李國(guó)祥，杜坤乾，楊 勇，李志朋

(中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司，湖北武漢 430080)

1 引言

在我國(guó)花崗巖山地分布較為廣泛，集中分布在南北構(gòu)造帶以東的第二、三級(jí)地形階梯上。以海拔2500 m以下的中低山和丘陵為主，其他一些山地也有分布。其中，在廣東省沿海地區(qū)廣泛分布著花崗巖地層。常見(jiàn)花崗巖地貌有花崗巖丘陵和峰林狀花崗巖山地兩大類型?；◢弾r具有球狀風(fēng)化(囊狀風(fēng)化)的特點(diǎn)，其具有明顯的差異風(fēng)化跡象，這些“孤石”常以中風(fēng)化或微風(fēng)化狀態(tài)埋藏于殘積土、全風(fēng)化花崗巖層以及強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層中，給一些隱蔽工程的施工帶來(lái)很大難度，如樁基的施工或地鐵盾構(gòu)工程的開(kāi)挖。同時(shí)，在土石方工程中由于“孤石”的強(qiáng)度高、硬度大，其開(kāi)挖方式有別于包裹“孤石”的地層，常常需要通過(guò)松動(dòng)爆破的方式進(jìn)行開(kāi)挖。其開(kāi)挖方式及開(kāi)挖綜合單價(jià)應(yīng)按石方進(jìn)行計(jì)量，這樣花崗巖地層中所含孤石量的多少對(duì)施工單位就顯得尤為重要，一是影響工程成本的投入，二是影響整個(gè)工程的進(jìn)度。因此，對(duì)花崗巖地層所含“孤石”的埋藏深度、直徑大小、垂直與水平的分布規(guī)律進(jìn)行較為準(zhǔn)確的探查就十分必要，同時(shí)，通過(guò)給出花崗巖地層“孤石含量百分比”這一參數(shù)解決了土石方工程中較為敏感的、工程參與各方爭(zhēng)執(zhí)較為強(qiáng)烈的土石方工程計(jì)量及計(jì)價(jià)等方面的問(wèn)題。

2 花崗巖風(fēng)化地層中的“孤石”形成機(jī)理

所謂花崗巖地層中的“孤石”，其實(shí)質(zhì)是花崗巖球狀風(fēng)化體。球狀風(fēng)化體由于其風(fēng)化程度明顯區(qū)別于周圍巖土體而以孤立塊體的形式存在，因此習(xí)慣上常被稱為“孤石”，亦稱“石蛋”、“石球?！钡?。花崗巖球狀風(fēng)化是物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化聯(lián)合作用的結(jié)果，但以化學(xué)風(fēng)化起主要作用，影響風(fēng)化作用的主要因素有巖石的特征、氣候以及地形條件等。在花崗巖風(fēng)化球的形成過(guò)程中，巖性特征是控制風(fēng)化作用進(jìn)行的內(nèi)因，而節(jié)理、氣候、地形條件等則是風(fēng)化作用得以進(jìn)行的外因，而花崗巖原生的三組相互正交的節(jié)理則是造成球形外觀的重要原因。

花崗巖有三組相互正交的原生節(jié)理，這些節(jié)理把巖體分割成許多長(zhǎng)方形或近似正方形的巖塊。由于化學(xué)風(fēng)化特別集中在三組節(jié)理相交會(huì)的棱角部位，當(dāng)經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后，棱角就逐步圓化，方形巖塊逐漸變?yōu)榍蛐螏r塊，這種現(xiàn)象稱為球狀風(fēng)化。在球狀風(fēng)化進(jìn)行迅速情況下，球狀巖塊變小、變少，而被大量風(fēng)化砂泥碎屑所包圍。由于花崗巖造巖礦物的抗風(fēng)化能力有差異，因此那些抗風(fēng)化能力較弱的礦物風(fēng)化較快和徹底，抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的礦物風(fēng)化較慢。如果花崗巖的某些部分的抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的礦物比較集中，節(jié)理發(fā)育程度較差，風(fēng)化的過(guò)程就會(huì)大大減緩，從而形成被大量風(fēng)化碎屑包圍的風(fēng)化程度較低的球形巖塊。然后隨著這些風(fēng)化產(chǎn)物被流水強(qiáng)烈侵蝕搬運(yùn)，地面上就殘留下或大或小的球形巖塊，有的散鋪在地面，有的相互堆疊在一起，從而形成花崗巖球狀風(fēng)化體。

3 花崗巖“孤石”分布規(guī)律

3.1 花崗巖“孤石”在地表的分布規(guī)律

在地表，無(wú)論是在花崗巖丘陵或是在峰林狀花崗巖山地，花崗巖風(fēng)化球體均呈單個(gè)零星分布、線狀分布或群體分布的特征(見(jiàn)圖1)，其分布位置包括海邊、河岸、農(nóng)田、山腳、山腰、山頂?shù)忍?。花崗巖“孤石”地表的分布特征是由于花崗巖三組相互正交的原生節(jié)理所切割的巖塊在長(zhǎng)期化學(xué)風(fēng)化及物理風(fēng)化的作用下，巖塊球狀風(fēng)化的結(jié)果，這些風(fēng)化產(chǎn)物被流水強(qiáng)烈侵蝕搬運(yùn)，地面上殘留下來(lái)的或大或小的球狀石塊，有的散鋪在地面，有的相互堆疊在一起，這就是地表出露的花崗巖“孤石”。地表風(fēng)化球體的發(fā)育程度往往意味著地下賦存花崗巖風(fēng)化球體的多少。花崗巖地層鉆探時(shí)所揭露的“孤石”情況與地表調(diào)繪存在著較為對(duì)應(yīng)的關(guān)系，即當(dāng)鉆探揭示地下存在有一定量的“孤石”時(shí)，在該區(qū)域地表調(diào)繪時(shí)也能發(fā)現(xiàn)有一定量的“孤石”出露;而鉆探未揭示有花崗巖“孤石”時(shí)，地表則沒(méi)有或很少有花崗巖風(fēng)化球體的出露。

3.2 花崗巖“孤石”在地下的分布規(guī)律

花崗巖風(fēng)化首先要經(jīng)過(guò)崩解階段，使礦物顆粒的比表面逐步增大，加強(qiáng)與水、氧、二氧化碳和生物的接觸，促進(jìn)分解作用。這一過(guò)程是由地表向深處漸次推進(jìn)和減弱的。在不同深度，由于地下水特性和物理、化學(xué)特征的差異，使花崗巖在不同深度所受的風(fēng)化作用的程度不同。形成多層具有不同組分和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的風(fēng)化層，構(gòu)成具有多層結(jié)構(gòu)的風(fēng)化剖面。大量的工程勘察成果揭示，花崗巖地區(qū)地下“孤石”的分布具有離散性大、空間特性不規(guī)律、埋藏深度不確定等特征，但也存在著一定的分布規(guī)律，其在垂直風(fēng)化剖面上有如下一些分布規(guī)律:

(1)因殘積土層一般均較薄，殘積土中分布的“孤石”較少，主要分布于全風(fēng)化帶和強(qiáng)風(fēng)化帶中;

(2)在垂直剖面上隨著深度的增加，“孤石的密度會(huì)減小，但體積會(huì)增大，即“上多下少，上小下大”的總體規(guī)律特性(見(jiàn)圖2);

(3)當(dāng)風(fēng)化程度增強(qiáng)時(shí)，體積會(huì)減小，數(shù)量會(huì)增多;

(4)“孤石”的表現(xiàn)形式主要為全風(fēng)化帶中含強(qiáng)風(fēng)化球體或中風(fēng)化球體，強(qiáng)風(fēng)化帶中含中風(fēng)化或微風(fēng)化球體;

(5)“孤石”近似呈“球體或橢球體”形狀;

(6)“孤石”的大小主要集中在0～5 m，且此大小范圍的“孤石”主要分布在全風(fēng)化帶中;球徑大于5 m的“孤石”主要分布在強(qiáng)風(fēng)化帶中;

(7)其分布也會(huì)受到局部地質(zhì)環(huán)境及巖性條件的影響，特殊情況下，全風(fēng)化帶中可能存在較大體積的球狀風(fēng)化體，強(qiáng)風(fēng)化帶中可能出現(xiàn)較小體積的風(fēng)化體(見(jiàn)圖3)。

圖3 花崗巖全風(fēng)化帶中較大體積的球狀風(fēng)化體Fig.3 A spheroidal weathering body of large volume in a completely weathered granite zone

4 花崗巖風(fēng)化地層“孤石”的勘察方法

4.1 工程地質(zhì)調(diào)繪

對(duì)花崗巖所在區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的工程地質(zhì)調(diào)繪，調(diào)繪內(nèi)容包括:“孤石”的巖性、風(fēng)化程度、節(jié)理裂隙的發(fā)育程度、巖層產(chǎn)狀以及“孤石”的大小、形狀、分布特征等。并按照發(fā)育和不發(fā)育兩種類型對(duì)花崗巖地段進(jìn)行分區(qū);可以對(duì)花崗巖“孤石”可能發(fā)育的區(qū)域進(jìn)行預(yù)判，從而指導(dǎo)物探和鉆探工作區(qū)域的選取。即應(yīng)該在地表“孤石”發(fā)育的地段重點(diǎn)展開(kāi)鉆探工作，而地表“孤石”不發(fā)育的地段則可以只選擇一些代表性的地段進(jìn)行鉆探工作。工程地表調(diào)繪還具有對(duì)鉆探分析結(jié)果以及物探結(jié)果進(jìn)行輔助性分析的作用。

4.2 物探方法

物探方法歸納起來(lái)有重力法、磁法、電法、地震法、核磁共振法、地質(zhì)雷達(dá)法和地球物理測(cè)井法等?；◢弾r“孤石”的探測(cè)可以采用電法、磁法、地質(zhì)雷達(dá)等物探方法。但要想解決好這項(xiàng)難度大、要求高的地質(zhì)問(wèn)題，物探方法的選擇和施工工藝的確定尤為重要。只有選擇行之有效的物探方法并恰當(dāng)?shù)卮_定施工方法和工藝，才能確保取得客觀反映地質(zhì)情況的信息，獲取真實(shí)有效的原始資料，也才能為后續(xù)的數(shù)據(jù)處理及綜合解釋奠定牢固的基礎(chǔ)。

4.2.1 跨孔超高密度電阻率法

跨孔超高密度電阻率法可以用于場(chǎng)地、山體或高邊坡花崗巖風(fēng)化地層中的“孤石”的探測(cè)，該方法是通過(guò)分析“孤石”與圍巖介質(zhì)電阻率特征的不同來(lái)進(jìn)行探查的，殘積土、全風(fēng)化花崗巖層、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層由裂隙水充填，電法勘探中視電阻率表現(xiàn)非常低，而“孤石”無(wú)節(jié)理裂隙發(fā)育，視電阻率較高。較大的電阻率差異，為“孤石”的超高密度電阻率法勘探提供了良好的物性基礎(chǔ)。

工程試驗(yàn)表明，跨孔超高密度電阻率法對(duì)“孤石”發(fā)育范圍勘探卓有成效，“孤石”發(fā)育位置定性描述準(zhǔn)確，定量解釋存在偏差，但能滿足工程勘探要求。在工程勘探上應(yīng)用本方法首先應(yīng)分析異常體與圍巖介質(zhì)的電性差異，及周圍干擾因素，評(píng)價(jià)超高密度電阻率法應(yīng)用可行性;其次設(shè)計(jì)合理勘探方案，從工程試驗(yàn)成果分析，孔深和孔間距比例大于1.5倍，異常體位于勘探孔縱向中間位置時(shí)效果較好;再者成果解析時(shí)參考鉆孔資料，以電阻率等值線變化趨勢(shì)推斷孔間地質(zhì)構(gòu)造信息;最后數(shù)據(jù)處理有待采用3D反演技術(shù)，以達(dá)到異常體三維空間定位，并避免用3D空間采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行2.5D反演技術(shù)處理給二維剖面帶來(lái)的假異常。

跨孔超高密度電阻率法對(duì)“孤石”發(fā)育位置勘探結(jié)果理想，能滿足地質(zhì)超前預(yù)報(bào)需要，勘探精度隨孔深和孔間距的比例系數(shù)增大而提高。

4.2.2 高頻高密度地震反射波法

在我國(guó)廣大沿海地區(qū)，海底地層中普遍存在著花崗巖“孤石”，在修建海底隧道時(shí)，花崗巖“孤石”的存在對(duì)隧道的掘進(jìn)施工影響很大。因此，對(duì)“孤石”的超前探測(cè)尤為必要。在國(guó)內(nèi)采用工程物探方法探查影響海底隧道施工的“孤石”較為少見(jiàn)。可以有針對(duì)性地選用水域走航式高頻高密度地震反射波方法來(lái)進(jìn)行探測(cè)。采取密點(diǎn)距多次CDP疊加技術(shù)，物探測(cè)線完全覆蓋隧洞洞身范圍，采集的地震數(shù)據(jù)信息量大，通過(guò)成果資料分析，發(fā)現(xiàn)了地震反射波的異常反映，對(duì)地層及地質(zhì)異常體的識(shí)別清晰，達(dá)到了物探工作的預(yù)期目的。通過(guò)驗(yàn)證鉆孔的驗(yàn)證，證明了解釋結(jié)果可靠，物探精度滿足探測(cè)要求，該方法對(duì)探測(cè)海底地層中的“孤石”是有效的。能夠查清花崗巖“孤石”的分布位置，為采取有效的工程技術(shù)措施處理“孤石”提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與支撐。

4.3 鉆探

鉆探是探查“孤石”最直接、最有效的手段，通過(guò)鉆探可以查明“孤石”在垂直剖面上的分布規(guī)律與特征。鉆探過(guò)程中對(duì)孤石的判別應(yīng)從經(jīng)濟(jì)合理性、工程安全性、工期等多方面綜合考慮，采用有效而簡(jiǎn)便的方法。根據(jù)多年的工程勘察實(shí)踐，目前比較簡(jiǎn)單而有效的判別方法和控制手段有以下幾種。

4.3.1 巖石頂板標(biāo)高類比判別法

利用相鄰場(chǎng)地和本場(chǎng)地各鉆孔的基巖頂板高程埋深進(jìn)行判別是否為孤石的方法。孤石頂面埋深標(biāo)高一般都明顯比周圍鉆孔基巖面高。首先，在勘察的外業(yè)工作中，應(yīng)按工程進(jìn)度作簡(jiǎn)單地質(zhì)剖面圖，對(duì)比各鉆孔巖面標(biāo)高的變化情況，對(duì)巖面標(biāo)高明顯比鄰近鉆孔高的地段，應(yīng)加深鉆孔深度及加密鉆孔，確定巖面標(biāo)高較高的鉆孔孔底巖石是基巖還是孤石。

4.3.2 基巖風(fēng)化層類比判別法

利用花崗巖基本風(fēng)化帶規(guī)律進(jìn)行判別，即按自上而下為殘積土帶——全風(fēng)化帶——強(qiáng)風(fēng)化帶——中風(fēng)化帶——微風(fēng)化帶——未風(fēng)化帶的規(guī)律進(jìn)行判別是否為孤石的方法。花崗巖孤石大部分分布在殘積土、全風(fēng)化帶中，少數(shù)分布在強(qiáng)風(fēng)化帶中?；◢弾r孤石頂面一般都缺失強(qiáng)風(fēng)化巖或強(qiáng)風(fēng)化厚度極薄;殘積土或全風(fēng)化下直接就是中風(fēng)化巖或微風(fēng)化巖。在鉆孔實(shí)施過(guò)程中，若出現(xiàn)風(fēng)化帶缺失、突變等情況應(yīng)予以重視，可適當(dāng)加大鉆孔深度進(jìn)行探查是否存在花崗巖“孤石”。

4.3.3 巖石裂隙判別法

花崗巖孤石以微風(fēng)化巖為主，巖芯完整，節(jié)理裂隙不發(fā)育，只有極少數(shù)為中風(fēng)化巖。在鉆孔巖芯中，進(jìn)人基巖幾米內(nèi)都會(huì)見(jiàn)到裂隙，即使在完整的巖芯中，也可以見(jiàn)到少量裂隙。因此，若是基巖母體，就必然會(huì)有裂隙現(xiàn)象。而孤石沒(méi)有裂隙，巖體的原裂隙面有風(fēng)化現(xiàn)象，所在孤石周邊尚能見(jiàn)到風(fēng)化跡象。因而在鉆探遇見(jiàn)巖石時(shí)，如果是孤石，則不會(huì)見(jiàn)到裂隙，是基巖時(shí)，在規(guī)范要求的鉆探深度內(nèi)能見(jiàn)到裂隙的存在，所以，可以用有無(wú)裂隙存在來(lái)判別巖石是否為“孤石”。

4.3.4 間接判別法

遇到有孤石的地層，在野外鉆探過(guò)程中，會(huì)見(jiàn)到以下一些現(xiàn)象:鉆桿跳動(dòng)特別歷害;中途提鉆采芯后，再次下鉆，鉆具無(wú)法到達(dá)原先位置;有時(shí)孤石較小，會(huì)跟著鉆具滾動(dòng)，鉆探無(wú)法進(jìn)尺，產(chǎn)生空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，一小段巖芯，往往需要鉆探多次才能鉆穿，鉆探進(jìn)度緩慢;同時(shí)鉆孔可能漏水、漏砂，給施工帶來(lái)很大的困難，如有這些現(xiàn)象，應(yīng)判明孤石的存在與否。

鉆探時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔密度及入巖深度，通過(guò)控制鉆孔密度和深度，才能較詳細(xì)地反映基巖面起伏情況，為判斷是否有孤石分布提供詳細(xì)的地質(zhì)資料，否則有可能出現(xiàn)孤石當(dāng)基巖的情況。當(dāng)樁基施工時(shí)，遇到巖面明顯比周圍高，或發(fā)現(xiàn)基巖面變化很大，可能為花崗巖孤石時(shí)，須進(jìn)行補(bǔ)充鉆探或進(jìn)行超前鉆探。

4.4 綜合勘察方法

花崗巖地層中所存在的“孤石”，是一種十分復(fù)雜的不良地質(zhì)現(xiàn)象，僅僅采用單一的一種勘察手段和方法是很難完全解決這項(xiàng)難度大、要求高的地質(zhì)問(wèn)題。應(yīng)采用工程地質(zhì)調(diào)繪與物探、鉆探相結(jié)合的綜合勘察方法進(jìn)行花崗巖“孤石”的探查。上述3種方法對(duì)“孤石”的勘察分別具有以下效果:工程地質(zhì)調(diào)繪可以對(duì)花崗巖地下“孤石”可能發(fā)育的區(qū)域進(jìn)行預(yù)判，從而指導(dǎo)物探和鉆探工作區(qū)域的選取;鉆探可以對(duì)局部地段(主要是施鉆鉆孔)地下“孤石”的發(fā)育情況、賦存特征、地質(zhì)特征從豎向剖面上進(jìn)行詳細(xì)的揭示。但由于地下“孤石”的發(fā)育具有較大的離散性，宏觀層面上鉆探結(jié)果不能完全揭示“孤石”的特征;物探可以在宏觀層面上對(duì)花崗巖的風(fēng)化界面進(jìn)行揭示，并為鉆探布置深度提供指導(dǎo)，但對(duì)于局部“孤石”的地下發(fā)育特征不能準(zhǔn)確揭示。上述3種方法各有其應(yīng)用意義，因此對(duì)花崗巖“孤石”的探查可以采用以下綜合勘察方法:首先，對(duì)花崗巖地段進(jìn)行詳細(xì)工程地質(zhì)調(diào)繪，并按照發(fā)育和不發(fā)育兩種類型對(duì)花崗巖地段進(jìn)行分區(qū);其次，針對(duì)地表“孤石”發(fā)育的地段，采用淺層地震、高密度電法等物探手段，從宏觀上掌握測(cè)區(qū)花崗巖風(fēng)化界面的深度，為鉆探深度提供指導(dǎo)性意見(jiàn);最后，根據(jù)物探的指導(dǎo)性深度展開(kāi)鉆探工作，揭示局部的球狀風(fēng)化體的發(fā)育情況、賦存特征、地質(zhì)特征，從而為工程設(shè)計(jì)和施工提供參數(shù)和處理意見(jiàn)。

5 花崗巖地層“孤石含量百分比”及孤石含量的測(cè)定

5.1 土石的界定

在土石方工程中不可避免地涉及到土石的綜合單價(jià)和計(jì)量問(wèn)題，所以，應(yīng)首先對(duì)土石進(jìn)行界定，即哪些巖土可以劃歸到土類?哪些可以認(rèn)定為石類?根據(jù)《公路工程工程量清單計(jì)量規(guī)則》，土方是指人工填土、表土、粘土、礫質(zhì)土、松散坍塌體、軟弱的全風(fēng)化巖石，以及小于1.0 m3的孤石、巖塊等，無(wú)需采用爆破技術(shù)而可直接用手工工具或土方機(jī)械開(kāi)挖的全部材料。而石方是指用不小于165 kW推土機(jī)單齒松土器無(wú)法勾動(dòng)，須用爆破，鋼楔或氣鉆方法開(kāi)挖，且體積大于或等于1.0 m3的孤石為石方?；◢弾r地層中的“孤石”體積大多大于1.0 m3，因此應(yīng)歸類到石方中。

實(shí)際工程勘察場(chǎng)地地層一般都較為復(fù)雜，須開(kāi)挖的土方和石方?jīng)]有明顯的分界線。土石方開(kāi)挖量較大，所涉及的工程造價(jià)也高，土方和石方的造價(jià)又相差較大，所以必須首先解決開(kāi)挖過(guò)程中土方和石方的分界問(wèn)題.以便分別計(jì)算造價(jià)。實(shí)際工程中基本按以下方法處理:山體開(kāi)挖到挖掘機(jī)挖不動(dòng)的巖層時(shí)，進(jìn)行山體測(cè)繪，測(cè)繪數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)業(yè)主、施工方和監(jiān)理方三方確認(rèn)認(rèn)可后，已開(kāi)挖的部分按土方挖運(yùn)計(jì)費(fèi);剩余部分采用爆破等措施進(jìn)行開(kāi)挖的部分按石方挖運(yùn)單價(jià)計(jì)費(fèi)。

花崗巖地層一般是將殘積土和全風(fēng)化花崗巖層、可機(jī)械開(kāi)挖的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層按土方考慮，需爆破開(kāi)挖的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層以及中風(fēng)化花崗巖層、微風(fēng)化花崗巖層按石方考慮，同時(shí)，“孤石”量計(jì)入到石方中。

5.2 土石比專項(xiàng)勘察確定“孤石含量百分比”

土石比專項(xiàng)勘察應(yīng)采用綜合勘察手段，即采用工程地質(zhì)調(diào)繪、物探、鉆探、原位測(cè)試、土工試驗(yàn)等相結(jié)合的形式，尤其是花崗巖地層需通過(guò)土石比專項(xiàng)勘察確定“孤石含量百分比”時(shí)。由于花崗巖地層所含“孤石”的特殊性、復(fù)雜性，導(dǎo)致采用一種勘察方法是無(wú)法查清孤石的分布規(guī)律、特征及孤石含量的多少，必須采用多種勘察手段，互為補(bǔ)充、互相印證，才能查明孤石在水平向及垂直向的空間分布規(guī)律，最終確定花崗巖每一地層的孤石含量。

5.2.1 工程地質(zhì)調(diào)繪

根據(jù)已有的區(qū)域地質(zhì)資料，對(duì)勘察區(qū)的地質(zhì)特征進(jìn)行分析，為物探和鉆探提供了地層、巖性和地質(zhì)構(gòu)造等信息。并對(duì)重要的地質(zhì)界線、巖性分層、地質(zhì)構(gòu)造線進(jìn)行復(fù)核。

通過(guò)工程地質(zhì)調(diào)繪對(duì)花崗巖地段進(jìn)行分區(qū)，根據(jù)地表花崗巖孤石的發(fā)育程度，將工程區(qū)域分成花崗巖球狀風(fēng)化發(fā)育區(qū)與花崗巖球狀風(fēng)化不發(fā)育區(qū)。對(duì)于球狀風(fēng)化體發(fā)育區(qū)采用以鉆探為主，物探為輔的方法進(jìn)行探察，而對(duì)于球狀風(fēng)化體不發(fā)育區(qū)采用以物探為主，鉆探為輔的方法進(jìn)行探察。

5.2.2 物探

物探方法可以在宏觀層面上對(duì)花崗巖的風(fēng)化界面以及埋藏孤石在橫向剖面上的特征進(jìn)行基本準(zhǔn)確的揭示。物探方法應(yīng)采用綜合物探方法，因各種物探方法都有自身的局限性，勘察場(chǎng)地都存在著顯示相同物理場(chǎng)的多種地質(zhì)體并存的不利條件。用單一的物探方法解釋異常是困難的，因此在同一剖面用兩種以上的物探方法共同工作，相互印證，綜合分析，有利于排除干擾提高物探效果?？辈靺^(qū)覆蓋層與下伏巖層存在明顯的彈性波、電性差異，具有開(kāi)展高密度電法、淺層地震折射波法等勘探的地球物理?xiàng)l件。花崗巖地層土石比專項(xiàng)勘察建議采取以高密度電法為主，淺層地震折射法為輔的綜合物探方法。在布設(shè)物探剖面時(shí)(一般與鉆探剖面一致)，可以根據(jù)鉆孔間距的大小在兩相鄰的鉆探剖面之間增布1～2條物探剖面，用于探察鉆探剖面間孤石的分布特征及孤石含量百分比。

5.2.3 鉆探

鉆探可以對(duì)局部地段(主要是施鉆鉆孔)的地下孤石的發(fā)育情況、孤石的賦存特征、地質(zhì)特征從豎向剖面上進(jìn)行詳細(xì)的揭示，并為后續(xù)的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)和巖礦微觀試驗(yàn)提供樣品。

山區(qū)或切坡地區(qū)料場(chǎng)的勘探線應(yīng)垂直地形、地貌單元邊界線及巖層的走向布置，平原或丘陵區(qū)料場(chǎng)的勘探線宜按網(wǎng)狀布置?？碧近c(diǎn)間距，應(yīng)根據(jù)料場(chǎng)類型確定，簡(jiǎn)單的，100～200 m;中等復(fù)雜的(球狀風(fēng)化體不發(fā)育區(qū))，50～100 m;復(fù)雜的(球狀風(fēng)化體發(fā)育區(qū))，25～50 m。切方的高邊坡勘察一般性鉆孔的深度應(yīng)達(dá)到預(yù)計(jì)的滑塌面，控制性鉆孔的深度應(yīng)穿過(guò)最潛在滑動(dòng)面至穩(wěn)定層不小于5 m(進(jìn)入穩(wěn)定層的深度主要以查明支護(hù)結(jié)構(gòu)持力層性狀為準(zhǔn))。道路路基挖方區(qū)勘察、取土場(chǎng)勘察以及機(jī)場(chǎng)挖方區(qū)勘察其控制性鉆孔應(yīng)揭穿有用層底板或超過(guò)最大開(kāi)采深度以下5 m～10 m。

5.2.4 土石方量、孤石含量的計(jì)算

根據(jù)勘察場(chǎng)地各鉆孔勘探成果以及物探解義判釋結(jié)果，可以確定花崗巖地層的巖土分界面及風(fēng)化界面，采用方格網(wǎng)計(jì)算法、橫斷面近似計(jì)算法以及鉆孔法分別進(jìn)行場(chǎng)地土石方量的計(jì)算，可以得出較為準(zhǔn)確的比較接近工程實(shí)際的每一地層、每一風(fēng)化層的土石方總量。

根據(jù)各勘探鉆孔勘探深度范圍內(nèi)所揭示的孤石的埋深、層位、直徑大小以及物探剖面所揭示的孤石大小形態(tài)特征，可以計(jì)算出每一橫縱剖面(或物探剖面)上孤石面積所占每一巖土層面或每一巖土風(fēng)化層面面積的比例，亦即為該剖面上該地層在水平面內(nèi)單位延米內(nèi)的孤石體積含量。依次類推，可以分別計(jì)算出橫縱向每一地層或每一風(fēng)化層內(nèi)孤石的含量，從而可以計(jì)算出整個(gè)勘察場(chǎng)地的孤石總方量以及殘積土層、全風(fēng)化花崗巖層和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層中的孤石含量百分比。

對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行土石比專項(xiàng)勘察能夠較為準(zhǔn)確的確定各巖土層的孤石含量、孤石含量百分比以及土方、石方的總量，但勘察工作量較大，造價(jià)較高，勘察作業(yè)工期較長(zhǎng)，在國(guó)內(nèi)除了大型公路、鐵路、水利及機(jī)場(chǎng)等需進(jìn)行土石方的料場(chǎng)專項(xiàng)勘察外，其它工程較為罕見(jiàn)。

5.3 利用場(chǎng)地已有勘察資料和施工單位在現(xiàn)場(chǎng)所開(kāi)挖的斷面確定“孤石含量百分比”

5.3.1 利用已有的場(chǎng)地勘察報(bào)告對(duì)土石方量進(jìn)行估算

場(chǎng)地沒(méi)有進(jìn)行土石比專項(xiàng)勘察，業(yè)主又不想多投入資金進(jìn)行土石方的專項(xiàng)詳勘，但有相關(guān)的勘察資料可以利用，業(yè)主就要求勘察單位進(jìn)行土石方量的估算。在這種情況下，只能利用場(chǎng)地既有的工程勘察資料，對(duì)土石方量進(jìn)行較為粗略的估算。雖然不能達(dá)到用土石比專項(xiàng)勘察計(jì)算土石方量的精度，但估算成果可以為業(yè)主、施工單位提供參考。

利用已有勘察資料的工程地質(zhì)剖面圖，采用橫斷面近似計(jì)算法可以估算出每一巖土層的土方或石方方量。

5.3.2 根據(jù)施工單位在現(xiàn)場(chǎng)所開(kāi)挖的斷面確定“孤石含量百分比”

由于有些工程沒(méi)有進(jìn)行過(guò)土石比專項(xiàng)勘察，既有勘察資料的勘探線距和勘探點(diǎn)距均較大，不能對(duì)地層的高低起伏以及孤石含量進(jìn)行有效的控制，不能滿足土石方專項(xiàng)勘察的精度要求，導(dǎo)致現(xiàn)有勘察資料與實(shí)際開(kāi)挖地層的巖土分界面、孤石含量百分比有較大的出入，需對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所開(kāi)挖的斷面進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)查，對(duì)原來(lái)的巖土分界面、孤石含量百分比進(jìn)行調(diào)整。

珠海橫琴新區(qū)非示范段一期工程中心南路高邊坡現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖揭露在殘坡積土層、全風(fēng)化花崗巖層和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層中含有較多的孤石，均為花崗巖球狀風(fēng)化、差異風(fēng)化的產(chǎn)物，其巖性為中風(fēng)化花崗巖或微風(fēng)化花崗巖。為了確定殘坡積土、全風(fēng)化花崗巖層和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層中的孤石含量百分比，我公司對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖斷面進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)繪與統(tǒng)計(jì)分析;對(duì)開(kāi)挖所形成的巖石堆、孤石堆進(jìn)行了實(shí)測(cè);同時(shí)對(duì)原詳勘和補(bǔ)勘報(bào)告工程地質(zhì)斷面中的可機(jī)械開(kāi)挖部分與需爆破開(kāi)挖部分的地質(zhì)分界線進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè);對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所堆積的孤石方量進(jìn)行了實(shí)地測(cè)量。其中，開(kāi)挖斷面1各地層的孤石分布見(jiàn)圖4，開(kāi)挖斷面1各地層孤石含量百分比見(jiàn)表1，整個(gè)場(chǎng)地各地層孤石含量百分比統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2。

表1 開(kāi)挖斷面1各地層孤石含量百分比Table 1 Boulder content percentage for every stratum in the excavation cross section 1

其中，Ⅰ區(qū)為礫質(zhì)粘性土和全風(fēng)化花崗巖較薄的地區(qū);Ⅱ區(qū)為礫質(zhì)粘性土和全風(fēng)化花崗巖較厚的地區(qū)。所統(tǒng)計(jì)的水平面投影區(qū)域與所開(kāi)挖的斷面絕大部分不在一處，在計(jì)算孤石含量百分比時(shí)均按幾何空間的體積比來(lái)計(jì)算，最終的孤石含量百分比采用水平面投影孤石含量百分比和開(kāi)挖斷面孤石含量百分比的平均值來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

5.3.3 根據(jù)孤石含量百分比對(duì)土方、石方數(shù)量進(jìn)行調(diào)整

根據(jù)各地層孤石含量百分比計(jì)算出各地層所含孤石方量，從而得出整個(gè)場(chǎng)地的孤石總量，將中風(fēng)化花崗巖和微風(fēng)化花崗巖的石方量加上孤石總量即為整個(gè)場(chǎng)地的石方量。將殘積土、全風(fēng)化花崗巖層和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層的土石方總量減去各相應(yīng)地層的孤石方量，即為整個(gè)場(chǎng)地的土方量。利用此種方法可以對(duì)整個(gè)場(chǎng)地的土方總量及石方總量進(jìn)行粗略的預(yù)估，然后根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工單位的開(kāi)挖情況，給出各地層的孤石含量百分比，算出各地層所含孤石方量，從而可以對(duì)先前所計(jì)算的土方總量及石方總量進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而得出較為準(zhǔn)確和符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的土石方量。其優(yōu)點(diǎn)是不用進(jìn)行專門的土石方專項(xiàng)勘察，省時(shí)省投資，缺點(diǎn)是必須等到施工作業(yè)開(kāi)始后才能實(shí)施，有可能影響到工程計(jì)價(jià)及工程進(jìn)度款的支付。

表2 整個(gè)場(chǎng)地各地層孤石含量百分比統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of boulder content percentage for every stratum on the whole site

圖4 開(kāi)挖斷面1各地層孤石分布Fig.4 Boulder distribution in varied strata on the excavation cross section 1

5.4 “孤石”方量的實(shí)際計(jì)量確定“孤石含量百分比”

在開(kāi)挖前對(duì)原始地形標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，然后用挖掘機(jī)等機(jī)械設(shè)備對(duì)土方進(jìn)行開(kāi)挖，直到用重型機(jī)械不可開(kāi)挖為止，所形成的界面即為土石分界面。土方挖方完成后，對(duì)形成的現(xiàn)有界面進(jìn)行測(cè)量，用南方CASS地形地藉成圖軟件可以算出原始地面與土石分界面之間的中間工程量。在這部分工程量中含有大量的“孤石”，“孤石”埋藏在殘積土、全風(fēng)化花崗巖層和強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層中，其量應(yīng)計(jì)入到石方中，對(duì)于直徑較大的“孤石”可以采用破碎機(jī)破除，對(duì)于體積較大的“孤石”堆(球狀風(fēng)化體)可以采用淺眼控制爆破的方式進(jìn)行解體。挖除的“孤石”可以堆積到一較大的場(chǎng)坪進(jìn)行計(jì)量，或通過(guò)土方運(yùn)輸車按車數(shù)及每車所運(yùn)方量直接進(jìn)行計(jì)量。

現(xiàn)場(chǎng)對(duì)孤石方量進(jìn)行實(shí)際計(jì)量，能夠較為準(zhǔn)確的測(cè)得孤石方量，但程序較為繁瑣，需業(yè)主、施工單位、監(jiān)理單位、地勘單位及造價(jià)審計(jì)單位等工程參與方多方現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)，實(shí)際工程中也有采用這種計(jì)量方式的。

6 結(jié)論

(1)由于花崗巖地層有大量的孤石存在，在進(jìn)行工程地質(zhì)勘察時(shí)應(yīng)采用綜合勘察方法與手段，首先，進(jìn)行工程地質(zhì)調(diào)繪確定花崗巖球狀風(fēng)化發(fā)育區(qū)與不發(fā)育區(qū);其次，采用淺層地震、高密度電法等物探手段，從宏觀上掌握測(cè)區(qū)花崗巖風(fēng)化界面的深度、各巖土層埋藏孤石的大概分布規(guī)律，為鉆探提供指導(dǎo)性意見(jiàn);最后，運(yùn)用鉆探手段揭示局部球狀風(fēng)化體的發(fā)育情況、賦存特征、地質(zhì)特征，從而為工程設(shè)計(jì)和施工提供參數(shù)和處理意見(jiàn)。

(2)提出了在勘察鉆探過(guò)程中，對(duì)孤石進(jìn)行鑒別、分析的幾種方法，在實(shí)際工程中，可以加以綜合運(yùn)用，互為補(bǔ)充與印證。

(3)確定土方總量、石方總量以及孤石含量百分比時(shí)有3種途徑，一是可以進(jìn)行土石比專項(xiàng)勘察;二是利用場(chǎng)地已有勘察資料和施工單位在工程區(qū)所開(kāi)挖的斷面;三是土石方的實(shí)際計(jì)量。3種方法各有利弊，可以根據(jù)地方特點(diǎn)以及工程實(shí)際酌情進(jìn)行選取與考慮。

(4)通過(guò)引進(jìn)“孤石含量百分比”這一參數(shù)對(duì)土方總量以及石方總量進(jìn)行調(diào)整，基本解決了土石比的合理性問(wèn)題，為工程計(jì)價(jià)提供了基本的理論尺度與依據(jù)。

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