管波探测法在岩溶勘察中的应用

岩溶危害及管波探测法典型工程实例说明一、岩溶危害实例1、广清高速流溪河特大桥广清高速流溪河特大桥，在通车运营十多年后，发现桩基下沉，柱墩向北倾斜，桥面下沉超过300mm，加固处理后暂时通行。

大桥将拆除重建。

主墩处桥面下沉超过300mm主墩处桥面下沉超过300mm2、大连某桥大连某桥，施工过程中，采用冲孔灌注桩基础，绝大部分为端承桩、少量摩擦桩。

下图为现场情况。

勘探阶段已经采用一桩一孔进行逐桩超前钻探，根据超前钻资料设计嵌岩段2.5m。

抽芯两桩，一桩发现桩底存在溶洞。

后委托我院采用跨孔CT等物探方法进行桩基岩溶勘察及安全性检测。

我院对其中的345根端承桩发现存在桩底不完全嵌岩、持力层中发育溶洞、嵌岩段厚度不足等存在安全隐患的桩基64根，占18.6％。

现正在进行加固处理。

下图为其中的39号墩的CT影像，六根桩中只有两根是安全的，其余四根均不安全。

CT影像也说明了岩溶发育的复杂性。

3、广梧高速公路某桥广梧高速公路某桥，施工过程中，采用冲孔灌注桩端承桩基础。

抽芯检测发现持力层中存在溶洞，下图其中一桩。

在抽芯孔中进行管波探测发现桩体直接接触溶洞。

二、管波探测典型工程实例及应用1、广梧高速公路某桥某桩仅仅根据钻孔柱状图（下图中图右柱状图），桩基持力层可选为标高14.64m 以下。

进行管波探测后，发现14.64～9.44为岩溶发育段。

仅仅采用钻孔资料进行桩基设计，本桩必将为部分嵌岩。

如按管波资料设计，桩基持力层选为9.44m以下，桩基就安全可靠。

2、广梧高速公路某桥某桩仅仅根据钻孔柱状图（下图中图右柱状图），桩基持力层可选为标高-0.25m 以下。

进行管波探测后，发现-1.85～-2.75为岩溶发育段，桩基持力层则选为标高-2.75m以下。

3、广梧高速公路某桥某桩仅仅根据钻孔柱状图（下图中图右柱状图），桩基持力层可选为标高46.03m 以下。

其下有厚度为6.9m的微风化基岩。

进行管波探测后，桩基持力层则选为标高31.13m以下。

管波探测在岩溶勘察中的应用研究摘要：管波探测技术为一项新兴技术，其在岩溶勘察方面有着一定应用优势。

但受一些因素的影响，相关工作人员在应用管波探测技术进行岩溶勘测时存在一些问题，导致该技术的作用无法充分发挥，且对岩溶地区工程建设质量造成了直接影响。

因此，本文就管波探测在岩溶勘察中的应用进行研究，旨在为相关工作人员提供参考，以发挥管波探测技术的最大作用，充分了解岩溶地区的地质环境，为岩溶地区工程建设提供保障。

关键词：管波探测技术；岩溶勘察；地质环境引言：在岩溶地区进行工程建设时，需开展科学有效的岩溶勘察工作，以免岩溶发育区的岩土体发生变化，导致上层结构建筑受到影响。

而岩溶勘察涉及到较多内容，且以往的钻探勘测具有“一孔之见”的特点，勘测结果相对片面。

所以，相关专家及学者推出了管波探测法，旨在通过管波发射、采集、分析了解地质情况。

下文就管波探测在岩溶勘察中的应用进行研究，以供参考。

1.管波探测技术概述1.1管波探测技术概述管波探测技术是我国研发的一项新型探测技术，其在岩溶勘察方面有着一定优势。

但在使用该技术探测物理场时，需通过“管波”钻孔方式检测桩基周边地质环境，从而找出不良地貌，如软夹层、溶洞等，为岩溶地区工程建设提供保障。

其原理为：通过管波发射、采集、分析，了解地质情况。

以《岩土工程勘察规范》为依据，相关工作人员在运用该技术进行岩溶勘察时，需确保其勘察深度大于五米且高于3倍桩径。

1.2管波探测装置为保障岩溶勘察工作的顺利开展，相关工作人员需深入了解管波特征、探测区域环境，并以岩土工程勘察规范、管波探测应用要求做好准备工作。

之后，应用发射器装置以振动脉冲的方式进行勘察。

图1 管波探测装置1.3管波探测流程岩溶区工程建设中经常会出现钻孔接入的完整基岩段厚度与规范要求不符的情况，导致勘察结果不够精准。

而管波探测法可通过管波发射、采集、分析了解“完整基岩段”中是否存在不良地貌。

通常情况下，相关工作人员在岩溶勘察中需采用管波探测与钻探互动的方式。

岩溶地区的工程地质勘察相对复杂，常常会受到岩溶发育不确定、具有较强隐蔽性等因素的影响而较困难，勘察的难度较大，严重情况下会引发山体崩塌以及地面塌陷等问题，所以要充分研究岩溶地区工程地质勘察方法，确保该区域地质勘察的准确性、安全性、可靠性。

一、引言我国的很多地区都存在着岩溶地质，这种较为特殊的地质条件在很大程度上限制着建设工程的实施，很多专家学者都对岩溶地区实施了勘测以及研究，了解到了岩溶的发育情况，同时收集到了相应的地质数据，为确保建筑物的稳定安全提供了保证，所以如何更加有效地进行岩溶地区的地质勘察工程成为了勘察人员最为关注的问题。

随着工程项目不断增多，岩溶地区会遇到越来越多的地质问题，工程技术人员需要不断在实践中解决问题并总结经验，发展勘察方法，使得勘察技术得到进一步提升。

二、岩溶地区工程地质勘察方法1.工程地质调查以及测绘此种方法就是通过对岩溶地区的地层岩性、水文情况等内容实施测量和实验，从宏观层面了解岩溶的具体分布以及特点，将其作为基础实施深入的工程地质勘察工作。

此种方法相对简单且实用，可以直观获取野外工程地质资料。

2.工程地质原位测试技术此种方法主要就是通过原位标准贯入试验、动力触探试验等方式确定出溶洞内部填充物、岩溶塌陷堆积物工程地质性质以及地基土承载力等内容。

此种技术措施应用相对简便，并且施工成本低，可以大范围推广应用。

3.遥感技术遥感技术进入到我国已经有几十年时间，其中航空遥感、热红外遥感、地球资源卫星遥感、侧视雷达遥感等是最为重要的内容之一，通过这些技术所具有的重复性好、调查面积大等优势能够在岩溶层组划分、地貌形态构造等方面获取较好成果，可以广泛应用在岩溶地区地质勘察方面。

此技术主要用在大型工程选址方面，而在普通的民用建筑方面应用相对较少。

4.管波探测法此种方法主要就是在钻孔中通过管波实施探测，能够获取孔旁范围内部溶洞、溶蚀裂隙、软弱夹层等不良地质体。

从另一个角度讲，就是通过桩位中心的勘察钻孔进行管波发射，通过对管波反射信号的采集记录来探测整个桩位范围内的岩溶、软弱夹层及裂隙带的发育和分布情况，同时能够对嵌岩桩基桩持力层的完整性实施评定分析。

国家发明专利、自主知识产权广东省建设行业科技成果推广项目管波探测法工程应用典型实例2010年4月管波探测法及其应用实例饶其荣[1]李学文[1]（1、广东省地质物探工程勘察院，广州，510800）[摘要] 本文对管波探测法的主要用途、基本原理、异常特征及其解释进行了介绍，通过多年的实践论证了其在探测岩溶方面的作用。

并重点阐述了，管波探测法在桩位岩溶探测方面具有其他勘察方法无法比拟的优势。

文中还举例论述了管波探测法在滑坡勘察中的应用情况。

[关键词]管波探测法，桩位，岩溶探测，持力层，完整性，滑动面管波探测法是一种孔中物探方法，由饶其荣、李学文在长期从事岩溶勘察的工作实践中发明，于2003年申请、2006年获得国家发明专利（专利号：ZL2325.0）[1]，2007年被广东省建设厅列入“广东省建设行业科技成果推广项目”。

2004年，广东省地质勘查局地质科学研究基金资助了“管波探测法应用研究”项目，项目开展了管波探测的理论、管波对不良地质体的探测有效性、有效探测半径和技术方法的研究[2]。

“管波探测法应用研究”项目，获2006年度广东省地质勘查局地质科技成果一等奖，2006年度广东省科技成果二等奖。

1、管波探测法简介1.1主要用途1）管波探测法主要用于岩溶探测（包括溶洞探测、裂隙探测、软弱层探测等）。

特别适用于大口径嵌岩桩桩位的岩溶探测。

灰岩地区，岩溶发育，存在溶洞、溶蚀、裂隙、软弱夹层等不良地质现象。

嵌岩桩桩端的承载力大，对持力岩层的完整性要求高，特别是采用单桩单柱基础时，更是如此。

根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）的要求，在岩溶发育地区，当采用大直径嵌岩桩时，应进行专门的桩基岩溶勘察，岩溶勘察宜采用工程地质测绘和调查、物探、钻探等多种手段结合的方式进行，勘察点应逐桩布置，勘探深度应不小于（桩）底面以下桩径的3倍并不小于5米，当相邻桩底的基岩起伏较大时应适当加深。

管波探测法有效探测半径约1.0米，可分辨大于0.3米的孔旁溶洞，对溶洞。

管波探测法在岩溶地区施工勘察中的应用摘要：本文主要论述管波探测法在(广西贺州市)岩溶地区的实际应用，并通过实践论证了其在探测岩溶方面作用的可靠性。

并阐述了管波探测法在岩溶地区的应用相比其他勘察方法在施工工期、经济方面的优势。

同时本文还举例论述了管波探测法在岩土工程勘察中的应用情况。

关键词：管波探测法；物探方法；岩溶地区；施工勘察引言随着我国经济的发展、城市的扩容，近年来建筑物逐渐向高层建筑方向发展，基础承载力要求越来越高，高层建筑大多采用桩基础，且绝大部分高层建筑基础采用大直径嵌岩桩基础类型。

而我国岩溶区总面积达363万平方千米，占国土面积的1/3以上。

随着国民经济的发展、施工技术的进步，越来越多的建设项目在岩溶区兴建。

岩溶区建设项目通常使用大口径崁岩桩基础类型，岩溶成为困扰建设方、设计方、勘察方和施工方的主要问题之一。

广西贺州市属于多岩溶地区，其岩溶一般较发育，多属岩溶中等~强烈发育地段，根据《广西壮族自治区岩土工程勘察规范》（DBJ/T45）及《岩溶地区建筑地基基础技术规范》（DBJ45/024-2016)的要求，对于设计等级为甲级的基础或大直径嵌岩桩，根据其基底或桩底面积的大小，应采用钻探进行检测，基底边长或桩径不大于0.8m时，应布置不少于1个钻孔；基底边长或桩径为0.8~1.5m 时，应布置不少于3个钻孔；基底边长或桩径大于1.5m时，应布置不少于5个钻孔。

目前现状许多勘察单位按照“一桩一孔”（一桩多孔）执行，工期长、成本高。

同时由于钻孔直径远小于桩截面及灰岩地区岩面倾斜、溶洞顶底板陡峭、岩面起伏大等客观原因，造成在冲桩施工时出现与地勘资料不符的情况或在桩基钻芯检测阶段发现部分桩端以下持力层与地勘资料不相符，增加了投资、延长了工期。

总之由于岩溶地区工程地质条件异常复杂，按一桩一孔或一桩多孔进行的施工勘察未能完全确保桩端设计范围内灰岩持力层完整性或无临空面。

且当采用一桩多孔进行施工勘察时，钻探工期长，难以保证如期完成勘察任务。

管波探测技术规程条文说明目次1 总则2 术语与符号2.1 术语2.2 符号3 基本规定4 仪器设备和处理软件4.1 仪器设备4.2 处理软件5 现场采集5.1 一般规定5.2 正式采集5.3 采集记录质量评价6 数据资料处理与分析6.1 资料处理6.2分析解释7 成果报告7.1 一般规定7.2 基本内容1 总则1.0.1 本条阐明了制定本规程的目的。

随着技术的进步与不断发展，管波探测技术解决问题的能力不断提高，在国民经济建设中发挥作用越来越明显，并且成为工程勘察、基桩检测领域的重要技术手段。

为了规范管波探测技术方法的工作技术要求，推进管波探测技术的合理使用，保证探测成果质量，提高经济效益，制定本规程。

1.0.2 管波探测法是在钻孔中利用“管波”这种特殊的弹性波，探测钻孔一定范围内地质体的孔中物探方法，在解决桩位岩溶探测方面，具有独特效果。

1.0.3 本条强调在作业过程中要以人为本，遵守岩土工程勘察等相关安全规程及国家现行的安全与劳动保护条例，做到安全生产。

1.0.4本规程是管波探测技术应用的专业技术标准，与岩土工程勘察、质量检测等工作密切相关，因此在实际工作中会涉及到相关的技术标准等。

所以，本条明确规定，管波探测除应符合本规程外，尚应符合国家、行业及广西壮族自治区现行有关标准的规定。

2 术语与符号2.1 术语列出了本规程使用的主要术语。

2.2 符号列出了本规程使用的主要符号。

3 基本规定3.0.1 本条规定了应用管波探测法的钻孔条件。

本条主要强调如下条件：1 管波探测法需要井液耦合。

井液浓度过大将导致管波能量下降、波速降低，影响探测效果。

所以，在进行钻孔管波探测前，必须对钻孔进行清洗，使钻孔的液体比重不应大于 1.2g/cm 在3。

钻孔周边的空洞必须与钻孔内的液体有联系，否则无效。

2，或钻孔井壁不光滑，可能会影响管波探76mm50mm，如钻孔口径小于3 管波探测探头口径一般为测探头在钻孔中的移动，钻孔塌孔、掉块，会卡探测探头。

管波探测在岩溶地区勘察中的应用作者：温庆珍来源：《城市建设理论研究》2013年第34期［摘要］管波探测岩溶是在岩溶地区勘察中应用的一项新技术，该技术在探测桩基范围内比较有效，可供岩溶地区勘察参考，用于指导设计与施工。

［关键词］管波探测岩溶勘察应用中图分类号：P412文献标识码：A1前言广西区内岩溶发育，公路桥梁、工业与民用建筑勘察针对岩溶区多采用一桩五孔进行勘察，如此已经可以满足规范要求。

可鉴于岩溶发育的差异性，在岩溶发育区，往往查不清钻孔周边一定范围内的岩溶发育情况，给施工带来许多麻烦，有时甚至是灾难性的。

因为岩溶地区都是嵌岩桩，桩径较大，如公路一般为1.5～2m,特大桥有时甚至达到2.5m，钻探孔径一般为0.075m，钻孔反映的是钻孔直径范围内的岩土分层情况，虽然比较直观，但一般不能直接反映钻孔直径以外的地质情况，钻孔直径以外的地质情况主要根据岩芯和工程经验进行判断，很难反映整根桩范围的岩溶情况。

因此岩溶地区施工往往纠纷不断，也是施工单位向业主索赔最多的项目。

管波探测法目前是最新的孔中物探方法，能探测到以钻孔中心为圆心，半径为0.75～1.2m 的圆柱状空间岩溶发育情况，也就是在灰岩地区，能探测孔中、孔旁溶洞边界或软弱夹层，尤其是钻孔不能揭露的地段，用于指导桩基设计与施工。

2探测原理仪器采用国产HX-GMM-S50C型致震源作为管波发射震源，美国Geometrics公司生产的StratView R48浅层地震仪作为采集记录仪器。

利用管波在传播过程中，在存在波阻抗差异的界面处会产生透射和反射原理进行岩溶研究与分析。

反射波的振幅按公式进行计算。

A0为入射波的振幅，R为界面的反射系数，Z1、Z2为界面两侧介质的波阻抗。

当岩层中不存在波阻抗差异界面或界面两侧差异不大时，管波扫描剖面只有直达波组，无明显的反射波组；当岩土层中存在明显的波阻抗差异界面时，管波扫描剖面除存在明显的直达波组外还会产生明显的反射波组，即剖面中的倾斜波组。

管波及其工程应用李学文饶其荣广东省地质物探工程勘察院,广东广州510800下载提示：如您是付费会员，请点击付费下载；如您是非注册会员，请点击免费下载。

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文章摘要:介绍了管波的激发、传播机理及在工程方面的应用.管波探测法用于探测钻孔孔旁一定范围内的洞穴（土洞、溶洞）、软弱夹层等不良地质体的存在及分布情况效果较好. (共4页)文章关键词:管波工程勘察不良地质体钻孔探测文章快照:反射管波视速度稳定，随距离的衰减很慢。

(2)管波探测法解释的孔旁溶洞，大部分在钻孔中证实。

未经证实的，亦发现钻孔中有漏水、裂隙发育、岩芯破碎等孔旁存在溶洞的迹象。

4．2高架桥地基勘探高速公路的高架桥位于广州市西北郊，地处灰岩地区，基岩面起伏大，场区存在溶洞，基岩中含软弱夹层。

设计单位在一桩一孔超前钻的基础上，开展管波探测法，探测桩底岩溶和软弱夹层。

图5为其中ZK12a孔的柱状图及探测结果，钻孔于高程一5．45m 处人岩，至高程一13．16m终孔，ZK28孑L声波扫描剖面图4某桩内4孔的柱状图及部分钻孔的管波探测时间剖面物探与化探29卷钻孔柱状图。

1。

lIlI-2．O[I，f!j】一’：l圈目Ij目叫目l。

』I目。

图5ZK12a子L的柱状图及探测结果钻孔内岩石完整，未发现溶洞。

在管波探测时间剖探测法具有精度高、异常明显、分辨能力强、工期短、面中的一2．5m处(位于土层内)、一5．5m处(基岩仪器设备投资少、探测费用低等优点。

面附近)和一9．0m附近均发现明显的反射管波，其目前，管波探测法对孔旁洞穴的探测尚未解决中一9．0m附近的能量很强。

根据管波探测法解孔旁溶洞位于钻孔的哪个方位及孔旁洞穴到钻孔的释，该处孔旁岩溶发育，岩溶顶底界面高程为一8．46距离等问题。

对于方位问题，于基桩持力层的选择m、一9．46m。

基桩施工证实了溶洞的存在。

意义不大。

至于距离问题，估计可通过改变管波频5结语管波的探测机理及工程实例说明管波探测方法是有效的，可在抽芯钻孔中利用管波探测法检测桩身缺陷。