关宏伟 广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司

一、引言

“孤石”在我国沿海一带较为发育，特别是广东等沿海地区。花岗岩具有球状（囊状）风化的特点，这种球状（囊状）风化往往会形成发育在残积土、基岩风化土中的几十厘米到几米不等的花岗岩孤石。花岗岩孤石具有分布离散性强、埋藏边界隐蔽性、与周边土体力学特征的强烈差异性等特点。

近些年来，随着经济的发展，公路建设取得巨大发展，然而随着规划、建设规模的不断扩大，宜建空间资源越发紧张，这促使众多新建公路工程不得不穿越特殊性岩土与不良地质发育、地质条件复杂的地段，极大的加剧了地质灾害多发区的开发利用，也使得孤石带来的危害越发突出。

前期勘察工作因布孔、受限于传统钻探方法等原因未能全面揭示该段花岗岩孤石特征，使得原设计线路方案在施工冲桩阶段面临着孤石层数多、厚度较大，导致冲桩难度大、工期延误等问题。已有的工程实践表明，在孤石发育地段，传统的勘察以“一孔之见”难以全面描述孤石分布、赋存特征，特别是勘探过程中遇到巨型孤石（＞7m）甚至会被勘察误判为基岩，这往往容易误导工程设计及施工，从而对孤石发育区的建筑物、构筑物基础工程构成潜在威胁，导致施工困难（如断桩、增加施工成本）、上部结构失稳（如不均匀沉降）等问题，极大增加了基础工程施工难度，造成工期延误及不必要的经济损失。这些都迫切要求在工程勘察阶段要采取针对性的勘察方法和技术手段以求尽可能准确获取孤石的相关信息及参数。

二、花岗岩孤石成因

花岗岩是地壳主要组成部分，学者们对影响花岗岩分化的要素做了大量的研究，为地面工程的建设提供了一些基础的专业支持。

有学者认为形成花岗岩球状风化的主要因素是岩石的体积变化、岩石的裂缝、岩石卸载及外部应力作用，其中岩石卸载说认为，由于板块的上升运动是的花岗岩位置相对提升，导致上覆岩土体逐渐减少，受到的挤压力也随之减小，在这个过程中花岗岩体体积向外膨胀，形成许多裂缝，继续风化形成“孤石”。

目前较为统一的认为：影响花岗岩风化的因素主要有气候、岩石的成分、结构/构造裂隙。其中花岗岩岩石裂隙发育程度是影响岩石风化程度的重要因素，而裂隙的发育程度与地质构造背景息息相关。总体上来说，岩体中三组相互正交的原生节理是花岗岩的球状风化的重要原因之一，在广东省潮热的气候条件下，风化的过程以化学风化为主，物理风化为辅，节理交汇处的棱角经长时间风化作用被磨蚀，使得原本呈方形的棱角岩块逐渐磨蚀变为似圆状，形成所谓的“球状风化”，伴随着风化作用的进行，岩块体积逐渐减小，并被周围不同风化程度的风化土体包围，当岩块完全被风化土体包围时，残留的中/微风化组成部分称为“孤石”。有学者通过花岗岩球状风化发育分区图与区域构造图叠加对比，认为区域上断裂构造的作用为花岗岩的球状风化提供重要的地质条件。

三、花岗岩孤石分布

花岗岩孤石空间分布规律：①孤石在空间上的分布具有离散性大、埋藏深度不确定的特点，但也有一定的定性规律：在垂直方向上，孤石分布总体表现为随着深度的增加，孤石数量减少，孤石体积增大，即“上多下少，上小下大”；②孤石主要分布在风化带（全风化/强风化带）中，往往表现为全风化带中含强风化球体或中风化球体，强风化带中含中风化或微风化球体。

四、花岗岩孤石的探测

花岗岩地层中孤石的埋藏深度、直径大小、空间分布的研究对工程成本和工程进度的精确计算具有重要的意义，因而对地下花岗岩孤石赋存状态的探测显得尤为重要。

花岗岩孤石的探测目前仍处于发展阶段，传统方法一般采用钻探法对孤石区域进行探测勘察，钻探是探查孤石最直接、有效的手段，可有效反映孤石在垂直剖面上的分布规律，但往往需采用加密布置钻孔进行钻探，这在线路勘察工程上显然造成较大的经济和工期损失。随着物探手段的不断丰富，其越来越多的应用在对孤石的探测中。物探作为一种间接性的勘察手段，归纳起来主要有重力法、磁法、电法、地震法、地质雷达法和地球物理测井法等。在花岗岩孤石的探测中往往采用重力探测、高密度电法、超高密度电阻率法、反射波法、探地雷达、电磁波CT技术、声波CT技术等方法进行探测，这些方法均能较为有效的反映出探测区域的内部地质构造。

五、结语

已有桥梁桩基工程的勘察实践表明，地质勘察成果的准确性对施工过程是否顺利的影响非常明显。实际情况与地质勘察成果的不符则意味着设计方案的不合理，这将势必会因工程变更等而影响工程进度和延误工期。在经济上，轻微的工程的变更将带来一定程度的经济损失。如果发生事故，工期延误、机械设备毁坏、工程费用增加和施工企业信誉降低均无法避免，而严重的时候会甚至可能造成工程报废。因此，必须要提高勘察成果的准确性，提前采取措施应对可能发生的灾害对降低施工安全隐患具有极为重要的意义。