桥梁桩基地下岩溶探测技术课件.ppt

提 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2016年4月,提 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 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,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,施工条件,施工工艺、整治措施等,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,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,桩基础施工安全,施工条件,施工工艺、整治措施等,精度、探测方式等,地下情况不明,卡钻,重锤掉落,泥浆漏失,孔壁坍塌,背景及必要性,提 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,地面地质调查法,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；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,装备,地面地质调查法,地面地质调查法,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。,地面地质调查法,钻探法,钻探原则：一桩一孔，桩径大于1.5m需三个以上钻孔；在弱、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34倍桩 径；钻孔揭示溶洞高度大于5m，需进行补孔。,地面地质调查法,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,地面地质调查法,提 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,地球物理探测法,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,地球物理探测法,岩溶物探手段,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。,地球物理探测法,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,地球物理探测法,高密度电法,硬件构成,工作原理,地球物理探测法,高密度电法,现场探测,工作流程,现场探测,地球物理探测法,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。,地球物理探测法,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。,地球物理探测法,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。,地球物理探测法,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400m,地球物理探测法,CT层析法,硬件构成,工作原理,地球物理探测法,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。,地球物理探测法,CT层析法,内业处理及二维图像,地球物理探测法,CT层析法,借助计算机层析成像法进行三维图像反演,地球物理探测法,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,地球物理探测法,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,地球物理探测法,地质雷达,硬件组成,地球物理探测法,地质雷达,探测原理示意图,地球物理探测法,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。,地球物理探测法,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,地球物理探测法,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。,地球物理探测法,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。,地球物理探测法,管波测量,发射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。,地球物理探测法,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,地球物理探测法,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,地球物理探测法,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。,地球物理探测法,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、解译地下水补给、径流、排泄条件,追索地下河踪迹等。,地球物理探测法,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 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,地球物理探测法,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。,地球物理探测法,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。,适用于洞体尺度相对于桩径不大的小溶洞,地球物理探测法,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,地球物理探测法,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,地球物理探测法,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,地球物理探测法,桩基岩溶处治技术,片石抛填,钢护筒跟进,地球物理探测法,桩基岩溶处治技术,岩溶钻孔灌浆,提 纲,谢 谢！,