巖溶區(qū)特高壓輸電線路測量是比較復(fù)雜的巖土工程測量。主要包括前期規(guī)劃、測量過程的實(shí)施和成果整理等。

1.1前期規(guī)劃

1.1.1地質(zhì)圖準(zhǔn)備外業(yè)測量前收集沿線區(qū)域地質(zhì)圖，將線路投影到地質(zhì)圖(如圖1)，翻閱所在區(qū)域的地質(zhì)志向，外業(yè)前對沿線地層狀況有全面的理解和展望。1.1.2收集工程資料，外業(yè)前收集附近工程資料，從附近工程中概括沿線巖溶解發(fā)育狀況和巖溶解重點(diǎn)發(fā)育地區(qū)。同時(shí)要收集本工程的前期資料，前期資料是工程的重要參考，對本階段工作重點(diǎn)有重要的啟示作用。1.1.3儀器設(shè)備準(zhǔn)備巖溶地區(qū)基巖面起伏不平，下部可能存在隱藏溶解孔，除采用一般手段外，還應(yīng)配備溪洛渡-浙江±800kV特高壓直流輸電線路工程中附加PulseKOPO地質(zhì)雷達(dá)、靜力觸摸、BE2571BV型接地電阻器等設(shè)備。1.1.4制定實(shí)施方案在外業(yè)前，應(yīng)根據(jù)附近的工程資料和前期資料、線路區(qū)域的地質(zhì)狀況，結(jié)合設(shè)計(jì)定位手冊，制定巖土工程測量綱要，為后續(xù)外業(yè)工作的開展提供指導(dǎo)。

1.2測量過程實(shí)施

1.2.1地質(zhì)調(diào)查地質(zhì)調(diào)查在巖溶地區(qū)的測量起著重要作用，在特高壓輸電線路相關(guān)的測量規(guī)范中強(qiáng)調(diào)了巖溶地區(qū)地質(zhì)調(diào)查的重要性。在溪洛渡—浙西±800kV特高壓直流輸電線路工程施工圖勘測中對巖溶地區(qū)主要圍繞塔基50～100m范圍內(nèi)進(jìn)行地層巖性調(diào)查、地質(zhì)災(zāi)害排查，調(diào)查巖溶分布情況;在塔基周圍30m范圍內(nèi)進(jìn)行地質(zhì)填圖。地質(zhì)調(diào)查對塔基附近的巖石溶解發(fā)育狀況有初步判斷，可以通過附近居民的咨詢、目測等方式初步調(diào)查附近的溶解洞、天坑、地下暗河、溶解溝、溶解溝、危險(xiǎn)巖、土洞等發(fā)育狀況，初步避免影響塔基穩(wěn)定的巖石溶解強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)區(qū)。地質(zhì)調(diào)查是其他測量手段的先驅(qū)工具。

1.2.2地質(zhì)勘探巖溶解地區(qū)與碎屑巖地區(qū)相比，地形形態(tài)和巖土組合特征有明顯差異，碳酸巖具有溶解性，形成的巖溶解形態(tài)千奇百怪，石芽、溶解溝、溶解洞等地形形態(tài)隨處可見，形成獨(dú)特風(fēng)格的喀斯特地形。與一般巖石相比，巖石溶解地區(qū)的巖石接觸面相對變化較大，復(fù)蓋層的厚度可能在1米以內(nèi)有很大差異。地質(zhì)勘探是特高壓輸電線路中最直觀的測量手段，巖溶地區(qū)基巖起伏面大，測量過程中應(yīng)綜合分析，不得以點(diǎn)代表面。在具體測量實(shí)施過程中，測量手段應(yīng)多樣化。

以溪洛渡-浙江西±800kV特高壓直流輸電線路工程施工圖測量為例，本工程本次采用逐步探測原則，一般在各塔腳配置探測點(diǎn)。在灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r等碳酸鹽地區(qū)，溶解槽、溶解槽的發(fā)育地區(qū)，局部塔腳配置了2~3個(gè)探索點(diǎn)，正確探索塔基巖的溶解形態(tài)。主要采用機(jī)械鉆頭、坑探頭、麻花鉆頭、靜力觸頭等。沿線塔主要位于山頂、山坡，第四系復(fù)蓋層一般為0.5~3.0m，局部>8m，復(fù)蓋層應(yīng)在1.0m以內(nèi)采用坑探索，復(fù)蓋層應(yīng)在1.0~5.0m采用麻花鉆，土層相對較厚時(shí)(>5m)一般考慮靜力探索或機(jī)鉆。機(jī)鉆孔主要在沿線分段布置，同時(shí)考慮在覆蓋層較厚地段、巖溶發(fā)育地段及地質(zhì)雷達(dá)異常地段布置機(jī)鉆孔。

1.2.3工程物質(zhì)探測工程物質(zhì)探測手段可探測巖溶解異常帶，為巖土工程探測過程中的疑問地帶提供有效證據(jù)。在巖溶地區(qū)，尤其是山區(qū)巖溶地區(qū)，地質(zhì)雷達(dá)探測或高密度電法是巖土工程探測的重要輔助手段。在溪洛渡-浙江西±800kV特高壓直流輸電線路工程施工圖測量過程中，用地質(zhì)雷達(dá)測量了T1468、T1487等塔的巖溶分布區(qū)(如圖2)，為塔避開巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)提供了有利證據(jù)。

1.2.4巖土測試在特高壓巖溶地區(qū)巖土工程測量過程中，至少應(yīng)選擇1/3的測量點(diǎn)進(jìn)行巖土分析測試。測量過程中野外巖土測試主要用靜力觸摸器測量土層的比貫入阻力(Ps)鉆頭過程中對土層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入測試的巖體進(jìn)行點(diǎn)負(fù)荷測試、現(xiàn)場剪切測試等，室內(nèi)應(yīng)對機(jī)鉆頭和洞穴探頭采用的巖土測試樣品分別進(jìn)行土工測試、巖石物理力學(xué)測試、土壤腐蝕性分析等。另外，對各種試驗(yàn)成果進(jìn)行分層統(tǒng)計(jì)分析，充分的巖土試驗(yàn)數(shù)據(jù)是合理判別巖土物理力學(xué)指標(biāo)的重要依據(jù)。

1.3測量成果整理

根據(jù)地質(zhì)調(diào)查、鉆探、巖土試驗(yàn)、野外說明鑒定，根據(jù)地方經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行巖土分類和綜合確定巖土體的物理力學(xué)指標(biāo)。巖溶比發(fā)育地區(qū)應(yīng)繪制巖溶平面分布圖，附有相關(guān)物質(zhì)探測成果圖的土層分布不均勻的溶解槽、溶解槽地區(qū)，電阻率應(yīng)分別根據(jù)沿槽和垂直槽的電阻率測試結(jié)果進(jìn)行綜合，同時(shí)應(yīng)繪制工程地質(zhì)平面圖。在測量成果中，各塔基應(yīng)分別附有相應(yīng)地形描述、照片、相應(yīng)測量手段的測量成果、巖土分層和物理力學(xué)指標(biāo)、不良地質(zhì)發(fā)育狀況等。測量成果應(yīng)反映塔附近的洞穴、土洞的發(fā)育狀況、塔基是否為土巖組合基礎(chǔ)、塔基土層是否為紅粘土、塔附近是否有危險(xiǎn)巖石等不良地質(zhì)作用、地下水特征、結(jié)構(gòu)提出相關(guān)防治建議。

2巖溶區(qū)特高壓輸電線路測量應(yīng)注意的問題

巖溶區(qū)特高壓輸電線路巖土工程測量相關(guān)巖土工程問題較多，可采用相應(yīng)的測量手段和測試適當(dāng)解決。以下主要介紹巖溶區(qū)測量過程中兩個(gè)普遍存在的重要問題:巖溶穩(wěn)定性評價(jià)、空區(qū)上方基礎(chǔ)承載力確定。

2.1巖溶解穩(wěn)定性評價(jià)

巖溶解測量過程中，巖溶解發(fā)育程度和洞穴穩(wěn)定性至關(guān)重要，與塔基的穩(wěn)定性和電力線路的安全運(yùn)行有關(guān)。在測量現(xiàn)場應(yīng)充分調(diào)查和運(yùn)用相應(yīng)的測量手段判別巖溶性發(fā)育狀況，及時(shí)避免巖溶性不穩(wěn)定區(qū)域。2.1.1定性評價(jià)根據(jù)相關(guān)規(guī)范的要求，結(jié)合現(xiàn)場測量判斷現(xiàn)場是否屬于不適合塔的地區(qū)，或者不考慮巖溶解對塔的影響地區(qū)，如果不符合不考慮巖溶解不良影響的塔的地區(qū)，就必須進(jìn)一步分析塔的穩(wěn)定性。有經(jīng)驗(yàn)的地方可采用類比法或經(jīng)驗(yàn)比擬法進(jìn)行定性判別。

2.1.2定量評價(jià)目前，定量判別主要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式檢查洞頂板的穩(wěn)定性。根據(jù)文獻(xiàn)7，巖溶頂板為中厚層或薄層、裂縫發(fā)育、易風(fēng)化的巖層時(shí)，頂板有可能崩潰的溶解孔，頂板的安全厚度可以用溶解孔頂板崩潰自己填補(bǔ)孔體所需的厚度來計(jì)算。必要的塌陷高度h按下式計(jì)算:式中:H0是塌陷前洞體的最大高度k是巖石松散系數(shù)。頂板巖層完整，強(qiáng)度高，層厚，頂板厚度和裂縫切割情況已知，可根據(jù)情況按懸臂梁、簡單支撐梁、兩端固定梁等模型計(jì)算。上霸頂板巖層最小厚度h檢測公式如下:公式中，m為根據(jù)模型計(jì)算彎矩b為梁板的寬度σ為巖體計(jì)算抗彎強(qiáng)度fs為支架剪力s為巖體計(jì)算抗剪強(qiáng)度。根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查和測量，通過以上公式計(jì)算巖體的安全厚度，乘以適量的安全系數(shù)Ks，可以比較實(shí)際的巖體頂板厚度，確定基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

2.2巖溶解和空地基礎(chǔ)承載力確定

巖溶解和空地基礎(chǔ)極限承載力和穩(wěn)定性問題是比較復(fù)雜的課題。目前，許多學(xué)者進(jìn)行理論分析和模擬實(shí)驗(yàn)研究，得到了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)公式和修正系數(shù)，但工程界尚未提出成熟的巖溶和空區(qū)上方地基極限承載力的理論計(jì)算方法。

2.2.1天然基礎(chǔ)承載力與相關(guān)因素的關(guān)系楊宜章采用考慮基礎(chǔ)兩側(cè)包括對數(shù)螺旋線型剪切區(qū)時(shí)對應(yīng)的破壞模式，建立基礎(chǔ)極限承載力比與孔頂厚度和孔大小的關(guān)系(見圖3、圖4)。可見，隨著r/B的增加，地基極限承載力比呈減少趨勢，而且其減少趨勢隨著r/B的增加而減少。圖中也反映了H/B越大，其基礎(chǔ)極限的承載力比也越大。地基寬度、空洞大小、空洞頂板厚度等對地基承載力有重要影響，隨著空洞半徑的減小、頂板厚度的增加，地基承載力增加，地基承載力比逐漸接近l，也就是空洞對承載力沒有影響的范圍。

地基巖土體強(qiáng)度參數(shù)的粘接力和內(nèi)摩擦角對地基承載力的影響明顯，在空洞和地基幾何條件不變的情況下，地基承載力與粘接力的增加相似，內(nèi)摩擦角影響破壞形態(tài)，內(nèi)摩擦角增加，承載力明顯增加。巖體自重對空洞上方條形基礎(chǔ)承載力的影響不明顯。由其成果可以看出，H/B足夠大(相對一定的孔跨度)時(shí)，溶解孔上方的基礎(chǔ)承載力比接近1，如果不采用通常的無空洞時(shí)的承載力計(jì)算公式進(jìn)行承載力計(jì)算，則應(yīng)進(jìn)行折扣計(jì)算，其天然基礎(chǔ)的承載力修正系數(shù)可以參考文獻(xiàn)8的相關(guān)成果。

2.2.2樁基地基承載力與相關(guān)因素的關(guān)系在樁基下存在空洞時(shí)，空洞高度對樁的極限承載力結(jié)果影響較小，一般稍微減小，取qu=1.8MPa，空洞高度在0.5~3.0d以內(nèi)變化時(shí)，樁的極限承載力誤差在2.37%以內(nèi)由此可見，在采空區(qū)上部塔的基礎(chǔ)上有足夠厚度的頂板時(shí)，不考慮空洞對基礎(chǔ)承載力的影響，在考慮空洞對承載力的影響時(shí)，可以根據(jù)情況結(jié)合相關(guān)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)取得塔的綜合承載力值。

3結(jié)論

(1)巖溶區(qū)特高壓線路測量是比較復(fù)雜的巖土工程測量，應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求提前規(guī)劃，確定有效的測量實(shí)施方案。(2)巖溶區(qū)巖土工程勘測前，應(yīng)搜集附近相關(guān)區(qū)域地質(zhì)及工程資料，對沿線巖溶情況進(jìn)行初判;現(xiàn)場采用地質(zhì)調(diào)查為主，采取必要的地質(zhì)勘探、物探及適當(dāng)?shù)脑�位測試工作，并采集適量的巖土試樣進(jìn)行物理力學(xué)分析。(3)在巖土工程測量成果中，巖溶解場反映了塔附近的溶解孔、土洞的發(fā)育狀況，塔是否為土巖組合的基礎(chǔ)，塔的土層是否為紅粘土，塔附近是否有危險(xiǎn)的巖石等不良地質(zhì)作用，地下水的特征，對結(jié)構(gòu)提出了相關(guān)的防治建議。

(4)巖土工程測量前期，必須判斷現(xiàn)場是否屬于不適合塔的地區(qū)，或者不考慮巖溶解對塔的影響地區(qū)。塔屬于不適合塔的地區(qū)時(shí)，應(yīng)盡量避免塔不符合巖溶不良影響的塔時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步分析塔的穩(wěn)定性，可以用定性或定量的方法進(jìn)行評價(jià)。(5)塔基下部有足夠厚度的頂板時(shí)，不考慮空洞對基礎(chǔ)承載力的影響，考慮空洞對承載力的影響時(shí)，可根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合現(xiàn)有經(jīng)驗(yàn)系數(shù)對塔基進(jìn)行綜合承載力的評價(jià)。