这是60年代初发生的事: 河的两岸,铁路路基正在一天天地增高,连结两端的铁路、横跨河滩的桥即将要开工。这座桥原设计全长64m,设5个桥墩,相邻两桥墩上架一榀16m的钢筋混凝土梁共四孔(见图1b),桥墩的基础将穿过河滩上的泥砂层,落在坚实的基岩上。桥墩施工前,在设计的一个桥墩位置上打钻,发现基岩中溶洞发育。在另一个设计桥墩位置上又钻一孔,又发现基岩中岩溶发育。实际上,中间的三个桥墩的设计位置,都落到了岩溶发育的灰岩上。
河的两岸,铁路路基正在一天天地增高,连结两端的铁路、横跨河滩的桥即将要开工。
这座桥原设计全长64m,设5个桥墩,相邻两桥墩上架一榀16m的钢筋混凝土梁共四孔(见图1b),桥墩的基础将穿过河滩上的泥砂层,落在坚实的基岩上。桥墩施工前,在设计的一个桥墩位置上打钻,发现基岩中溶洞发育。在另一个设计桥墩位置上又钻一孔,又发现基岩中岩溶发育。实际上,中间的三个桥墩的设计位置,都落到了岩溶发育的灰岩上。
在岩溶发育的灰岩上是不能建桥墩的。怎么办?
是继续在原设计的桥位上建桥呢,还是废掉已快建好的大段路基,另选桥位?如果在原桥位继续建桥,下面岩溶发育,桥墩往何处放?若废弃已成路基改线,损失何止千万元,而且桥移到何处,是否可避开岩溶?也还是个未知数。方案定不下来,施工队伍停止了施工,设计人员和领导更着急。
众所周知,在有地表覆盖地区岩溶的探查是十分困难的,因为地表地质调查看不穿覆盖层,在这种情况下布置钻孔具有盲目性;沿桥位线路剖面每隔几米打一孔钻,也是个办法,但这需要打许多钻孔。为尽快地查明岩溶的分布,这正是物探大显身手的场合。物探队伍被马上调上来了,受命用最短的时间查明设计桥位下基岩的情况。
人们选用了最快的物探方法之一——电阻率法。这种方法的基础是,不同的岩石和土壤,具有不同的电阻率(导电性),在地面上测 量出不同地方一定深度的电阻率,就可以判断岩石的种类和状况,并计算出它们的埋深。完整的石灰岩电阻率特别高,而岩溶发育的石灰岩则电阻率大大降低。因此,可以根据所测得的电阻率将基岩划分成电阻率高低不同的区块,从而探查出基岩中岩溶发育及不发育的区段。测量的方法也比较简单:将一些电极(铁棒和铜棒)打入地表的土中,通过其中一些电极向地下通电,并用仪器测量另一些电极的电位差,就可以计算出各测点处反映一定深度的岩石导电性的“视电阻率”值。
在这里,仅经过3天的野外测量,就查明了基岩中岩溶的分布规律。
图1a是该测区的视电阻率平面等值线图。它反映了基岩表层不同部位的导电性能。图中斜线所示部分是基岩电阻率低的区段,它们的视电阻率都低于200Ω·m,表示是岩溶发育的石灰岩。这是因为岩溶发育的石灰岩被溶蚀得千疮百孔,还发育了一些溶洞,裂隙和溶洞中从充满了低电阻的泥和水,至使电阻率降低,将图 1a和图1b相比较还可见,原设计的中间3个桥墩,包括河中的一个在内,刚好都在岩溶发育地段中。而在两个岩溶发育的区段中间,恰有一段宽度约为一半桥墩的容颜不发育段,其石灰岩视电阻率高于200Ω·m;岩溶发育区的两侧也很幸运,是视电阻率高于200Ω·m、甚至高达300Ω·m的石灰岩完整的地段,没有严重的溶蚀。这些地段可以容许放桥墩。于是,将一个桥墩放在中间的一段岩溶不发育的石灰岩上,按标准的长32m钢筋混凝土梁来考虑,可以跨过岩溶发育段,将链各个桥墩放在两侧完整石灰岩上。经过钻探验证,证实了物探的结论是正确的。最后,如果1b所示,将原来设计的5墩4跨、每跨16m的桥,改成3墩2跨、每跨32m的桥,顺利地解决了问题。 Bz6Zy)&sAL
实际上,这座桥的勘测设计,一开始就犯了错误。
如果在勘测设计阶段,首先用物探在桥位上探查,查明岩溶的平面分布情况,然后据物探结论布置钻孔,最后再进行设计,就不致出现本文开头所提到的那种令人焦急的局面。
试想,如果没有这样的好运,在原设计桥址找不到岩溶不发育的“乐土”,不得不另找心智,那样的损失就大了。即使要另找新址,物探也是不可或缺的。
物探的特点是,可以较快地从地面上进行地下地质状况的面积性探查。充分发挥它的特长,有机地将地质调查、物探、钻探等结合使用,就能事半功倍。