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        高密度電法探測在復雜地質條件下樁基工程中的應用初探

        2021-03-09 05:52:44
        中國金屬通報 2021年22期
        關鍵詞:結構施工

        劉 歡

        (廣州地鐵設計研究院股份有限公司,湖南 長沙 410000)

        我國國土面積遼闊不同地區(qū)地質條件構成差異性相對較大,尤其在一些地質條件比較復雜的環(huán)境下進行樁基礎施工,經常會產生各種困難問題。傳統(tǒng)的地質勘查工作方法,無法滿足樁基礎的施工精度和質量要求,而高密度電法屬于一種陣列勘探工作方法,在野外測量工作過程中只需要將全部的電極直接設置在測量點位上,然后通過使用程控電極轉換收集以及自動化處理,當測量工作結果輸入到微機系統(tǒng)當中之后,還可以實現(xiàn)對整個數(shù)據信息進行二次處理,有效給出關于地電斷面分布的各種物理解釋工作結果。因此,高密度電阻率勘測技術的合理應用和發(fā)展,使得電法勘探工作的智能化得到了全面提升,在各大工程地質勘探工作中發(fā)揮出的作用和優(yōu)勢非常明顯。根據砂土軟弱層和巖層電阻率差異性比較明顯的特點,通過使用高密度電法探測技術,可以實現(xiàn)更加科學、詳細和精確地探測出工程施工基底部分的巖層結構分布條件,以及地質條件組成情況,為樁基礎項目工程施工提供有效參考,全面提高樁基礎的整體施工質量,實現(xiàn)工程施工單位的更高經濟效益和社會效益。

        1 工程概況

        結合我國某地區(qū)一處土木工程項目建設施工案例展開分析和研究,本次土木工程建設總占地面積214畝,建筑總面積達到102,000m2。本次工程項目建設施工位于復雜地質環(huán)境條件下,該施工區(qū)域基底部分出現(xiàn)大片出漏,巖漿巖大量侵入,使得整個斷塊部分形成一片相對較高的地段區(qū)域,同時施工區(qū)域不同方向上的斷裂發(fā)育程度相對較高。工程施工單位通過前期的地質勘查工作之后,通過采取鉆孔取芯法,發(fā)現(xiàn)施工現(xiàn)場地下裂隙分布量相對較多,地下巖層起伏程度相對較大,勘察工作結果和該地區(qū)的地質構造資料信息基本相匹配[1]。

        整個施工區(qū)域內部上部結構,主要是以人工填土為主,填土承載能力相對較低,為了充分滿足建筑主體基礎結構設計和承載能力的要求和標準基礎,施工部分使用的是樁基礎施工實施方法。由于受到地下復雜地質環(huán)境因素所產生的影響,灌注樁施工質量有所不足,因此,需要通過使用預制混凝土支撐樁作為其中的樁基礎部分。在前期的地質勘查工作過程中,探測孔之間的間距大小為24m,孔間距大小之間存在較大的起伏情況,同時各樁體之間的長度大小無法進行全面預測,因此在樁基礎的施工配樁工的難度上也相對較大[2]。

        2 高密度電法探測工作原理分析

        高密度直流電阻率法,主要是以巖土導電性能的差異性作為測量工作基礎條件,基于人工所施加的穩(wěn)定性電流場所產生的作用效果,有效獲取地層結構當中傳導出的電流分布規(guī)律情況的一種電力探測工作方式。在最近幾年的發(fā)展過程中,高密度電法在我國各大工程地質勘察工作中應用越來越普遍,主要是調查測定區(qū)域的基巖埋深情況,也是采空區(qū)巖溶、斷裂構造調查工作中的有效方法之一。其中,高密度電法兼具剖面法,與電測深法兩種效果,具有點距更小、數(shù)據收集密度更大,可以有效反映出基層巖體結構的起伏狀態(tài),是現(xiàn)階段比較常用的一種直流電檢測方法之一。通過高密度電法可以有效測定出基層連體結構的界限分布情況,以及基礎巖層結構的物質組成情況,幫助勘察工作人員全面了解施工區(qū)域范圍內巖體結構的電性分布差異性情況,同時了解施工區(qū)域的斷裂構造帶整體發(fā)育狀態(tài),并對一些采空區(qū)域范圍大小進行進一步確認[3]。

        圖1 高密度電法系統(tǒng)結構

        3 數(shù)據采集和分析

        3.1 測量線分布設置

        在施工場地區(qū)域范圍內,通過使用網格狀觀測工作系統(tǒng),總共設置出8條測量線,其中包含東西向總共6條,南北向兩條。

        3.2 數(shù)據收集

        本次項目工程施工現(xiàn)場的地質條件整體相對比較平坦,觀測系統(tǒng)布置主要是以網格形狀為主,為了有效保證項目工程施工的測量精確度,其中所有的測量線在施工條件允許的情況下,需要保證盡可能覆蓋到整個項目工程施工場地,同時在起點與終點的位置需要將其直接延伸到場地的施工邊界位置。在數(shù)據信息采集工作當中,需要將供電電極直接設置在測線的中垂線位置,有效參考電極布置在工作場地區(qū)域內降低環(huán)境因素所產生的影響。為了有效保證電極接地工作條件,通過采取大面積澆水處理工作方法,保證所涉及的參數(shù)信息更加精確和可靠。

        圖2 高密度電法信息收集

        3.3 數(shù)據處理和分析

        電法勘探中電極的極化電位成分是非常復雜的,主要有金屬電極插入地面、金屬表面與土壤之間就會產生接觸電位;地面本身存在自然電位;在通過一定電流時電極與土壤之間、土壤內部發(fā)生離子遷移斷電后離子繼續(xù)擴散,這一系列過程產生各種電位。在數(shù)據信息的收集處理工作過程中,通過使用計算機軟件,有效完成數(shù)據信息的快速提取和編寫,并且對解編數(shù)據參數(shù)進行進一步處理和計算之后,獲取電阻率參數(shù)數(shù)值。通過使用成圖軟件有效繪制出電阻率的剖面圖像,根據電阻率剖面分析功能之后,有效獲取基層巖體結構的深度大小,并且繪制出基層巖體結構的深度平面圖像,在其中標注出基層巖石的等深線位置。通過圖像信息可以看出,基層巖體結構的實際深度,北西方向相對較淺、東南方向較深,局部區(qū)域的地段深度變化幅度相對較大,通過鉆孔取芯法探測之后所得出的數(shù)據參數(shù)信息基本保持相同[4]。

        圖3 信息處理

        3.4 成果應用和經濟效益分析

        根據高密度電法探測工作所得出的最終結論,在本次工程項目施工過程中,配樁長度大小分別為9m、12m、15m、18m、21m、24m、27m7種不同類型的樁體結構,基于基礎巖層結構等深陷位置,對樁體施工進行合理搭配,有效保證樁體施工位置分布的精確性與合理性。配樁精度為3m,其中總共包含樁體結構2866根,其中有效樁體長度達到51,850m,總共施工樁體長度54,000m。通過使用傳統(tǒng)的地質勘查工作方法,為了充分保證配樁的成功率,實際配樁工的精度需要保證在6m左右,同時在有效樁體結構長度不變的條件下,需要保證施工樁長達到63,000m。根據上述工作經驗分析總結之后,可以得出本次工程項目施工中,通過使用高密度電法進行探測,總共累計節(jié)省樁體總長度9,000m,整體的經濟效益表現(xiàn)非常明顯[5]。

        高密度電法探測技術在本次項目工程建設施工當中的合理應用,達到了工程施工單位預期設定的工作要求和標準,同時進一步解決預制樁配樁工作產生的困難問題,以及各種不利性影響因素,可以有效減少大量無效樁體結構的長度,對項目工程施工進度以及施工經濟成本的控制具有非常顯著的提升。通過對該項新型技術的有效應用,實現(xiàn)將項目工程的施工重點和難點問題,轉變成施工中的一項工作亮點,受到項目工程建設施工單位,工程施工監(jiān)理單位,以及其他同行單位的一致好評。

        4 結語

        綜上所述,在一些復雜的地質條件下,樁基礎的施工會存在較大的工作難度,因此對項目工程施工單位提出了更高的專業(yè)要求和標準,由于傳統(tǒng)的地質勘查工作方法,無法滿足樁基礎精準施工的要求。因此,必須要引進更加先進的地質勘查工作手段,保證復雜地質條件下樁基礎工程施工質量和精確性。由此可以看出,高密度電法在地質探測工作中的應用效果非常明顯,在后續(xù)的使用工作過程中會有更加廣闊的推廣價值,對各大中工程項目建設施工提供更好的前期地質條件探測服務,實現(xiàn)項目工程建設單位的更高經濟效益和社會效益。

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