巖溶地區(qū)勘察中的技術(shù)問題分析

蔣仕清

（建材桂林地質(zhì)工程勘察院，廣西 桂林 541002）

巖溶地區(qū)勘察中的技術(shù)問題分析

蔣仕清

（建材桂林地質(zhì)工程勘察院，廣西 桂林 541002）

巖溶地區(qū)存在溶洞、裂隙或者溝槽，在情況嚴(yán)重時，溶洞頂板塌陷可能導(dǎo)致較大規(guī)模的洼地或者洞穴出現(xiàn)，給工程建設(shè)造成不利影響。由于巖溶的復(fù)雜性、不確定性、隱蔽性，巖溶地區(qū)勘察中勘探孔布置應(yīng)加密，勘探孔深度應(yīng)鉆入基巖面以下適當(dāng)深度，采取巖土試樣應(yīng)具代表性。文章對巖溶地區(qū)勘察中的技術(shù)問題進(jìn)行了分析。

巖溶地區(qū)；勘探孔布置；勘探孔深度；地基穩(wěn)定性；巖溶地基處理

巖溶是一種分布多樣、形態(tài)奇特的自然現(xiàn)象，由于巖溶的復(fù)雜性、不確定性、隱蔽性，巖溶勘察應(yīng)堅持以巖溶工程地質(zhì)調(diào)查研究為先導(dǎo)，遵循從面到點、分區(qū)對待、先地面后地下、先控制點后一般點、先疏后密以及評價中先定性后定量的工作準(zhǔn)則。本文針對巖溶地區(qū)勘察中勘探孔的布置、勘探孔深度、巖土試樣、溶洞的穩(wěn)定性等問題進(jìn)行探討，在不同的勘察階段選擇合適的勘察手段與勘察措施，查明巖溶的分布范圍、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及發(fā)展趨勢等，確保為后期開展的現(xiàn)場施工提供精確依據(jù)。

1 勘探孔的布置

巖溶地區(qū)勘察宜采用工程地質(zhì)測繪、綜合物探和鉆探等勘察手段。工程地質(zhì)測繪、綜合物探多用于可行性研究勘察階段和初步勘察階段。詳細(xì)勘察階段宜采用鉆探。一般來說，物探對整個場地巖溶發(fā)育范圍及發(fā)展趨勢能有一定的判斷，但物探本身的局限性，對巖溶的判斷正確性帶來一定難度。因此，對物探發(fā)現(xiàn)有異常的地段，應(yīng)選取有代表性的部位布置鉆探孔進(jìn)行核實驗證，對巖溶洞隙發(fā)育范圍大的地段應(yīng)加密布置鉆探孔。由于巖溶發(fā)育的復(fù)雜性、不確定性、隱蔽性，初步勘察階段、詳細(xì)勘察階段的勘探孔應(yīng)根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2001）（2009年版）規(guī)定的最小孔距布置，巖溶中等發(fā)育的場地，宜按一柱（樁）一孔布置勘探孔。詳細(xì)勘察階段未能查明的問題以及施工中發(fā)現(xiàn)的異常情況，往往還要進(jìn)行施工勘察，施工勘察宜在已挖的基槽（坑）內(nèi)進(jìn)行勘察，可用動力觸探或釬探的方法，查明可能存在的隱伏土洞、軟弱土層的分布范圍。勘探孔布置應(yīng)逐基（樁）勘察，按一基一孔或一基多孔布置，孔距根據(jù)建筑物的重要性或荷載大小來確定，對條形基礎(chǔ)，應(yīng)沿基礎(chǔ)中線按2～4m布一個點；對獨立基礎(chǔ)，應(yīng)在四角及中心部位布點，當(dāng)基礎(chǔ)底面積≤5m2時，布2～4個點，基礎(chǔ)底面積為5～12m2時，布5～8個點。對于荷載較大的工程或大直徑嵌巖樁，應(yīng)查明每個柱（樁）基下巖溶的垂直方向和水平方向發(fā)育情況，特別是樁端以下巖溶洞隙發(fā)育情況，應(yīng)根據(jù)基底面積或樁底面積的大小，采用小口徑鉆探進(jìn)行檢測驗證，基底邊長或樁徑為0.8～1.5m時，布置1～3個孔；1.5～3.0m時，布置3～5個孔。當(dāng)巖溶強烈發(fā)育或與鄰近基礎(chǔ)的基巖面相差較大時，應(yīng)在相鄰基礎(chǔ)（樁）間增加鉆孔，查明可能影響基礎(chǔ)（樁端）滑移的臨空面。

2 勘探孔深度

巖溶地區(qū)勘察勘探點的深度除滿足現(xiàn)行國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等規(guī)定外，尚應(yīng)滿足下列要求：（1）當(dāng)基礎(chǔ)底面以下土層厚度不大于條形基礎(chǔ)寬度的6倍或獨立基礎(chǔ)寬度的3倍且具備形成土洞、塌陷等時，應(yīng)有部分或全部勘探點鉆入巖石，鉆入巖石的深度應(yīng)不小于基底邊長或樁徑的3倍且不小于5m；（2）對荷載較大的工程或重大建筑物基礎(chǔ)應(yīng)適當(dāng)加深勘探點深度；（3）當(dāng)相鄰樁底的巖石面起伏較大時，應(yīng)適當(dāng)加深勘探點的深度；（4）對于一基（樁）多孔的勘探點深度，各孔深度除滿足不小于基底邊長或樁徑的3倍且不小于5m外，各孔終孔深度相差不大于2m；（5）當(dāng)預(yù)定深度有溶洞存在且可能影響地基穩(wěn)定時，應(yīng)鉆入洞底基巖面下不少于2m，對物探異常帶的勘探點，一般應(yīng)鉆入異常帶以下適當(dāng)深度。

3 巖土試樣

《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021-2001）（2009年版）規(guī)定“每個場地每一主要土層的原狀土試樣或原位測試數(shù)據(jù)不應(yīng)少于6件（組）”，規(guī)范做這樣規(guī)定的目的主要是防止對能取樣試驗的工程，發(fā)生不取巖土樣、不做力學(xué)試驗的情況。但是，規(guī)范定的6個土樣是最少的數(shù)量，不能把它作為取土數(shù)量的比較標(biāo)準(zhǔn)，更不能說超過6個土樣就認(rèn)為太多了。另外，巖土參數(shù)統(tǒng)計分析時，如果樣本數(shù)量太少，對計算的結(jié)果會有一定的影響。從統(tǒng)計角度來看，樣本數(shù)量越大，數(shù)據(jù)的代表性越好，計算結(jié)果的可靠性就越高。巖溶地區(qū)勘察應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求采取巖土試樣，對3棟及3棟以上的建筑群，每棟每一主要土層的土試樣和原位測試數(shù)據(jù)均不少于2件（組）；每個巖性層或巖體單元參加統(tǒng)計的數(shù)量不應(yīng)少于6組，對3棟及3棟以上的建筑群，每棟每一主要巖層的試樣不應(yīng)少于2組。這樣才能保證巖土試樣的代表性，提高計算結(jié)果的可靠性。

4 巖溶穩(wěn)定性

巖溶地區(qū)最典型的就是溶洞、土洞等發(fā)育。溶洞發(fā)育有其不確定性、隱蔽性，在地下水的動力作用下，常常伴有土洞和塌陷的發(fā)生，當(dāng)有溶洞、溶蝕裂隙、土洞存在時，應(yīng)考慮其對地基穩(wěn)定性的影響。巖溶地基穩(wěn)定性評價有定性和定量評價，可根據(jù)《工程地質(zhì)手冊》（第四版）中所推薦的經(jīng)驗公式對溶洞頂板的穩(wěn)定性進(jìn)行驗算，但在驗算和評價時還應(yīng)考慮下伏溶洞或土洞的規(guī)模大小、形狀，地下水的水位及變化幅度、巖溶洞隙的寬度等因素影響。

當(dāng)下伏溶洞為串珠狀溶洞或溶洞溶隙深度較大時，即便基礎(chǔ)底面土層厚度大于獨立基礎(chǔ)寬度3倍或條形基礎(chǔ)寬度6倍，也有可能導(dǎo)致地基塌陷失穩(wěn)，若下伏溶洞平面分布大于基礎(chǔ)寬度時，地基穩(wěn)定性就越差，溶洞形狀越不規(guī)則，應(yīng)力就越集中，地基穩(wěn)定性也越差。近年來，人為降水和采取地下水越來越頻繁，地下水的水位下降很快，地下水在土洞位置上下升降頻繁，對土洞的穩(wěn)定十分不利，從而造成土洞塌陷，影響地基穩(wěn)定。以巖石為持力層，豎向洞隙寬度不大于基礎(chǔ)底面積1/4時，且洞隙兩邊的巖體的基本質(zhì)量等級為Ⅰ級或Ⅱ級時，洞隙被密實的沉積物充填，可不考慮洞隙對地基穩(wěn)定性的不利影響。

5 施工勘察

在巖溶地區(qū)以巖石為持力層的工程中進(jìn)行施工勘察是非常有必要的，因為巖溶地區(qū)整體上表現(xiàn)為多樣化的地貌，與之有關(guān)的地質(zhì)情況也是十分復(fù)雜，在詳細(xì)勘察階段，受限于工作量或巖溶的復(fù)雜性、隱蔽性，不可能完全查明各建筑物下的各種巖溶形態(tài)，這些都有待施工階段進(jìn)行專門勘察予以查明。施工勘察就是針對尚待查明的專門問題進(jìn)行的補充勘察。特別是對大直徑嵌巖樁，樁端巖石的穩(wěn)定性、完整性、承載力等，直接影響樁基的安全，進(jìn)行專門的樁基勘察就顯得十分必要了。在工程基坑開挖階段，采用施工勘察查明每個基礎(chǔ)以下巖溶的垂直方向及水平方向發(fā)育形態(tài)，才能正確評價地基的穩(wěn)定性，確保建筑物的安全。施工勘察的勘探孔布置及孔深可按本文上述來確定，重點是要查清隱伏巖溶，否則貽害無窮。對巖溶強烈發(fā)育區(qū)應(yīng)加密鉆孔，圈定范圍，為巖溶地基加固處理提供詳細(xì)資料。

6 巖溶地基處理

對于影響地基穩(wěn)定性的巖溶洞隙，應(yīng)因地制宜的采取措施治理，否則將對建筑物的安全造成不利影響。目前，巖溶地基的處理措施有換填、鑲補、灌漿加固、清爆填塞、結(jié)構(gòu)跨越、調(diào)整基礎(chǔ)底面面積、地下水排導(dǎo)等，具體采用哪種措施應(yīng)根據(jù)巖溶洞隙的位置、大小、埋深、巖體穩(wěn)定性和水文地質(zhì)條件等綜合分析。在桂林巖溶地基處理實踐過程中，還經(jīng)常采用高壓旋噴樁結(jié)合微型鋼管樁處理串珠狀溶洞或深度較大溶洞，該方法克服了灌漿加固時漿量流失大，當(dāng)溶洞中水量較大，連通性較好時，灌漿加固并不能完全堵填洞隙的弊病。一般來說，先用鉆機引孔，然后采用高壓旋噴樁加固溶洞，最后引孔施打鋼管樁，鋼管樁內(nèi)用水泥砂漿灌實。該方法對連通性好的溶洞處理效果相當(dāng)?shù)暮茫苡行г鰪娙芏闯涮钗锏膹姸纫约皣鷰r的穩(wěn)定性。

7 結(jié)語

（1）巖溶地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察時，除嚴(yán)格執(zhí)行國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范規(guī)定的要求外，考慮到巖溶的復(fù)雜性、不確定性、隱蔽性，僅靠常規(guī)布孔法進(jìn)行鉆探是很難準(zhǔn)確掌握巖溶發(fā)育狀況的，對勘探點的布置、勘探孔的孔深、巖土試樣的采取應(yīng)適當(dāng)從嚴(yán)、加深；（2）巖溶地基的穩(wěn)定性還應(yīng)考慮下伏溶洞、土洞的規(guī)模大小、形狀、地下水位的變化幅度等因素的影響，采用多種方法進(jìn)行評價；（3）巖溶在空間上分布無規(guī)律，為確保后期開展的現(xiàn)場施工提供精確根據(jù)，宜采用施工勘察；（4）巖溶地基處理實踐中，應(yīng)注意結(jié)合地方經(jīng)驗，因地制宜選擇適合運用于巖溶處理的措施與手段，注重經(jīng)驗積累，提高處理質(zhì)量，確保建筑物安全。

[1]工程地質(zhì)手冊編委會．工程地質(zhì)手冊（第四版）[M]．北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[2]巖土工程勘察規(guī)范（2009年版）（GB50021-2001）[S].

[3]廣西壯族自治區(qū)巖土工程勘察規(guī)范（DBJ/T45-002-2011）[S].

[4]劉之葵，梁金城，朱壽增．桂林巖溶區(qū)巖土工程勘察中幾個問題的探討[J]．桂林工學(xué)院學(xué)報，2006，（4）.

（責(zé)任編輯：周 瓊）

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1009-2374（2017）12-0271-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.138

蔣仕清（1972-），男，廣西全州人，供職于建材桂林地質(zhì)工程勘察院，研究方向：巖土工程。

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