劉練兵

(湖南省電力勘測設(shè)計院，湖南 長沙 410007)

某特高壓直流輸電線路湖南段A65塔位于湘西龍山縣境內(nèi)一北東向山脊，海拔高程在1050m～1100m之間，屬中山峽谷地貌。植被多為松、杉、雜木等。塔位附近大片出露寒武系白云質(zhì)灰?guī)r，中厚層，局部薄層或巨厚層，表面溶溝、溶槽較發(fā)育。

A65塔B腿基坑開挖過程中發(fā)現(xiàn)溶洞，經(jīng)現(xiàn)場勘驗，得出結(jié)論，B腿存在溶洞，且較遠處懸崖上發(fā)育的溶洞也可能延伸至塔位的下方。如果情況屬實，可能涉及到改線，經(jīng)濟損失巨大。為了查清巖溶發(fā)育情況，避免不必要的浪費，確定采用綜合勘察手段，查清巖溶發(fā)育情況。

1 高密度電法

本次高密度電法共布置剖面3條，每條長100m～120m，測點間距2m，主要用來查明A65塔附近沿線路前進和垂直方向的巖溶發(fā)育情況。

G1－1'高密度電法剖面平行線路走向布置，靠近A腿、B腿，測線起點位于塔基西側(cè)的懸崖邊，終點過B腿至東側(cè)100m。對測量數(shù)據(jù)進行處理分析見圖1，在B腿附近，淺表發(fā)育溶槽，但深部基巖完整。在剖面的62m～70m處，即距B腿約40m遠處，表現(xiàn)為兩側(cè)高電阻率，中間低電阻率，解釋為溶蝕通道。

圖1 G1－1'高密度電法剖面成果圖

G2－2'剖線位于G1－1'南側(cè)，并與之平行，間距10m，圖形與G1－1'基本相同，較好地印證了G1－1'圖成果。

G3－3'高密度電法剖面垂直線路走向，靠近B腿、C腿，測線起點位于塔基B腿北側(cè)約30m，終點過C腿南側(cè)76m。對測量數(shù)據(jù)進行處理分析見圖2，在剖面32m左右，即B腿附近，淺部發(fā)育有溶蝕裂隙，根據(jù)現(xiàn)場測量B腿土洞發(fā)育方向，推測為土洞，深部基巖完整。

圖2 G3－3'高密度電法剖面成果圖

2 淺層地震剖面法

本次淺層地震法共布置剖面5條，每條長20m～30m，測點間距1m，偏移距10m，疊加15次，主要用來查明A65塔A腿、B腿、C腿、D腿附近巖溶發(fā)育情況。其中部分測線與高密度電法剖面重合，形成相互印證。

A腿、B腿、C腿、D腿地震映象剖面成果表明，除靠近B腿的D2－2'和D3－3'剖面反映有溶蝕裂隙外，其它三條腿基巖整體完整，無明顯溶蝕發(fā)育現(xiàn)象。圖3為D3－3'地震映象剖面

圖3 D3－3'地震映象剖面圖

D3－3'淺層地震剖面靠近B腿，與G1－1'高密度電法剖面重合，長21m。該剖面基巖少量出露，上部為粘土，剖面波形向軸相對連續(xù)，分析認為是基巖與粘土的反射界面。剖面K3＋7附近為B腿，該處反射波形向下拉，為淺部溶蝕裂隙反映，深部無明顯高頻多次波反射，基礎(chǔ)下部同向軸相對連續(xù)，分析認為巖體完整，無巖溶發(fā)育現(xiàn)象；剖面K3＋17附近出現(xiàn)同向軸錯斷、高頻多次波反射，分析解釋為是溶蝕裂隙。該成果與G1－1'高密度電法成果基本一致。

3 工程地質(zhì)測繪

根據(jù)現(xiàn)場勘察和施工記錄，A65塔基根開16m，基坑直徑1.2m，坑深均在8.0m左右。A腿、C腿位于巖體裸露區(qū)，坑內(nèi)巖體較完整，圖4為A腿基坑照片。B腿、D腿位于溶槽，槽寬2m～4m，D腿側(cè)淺，槽深僅2m，其下為白云質(zhì)灰?guī)r，開挖時巖體較完整，已澆注。

B腿側(cè)溶槽深，B腿基坑4m以下南西側(cè)發(fā)現(xiàn)不規(guī)則空洞，6.0m往下消失，再挖至8.2m時底部坍塌?；臃秶鷥?nèi)空洞已原貌難尋，僅存南西側(cè)空洞仍保持較好，其長軸方向為溶槽發(fā)育方向，指向D腿，電光看不見遠處，也無法用硬長棒探測其深度，兩側(cè)受溶槽的限制寬度較小。在可以看見的距離，空洞最寬處1.0m，其余多在0.2m～0.4m，高度一般在1.0m～2.0m，只在坑壁處有垮塌，現(xiàn)已壘砌部分塊石。另坑壁局部見白云質(zhì)灰?guī)r孤石或石

圖4 A腿洞相片

分析B腿空洞成因：第一，雖然塔位附近白云質(zhì)灰?guī)r露頭，且較完整，但B腿處于溶槽，且空洞發(fā)育于土體之中，定名為土洞應(yīng)較合理，定名為溶洞則有失偏頗。第二，根據(jù)水文地質(zhì)條件，結(jié)合目前地下水位在基巖面以下深度大于50m，分析該土洞應(yīng)屬地表水侵蝕形成。受地表水對巖體的表面溶蝕作用，溶蝕現(xiàn)象首先沿巖體層面和優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面方向進行(巖層產(chǎn)狀115°∠15°，優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面283°∠77°，見圖5)，使溶槽、溶溝大致沿該系列結(jié)構(gòu)面方向排列(N20～40°E)。由于風(fēng)化殘積，溶槽中土體厚度加大，地表水只能沿上覆土層中的裂隙、生物孔洞和石芽邊緣等通道滲入地下，對土體起著沖蝕、淘空作用。并將淘蝕的細小顆粒沿基巖裂隙或土巖結(jié)合面帶走，日積月累，形成土洞。

圖5 層面及優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀

按照現(xiàn)場土洞的展布方向和發(fā)育情況，土洞被嚴(yán)格限制在寬2m～4m的溶槽之內(nèi)(圖6)，發(fā)展空間有限，離其余三腿的距離較遠，不會對其余三腿的穩(wěn)定和受力造成影響。另外，土洞的發(fā)育應(yīng)主要集中在前期構(gòu)造強烈上升期，現(xiàn)在屬于構(gòu)造相對平穩(wěn)期，且土洞位置地處山脊，匯水面積和下滲水量均極大縮小，土洞的發(fā)育已進入停滯期，進一步擴大的可能性極小。

其次，關(guān)于遠處巖壁上的溶洞是否延伸至塔位下方的問題，參見A65塔位綜合地質(zhì)圖(圖6)。先進行工程測量，測繪出塔基及附近地形圖，再采用手電、皮尺、羅盤等工具在溶洞內(nèi)測量其發(fā)育延伸方向，并對朝塔腿方向發(fā)育的溶洞進行詳細測量，至不能進人為止，往前規(guī)?？s小，以寬張裂隙為主。在室內(nèi)，將測量所得長度、傾角及方位角進行校正后，根據(jù)相對位置關(guān)系放到塔基地形圖上。推測其延伸方向與現(xiàn)場測量的巖體優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面走向基本一致。這一結(jié)果與物探測試成果呈現(xiàn)良好的一致性，溶隙通過位置距A65塔最近處大于40m，不會對塔位基礎(chǔ)造成影響。

圖6 綜合工程地質(zhì)圖

綜上所述，高密度電法、淺層地震剖面法和工程地質(zhì)測繪法的成果均反映，A65塔位處地基穩(wěn)定，淺層巖溶不發(fā)育，僅B腿處土洞需進行處理。

4 鉆探驗證

B腿基坑已挖至8.2m，在其上搭鉆架進行鉆探，8.2m～9.4m一鉆到底，土質(zhì)疏松，似浮土，應(yīng)為開挖基坑時土洞塌方所致，9.4m～19.7m為白云質(zhì)灰?guī)r，中風(fēng)化，中厚層為主，巖體較完整。鉆探過程中無回水，推測回水主要沿土巖結(jié)合面或?qū)用媪髯?。鉆探成果也反映B腿基坑下無影響塔基穩(wěn)定的溶洞存在。

綜合施工記錄、物探、地質(zhì)測繪、鉆探情況，復(fù)原B腿基坑工程地質(zhì)條件如圖7所示，虛線為開挖前土洞推測線。

圖7 A65塔B腿地質(zhì)復(fù)原圖

5 工程治理建議

第一，建議設(shè)計將該塔位處B腿基礎(chǔ)改型為樁基，基礎(chǔ)全斷面進入中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r不小于2m。如基坑范圍內(nèi)仍存在小的溶蝕裂隙等，可將其中裂縫清底干凈并回填碎石混凝土封底，可確保塔基安全。

第二，土洞范圍內(nèi)4m～9.4m側(cè)壁摩阻力適當(dāng)折減。另開挖洞壁因長期暴露和日曬雨淋，可能已經(jīng)松動，建議基坑護壁后再行施工，確保人身安全。

第三，塔基附近植被護面，塔基周圍做好地表水的截流、防滲、堵漏等工作，杜絕地表水滲入土層，杜絕土洞繼續(xù)發(fā)育和發(fā)展。

采取如上措施進行設(shè)計修改后，施工驗槽表明，勘測成果較好地反映了現(xiàn)場實際情況?，F(xiàn)線路已運行一年半，安全狀況良好。

6 經(jīng)驗總結(jié)

第一，巖溶勘測應(yīng)以工程地質(zhì)測繪為主，配合各種物探手段相互驗證。譬如本例，在高密度電法、淺層地震剖面法和工程地質(zhì)測繪法均能夠相互驗證的情況下，可以確定綜合成果滿足質(zhì)量要求。

第二，充分利用各種測量手段提高工程地質(zhì)測繪精度。譬如本例，實際上遠處巖壁上溶洞距離塔基很遠，不會對塔基穩(wěn)定造成影響。

第三，熟悉各種不良地質(zhì)現(xiàn)象的定義、形成過程、處理措施等。防止基坑檢驗時將土洞誤判為溶洞，增加了施工勘測工作量。

第四，處理類似的工程問題應(yīng)在具有豐富實踐經(jīng)驗的工程師指導(dǎo)下完成，并制定經(jīng)濟合理、安全可靠的處理措施。

[1]編寫組.工程地質(zhì)手冊(第四版)[K].北京：中國建筑工業(yè)出版社 2006.