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摘要：通過綜合物探技術和三維激光探測技術，對樁側和樁端的重大地質災害源進行了精確探查，對巖溶、裂隙等地質災害源進行了定位、定量精細化探查，同時對超前鉆、物探等勘察結果進行了驗證，有利于避免超前鉆“一孔之見”的弊端，從而解決了單一物探探測解譯誤差大的缺陷，為巖溶區隱伏溶洞處治、樁基施工和設計提供了重要依據。

關鍵詞：巖溶；綜合物探；三維激光探測

巖溶地貌又稱喀斯特地貌［１－２］，巖溶區地基易受力不均勻從而引發沉降變形的不均勻，甚至發生塌陷，造成不可挽回的破壞，對施工安全、質量、工期影響很大［３］。中國是一個巖溶大國［４］，施工前進行地質勘探，充分了解地質條件，進而提前制定施工計劃，預防樁基施工病害，提高施工效率，節約成本。跨海青特大橋，橋址區域為大理巖，發育溶蝕現象，多為溶孔、溶隙，揭示溶洞洞高０．４～４．６ｍ，無填充或全填充硬塑狀粉質黏土及碎石土，遇洞率３４．０４％，線溶率１．８２％～５６％，綜合分析為微弱發育～弱發育。本文運用綜合物探技術和三維激光探測技術對橋址的地質條件進行了探測，由多個結果相互印證，克服了單一物探方法的多解性，提高了探測結果的可靠性［５－６］。

１巖溶綜合物探方法及成果

１．１地質雷達探測

地質雷達也稱探地雷達，是利用頻率為１０６～１０９Ｈｚ的無線電波來確定地下介質的一種地球物理探測儀器，在工程地質勘察、公路工程質量檢測等眾多領域被廣泛應用。對３７３＃至萊方臺之間的橋墩（限于農田場地條件３７６＃未做）地基進行了地質雷達探測，并參考地質勘察結果對個別橋墩加強探測。探測結果為：３７４＃墩、３７５＃墩、３７７＃墩、３７９＃墩、３８３＃墩均有巖溶發育現象，特別地，在３７５＃墩發現存在多處巖溶發育，推測下方巖溶發育比較強烈。

１．２瞬變電磁探測

瞬變電磁探測具有體積效應小，方向性強，縱橫向分辨率高，對低阻體反應靈敏，施工快速等優點，可以廣泛應用于各種工程物探中，是解決含水層富水區探測、工程水文地質問題的理想探測手段。采用瞬變電磁法進行探測時的整個測區面積大小為３００ｍ×１２ｍ，包含１１個承臺，每個承臺尺寸為１１ｍ×７ｍ，并設置了３條測線。由探測結果推測，３８３＃墩及３７３＃墩附近區域可能發育溶洞，且溶洞內不含水或含少量水；若存在發育溶洞的情況，也幾乎是不充填或者砂石泥土充填。

１．３跨孔電阻率ＣＴ探測

跨孔電阻率是一種陣列式勘探方法思想，電極變換方式較常規電法豐富，數據采集方式是分布式的，在野外測量也可實現數據的快速和自動采集。測試結果經處理可以得到關于視電阻率等值線圖或真電阻率反演剖面等各種圖示結果。跨孔電阻率ＣＴ探測一次可以完成縱橫二維勘探過程，所以觀測精度較高，數據采集可靠，具備較好的成像功能。，數據采集可靠，具備較好的成像功能。采用跨孔電阻率ＣＴ探測時每個探測橋墩共設４個鉆孔（４個鉆孔以橋墩為中心），呈矩形分布，每組共設有６條測線。以３７５＃墩部分測線探測結果為例進行介紹，基于電阻率的分布情況，推斷兩孔之間區域巖溶裂隙發育。

２三維激光掃描探測

２．１三維激光掃描的探測過程

溶洞自動激光掃描系統的探測器利用地表的鉆孔下放至溶洞內部，迅速而安全地對溶洞進行三維激光掃描。激光探測器直徑為６０ｍｍ，一般情況下，用于下放探測器的鉆孔直徑要求不小于７０ｍｍ。受設備主電纜及鉆孔跟蹤桿件的承載力限制，探測器沿鉆孔下放的最大深度為３００ｍ。完整探測過程如下。１）測量地表鉆孔的孔口坐標和鉆孔跟蹤桿件架的方位角，將其輸入到控制軟件中。２）下放探測器并記錄鉆孔跟蹤數據。鉆孔跟蹤桿件每下放１ｍ或２ｍ讀取一次鉆孔跟蹤數據，直至到達理想掃描位置，可實時觀察鉆孔內部情況，如圖１所示。３）激光掃描。須選定掃描模式和合適的步幅增量。若溶洞體積巨大或中間有障礙物，可設置兩個鉆孔進行探測。在１００ｍ范圍內，操作人員可利用無線網絡進行遙控操作和監視，最終生成溶洞點云數據，完成掃描。４）合成鉆孔跟蹤數據和溶洞點云數據。掃描完成后，將獲得的鉆孔下放跟蹤數據以及溶洞三維點云數據合并，最終得到完整的溶洞探測數據。

２．２原始掃描點云數據導出

通過探測得到的原始點云數據經過空區激光自動掃描系統處理軟件處理后得到探測孔的原始點云。原始點云數據可以采用數字處理軟件進行處理和編輯。鉆探孔激光掃描基礎數據以萊方臺為例，樁基探測孔以４９號樁為例。原始點云數據圖２自左至右依次為點云俯視圖、點云正視圖（南北向）和點云側視圖（東西向）。

２．３點云數據處理

受外界因素影響，最終的掃描點云數據會出現無距離點和壞點；“中間介質點”現象也會造成點位的偏移。采用“濾掉掃描中單個明顯壞點”的方法進行點云數據處理，即濾掉超過工作區域固定空間范圍的噪聲點，相鄰兩點距離超過某可信值的失真點。邊緣點在掃描線上與前后兩點連線的夾角小于某可信值也為失真。合理的探測位置對準確探測溶洞實際邊界至關重要。形態復雜的溶洞要設法進行多點探測，再將數據拼接形成完整的溶洞點云數據。多點掃描數據拼接就是將多次掃描的三維點云數據置于一個公共的坐標系下。

２．４溶洞三維模型構建

溶洞三維模型的建立是整個模型建立過程中最重要的部分，通過建立溶洞三維模型，可以實現溶洞的三維可視化，形成三維直觀的可視化模型。建立溶洞三維模型后，可以計算溶洞總體積，計算任意分層的體積，并在任意方向上產生剖面。萊方臺溶洞三維實體模型如圖３所示（自左至右依次為模型俯視圖、模型正視圖（南北向）和模型側視圖（東西向））。

２．５溶洞三維激光探測成果輸出

萊方臺、４９號樁、３７５＃墩和３７９＃墩都存在溶洞發育現象，且有向四周延伸的趨勢，有流動水沖刷痕跡。其中萊方臺處溶洞的最大延伸長度約為１．６ｍ，最大體積約為０．５５ｍ３；４９號樁處溶洞的最長延伸長度約１ｍ，最大體積約０．９７ｍ３。

３結論

濰萊高鐵跨海青特大橋橋址區域勘探范圍內緩坡地段局部上覆第四紀全新統沖洪積層粉質黏土及中砂，局部分布第四紀全新統人工堆積層雜填土，下伏晉寧期花崗巖。綜合分析巖溶微弱～弱發育，３７５＃墩及萊方臺區域強烈發育，萊方臺地基有無填充溶洞，溶洞高約０．６ｍ，長約１．６ｍ，且有向周邊延展趨勢。其他多為碎石及泥土填充型溶洞，巖石完整性差，其他橋墩地基大理巖裂隙、溶蝕發育，局部呈蜂窩狀，有流水沖刷跡象，巖石完整性差，施工時應注意。

作者：溫登欽 白繼宏 王培森 巴興之 單位：山東鐵路投資控股集團有限公司 中國建筑土木建設有限公司山東分公司 山東建筑大學土木工程學院 山東大學齊魯交通學院