施工情況驗證了聲吶探測的結(jié)果。樁長加長3m穿過溶洞后，再次探測發(fā)現(xiàn)樁?5m內(nèi)基巖完整，滿足終樁條件，可立即終樁。

4.2 大坪山大橋8C-2

大坪山大橋8C-2樁基設(shè)計樁長20m，達(dá)到設(shè)計深度、清孔后立即進(jìn)行了樁?溶洞探測，其探測信號圖如圖3所示。由圖3可知，樁?以下1.5m處出現(xiàn)波形不規(guī)則、衰減嚴(yán)重、信號微弱的現(xiàn)象，推斷樁?1.5m位置存在裂隙，建議樁長加長2.5m后重新探測。經(jīng)過繼續(xù)沖樁，在沖至21.6m處出現(xiàn)泥漿輕微漏漿現(xiàn)象，施工情況驗證了聲吶探測的結(jié)果。拋填片石繼續(xù)沖樁后，再次探測發(fā)現(xiàn)樁?5m內(nèi)基巖完整，滿足終樁條件，可立即終樁。

圖3 大坪山大橋8C-2樁?探測信號

4.3 新江河大橋1-4

新江河大橋1-4樁基設(shè)計樁長58m，達(dá)到設(shè)計深度、清孔后立即進(jìn)行了樁?溶洞探測，其探測信號圖如圖4所示。由圖4可知，波形呈指數(shù)衰減，振幅均勻衰減，未發(fā)生二次反射，且信號能量強(qiáng)，波形衰減正常，推斷出樁?以下基巖完整，可立即終樁。在樁基低應(yīng)變檢測后，結(jié)果為樁?持力層完整，符合樁基承載力要求，與聲吶探測結(jié)果吻合。

圖4 新江河大橋1-4樁?探測信號

4.4 豬子峽大橋4-4

豬子峽大橋4-4樁基設(shè)計樁長65m，達(dá)到設(shè)計深度、清孔后立即進(jìn)行了樁?溶洞探測，其探測信號圖如圖5所示。由圖5可知，樁?之下60cm內(nèi)信號強(qiáng)度很低，與巖層的分界反射面離樁?較遠(yuǎn)，推斷清孔不徹底，孔內(nèi)殘余巖渣較厚，樁?之下無溶洞、裂隙反射信號，建議再次清孔后重新檢測。成樁后，進(jìn)行樁基低應(yīng)變檢測，結(jié)果顯示為樁?持力層完整，符合樁基承載力要求，與聲吶探測結(jié)果吻合。

圖5 豬子峽大橋4-4樁?探測信號

經(jīng)過施工驗證，超過80%樁基聲吶探測結(jié)果與施工實際相對應(yīng)，說明聲吶法在該項目的應(yīng)用效果很好，為樁基終樁提供了可信的理論依據(jù)。

5 結(jié)束語

綜上所述，針對巖溶的物探，各項目應(yīng)根據(jù)自身特點(diǎn)選取合適的探測手段。韶新高速根結(jié)合自身項目特點(diǎn)、巖層性質(zhì)及探測需求，在施工階段選用了聲吶探測手段，為廣東省首次利用聲吶探測方法對樁?巖溶進(jìn)行探測，填補(bǔ)了廣東省復(fù)雜巖溶區(qū)聲吶探測的空白。經(jīng)過施工驗證，聲吶法探測效果較好，值得在廣東省復(fù)雜巖溶地區(qū)推廣使用。