摘要：工程地质勘察中物探方法和钻探方法各有优点，但在实践中发现，这两种方法在单独应用时总会出现各种问题，不能达到预期的勘察效果，而将物探和钻探方法相结合，综合利用往往能取得即快有准确的勘察效果。本文以公路桥梁勘察实例分析，介绍了在公路桥涵勘察中采用的物探方法原理、分析及资料处理，并结合工程实例介绍了物探和钻探方法相结合利用在公路桥涵勘察中的应用效果。
关键词：公路桥涵勘察 地质钻探 陆地地震映像法 海上地震法
公路桥涵勘察的目的是为拟建桥涵构造物场地查清地下岩土体分层，包括构造断裂带、地下水等的物理力学性质、赋存状态、分布特征等工程地质条件，为桥涵构造物设计施工提供准确详实的地质依据。目前主要的勘察方法有钻探、槽探、探井、物探、静力触探等，其中因钻探资料具有直观、可靠的特点而使钻探方法成为最常用的勘察手段，但在复杂地质条件下，需要的钻探工作量较大，工作效率低。物探方法在近些年来经过大力发展，积极应用先进的技术和设备，可以对地下岩土体的形状、规模、分布情况等进行较精确的调查，但无法提供直观、可靠地岩土层参数及不良地质构造的准确数据。针对这种情况，在勘察工作中将物探与钻探方法有效得结合起来，以此来提高工程勘察的工作效率，保证资料的可靠性，提高工程勘察质量。
大东港疏港高速公路疏港大桥为横跨跨鸭绿江支流的大型桥涵构造物，主跨最大跨径80米，在初步设计阶段根据钻探资料发现桥位区存在大型断裂构造（鸭绿江断裂），且断层破碎带影响区边缘位于桥梁主跨桥墩附近，对设计桥梁的稳定性影响较大。
1 桥位区工程地质特征
疏港大桥位于丹东市东港市，为大东港疏港高速公路的重要组成部分，桥梁全长983米，分左右两幅，为双向四车道高速公路，单幅宽11.25m，孔跨40m~80m，其中主跨最大跨径80米。桥位区地貌为冲海积平原，地势平坦开阔。桥位区横跨西南航道，地势稍有起伏。
桥位区地处滨海滩涂和海岸，第四系地层沉积类型为冲积、坡积，岩性为回填土、粉质粘土、淤泥质土、粉砂、细砂、卵砾石，第四系松散层总厚度一般为53~63米，下伏基岩为碎裂岩和变粒岩。
桥位区位于位于中朝准地台胶辽台隆的南部，总体较稳定。区内构造变形作用较为强烈，断裂及褶皱构造发育。根据《中国地震动参数区划图》，桥位区地震基本烈度为Ⅷ度，地震动反应谱特征周期为0.35s，地震动峰值加速度0.20g。桥位区内断裂构造十分发育，根据初勘阶段发现的断裂为鸭绿江断裂带，走向北东，主断裂构造宽约50-200m，倾向SE，局部倾向NW；该组倾角相对较陡，一般60-80°。
2 桥位区物探及钻探工作布置
桥梁主跨处位于主航道内，最大水深大于15米，且有渔船频繁进出；两侧桥墩多位于滩涂区，受潮汐影响，现场钻探施工条件较困难，且钻探施工成本较高。施工图阶段该桥位区改线，改线后对桥位区隔墩布置勘探点，断层构造带影响边缘处逐墩布置勘探点，以查明桥位区断层构造带影响范围；同时对桥位区采用EH4、陆地地震反射波法、海上地震法等物探方法，主要钻孔进行孔内波速测试，进一步查明断层破碎带的分布及影响范围，将物探与钻探方法有机的结合利用，详细查明桥位区的工程地质特征。共布置钻孔21个；物探侧线13.6km，其中EH4共1.80km，陆地浅震法共1.05km，海上地震10.75km；波速测试孔17个。
3 工作方法及技术要求
该桥位区地下水为海水，电阻率极低，由于受低电阻率屏蔽影响，普通电阻率法探测深度将受很大影响，该桥位区第四系地层较厚，基岩破碎，桩基础持力层较深，物探需要探测的深度较大。综合考虑上述因素，确定本次物探工作方法为音频大地电磁法（EH4大地电磁法）和浅层地震法。
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勘探方法主要为现场工程地质调绘、钻探、原位测试以及室内岩土试验。钻探使用GJ-150型工程钻机，泥浆护壁，钻进至碎裂岩后采用双管单动岩芯管钻探工艺，对强风化碎裂岩取芯，查明断裂构造带内存在的断层泥，且对断层泥进行C14测定，查明断层带形成时期。
4 工作成果分析
由钻探成果分析，该桥位区地层上部主要为粉细砂、粉砂与粉土互层等，厚度一般28.0-30.6米，下部为密实状态卵石层，厚度一般21.7-32.2米，下伏强-中风化变粒岩（灰黄色）和强风化碎裂岩（灰黑色），基岩面埋深一般54.0-60.7米。中风化变粒岩多呈灰黄色，粒状变晶结构，条带状构造，岩芯呈柱状，岩质坚硬，锤击声脆；强风化碎裂岩多呈灰黑色，碎裂结构，块状构造，岩芯呈碎石状，主要矿物成分为方解石等，锤击易碎。采用双管双动岩芯管钻进取芯较好，多呈柱状，存在明显断层泥，岩芯失水后自动碎裂。钻孔GZK158和GZK159中揭露岩性明显不同。
由物探成果分析，本次EH4法由于受海水低阻屏蔽影响，EH4法水平及垂直分辨率很低，所测结果与地质钻探结果吻合不好，没有达到地质要求，故仅作验证用。本次工作陆地浅震采用地震映像法和反射波法，东港大桥陆地浅震映像法、浅震反射波法剖面图，剖面图显示第一层为粉质粘土及粉细砂层，平均波速785m/s，深度在30-33m，第二层为卵石层，速度在1200m/s，地震剖面反映的深度大于钻探剖面基岩埋深，说明下伏基岩有一定的风化程度，波阻抗界面变深，陆地浅震剖面反映地层层位与钻探资料吻合较好，所测剖面范围内未发现基岩断裂构造显示，基岩埋深较稳定。
在垂直于河道的剖面上，剖面质量与水深变化有很大的关系，在水深最大的河道中间部位，反射波穿透超过100ms（80m以上），海底反射面与直达波能很好地分开，而在水深较小的河道两侧部位，海底反射面与直达波难以区分，沉积层内部反射幅度小，50ms以下往往出现空白反射区，结合钻孔资料，推测与厚度近10m的粉砂（或细砂）与粘土的互层有关，该层可能吸收了地震波的大部分能量，而在中心航道由于该层缺失，因此剖面的穿透性较好。平行于河道的剖面都沿着水深最大的中心航道完成，因此剖面质量良好，穿透较深且反射界面较清晰，特别是在设计的桥址轴线两侧近200m范围内剖面质量很好。在地震剖面上，断层主要表现为反射波相位同相轴发生错断，发生零乱或出现空白带，以及绕射波和断层发射波等异常波的出现等。在C-6地震剖面1385-1395炮、A-3地震剖面965-975炮附件均出现反射波同相轴不连续、反射零乱的现象，分别推断为断层断点2和断点3。结合钻孔资料，推断出断点1。根据断层断点的分布，大致可以确定断层的走向。
5 结论
本次勘探工作区地形条件变化大，海陆交互，给钻探机物探工作造成极大困难，陆地物探工作大地电磁法由于受海水低阻屏蔽影响，效果欠佳，但结合钻探资料，在陆地物探成果中发现物探异常，推测为基岩断裂构造，其它测线所测剖面范围内未发现断裂构造异常。海上地震横剖面由于水深太浅，对测试结果有一定影响，综合分析物探资料并结合钻探资料推测出北北东向断裂构造，编号为F1，构造倾向北西，倾角70~80°，与钻探揭露的断层分布位置、产状信息基本相符，互相验证，很好的保证了地勘资料的可靠性，提高了该桥工程勘察质量。
各种物探方法及钻探方法都有其适用性和局限性，针对具体的勘察任务，根据具体情况，选择合适的物探和钻探方法，结合起来对比分析，综合利用，从而达到提高桥涵勘察质量并保证地勘资料的可靠性。
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论文作者:沈俊海
论文发表刊物:《防护工程》2019年第4期
论文发表时间:2019/5/28
标签：物探论文; 剖面论文; 断层论文; 方法论文; 基岩论文; 桥涵论文; 反射论文; 《防护工程》2019年第4期论文;