某地巖溶地基工程地質(zhì)勘察技術(shù)

劉朝亮

（廣西地礦建設(shè)集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530023）

0 引言

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的逐漸推進(jìn)，越來(lái)越多的工程項(xiàng)目在巖溶區(qū)域開(kāi)展，在項(xiàng)目建設(shè)期間，通過(guò)有效開(kāi)展勘察工作，并采取多種方法實(shí)施綜合勘探，運(yùn)用多種方法進(jìn)行有效的印證，可以確保巖土地基工程的勘察結(jié)果更加精確。對(duì)于施工單位而言，要結(jié)合巖溶區(qū)域的水文條件和地形地貌，以及該地區(qū)的土壤條件和性質(zhì)，有針對(duì)性地選擇施工工藝和地基處理技術(shù)，在提高工程項(xiàng)目建設(shè)安全性與經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)，確保巖溶區(qū)域工程項(xiàng)目的總體建設(shè)質(zhì)量得到良好提升。因此，本文重點(diǎn)分析巖溶地基工程地質(zhì)勘察技術(shù)和處理措施。

1 背景分析

要想保證工程項(xiàng)目建設(shè)施工的有序開(kāi)展，做好相應(yīng)的勘察工作特別重要。根據(jù)巖土地基工程建設(shè)現(xiàn)狀能夠得知，若沒(méi)有開(kāi)展勘察工作，會(huì)影響工程設(shè)計(jì)方案的有效落實(shí)，也會(huì)給后期的施工作業(yè)順利開(kāi)展帶來(lái)較大影響。巖土工程勘察的核心目標(biāo)是幫助項(xiàng)目設(shè)計(jì)人員進(jìn)一步了解工程場(chǎng)地的具體情況，通過(guò)對(duì)各項(xiàng)勘察地質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確分析，可以有效提高工程設(shè)計(jì)的規(guī)范性與合理性，確保巖土工程施工作業(yè)的安全性。

通過(guò)做好巖土地基工程勘察工作，能夠減小外界自然環(huán)境給項(xiàng)目建設(shè)帶來(lái)的負(fù)面影響。與此同時(shí)，在開(kāi)展巖土地基工程勘察工作時(shí)，針對(duì)勘察工作期間所遇到的各類問(wèn)題，采取科學(xué)的處理措施，可以避免巖土工程出現(xiàn)大面積沉降與變形現(xiàn)象。

結(jié)合巖土地基工程勘察工作的具體開(kāi)展情況能夠得知，通過(guò)對(duì)擬建項(xiàng)目場(chǎng)地的施工作業(yè)條件和地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行有效的分析，可以明顯提高工程項(xiàng)目的整體質(zhì)量。因?yàn)閹r土工程項(xiàng)目涉及的學(xué)科內(nèi)容比較多，使工程地基勘察作業(yè)難度比較大，為了確保巖土地基工程勘察數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確，要求勘察人員全方面考慮多項(xiàng)影響因素，有針對(duì)性地選擇地質(zhì)勘察技術(shù)，并對(duì)項(xiàng)目場(chǎng)地的地質(zhì)情況進(jìn)行有效測(cè)定，采取妥善的處理措施，從根本上減少地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)，確保巖土地基工程施工作業(yè)的安全性[1]。

2 巖溶區(qū)域類型

2.1 埋藏型巖溶

通常來(lái)講，埋藏型巖溶所覆蓋的非可溶性巖石厚度存在較大差異，上半部分的巖溶可以有效滿足項(xiàng)目建設(shè)要求，故在實(shí)際勘察工作當(dāng)中，勘察人員基本無(wú)須考慮下部巖溶的具體分布情況。

2.2 覆蓋型巖溶

在覆蓋型巖溶當(dāng)中，覆蓋層的厚度多超過(guò)10m，部分地區(qū)可以達(dá)到幾十米，一般來(lái)講，若土層厚度小于30m，被稱作淺覆蓋型巖溶，如果土層厚度超過(guò)30m，被稱作深覆蓋型巖溶，此部分巖溶覆蓋性土層為第四系土層。在覆蓋型土層當(dāng)中，核心問(wèn)題是地基土容易出現(xiàn)不均勻沉降，地基巖溶容易出現(xiàn)大面積的塌陷。為了確保覆蓋型巖溶工程勘察工作可以順利開(kāi)展，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工期間，要求勘察人員綜合考慮外界荷載對(duì)工程建設(shè)產(chǎn)生的影響，并采取合理的勘察技術(shù)[2]。

2.3 裸露型巖溶

在山谷區(qū)域，地表淺層可溶性巖石經(jīng)過(guò)降水和地表水的長(zhǎng)時(shí)間溶蝕之后，容易形成裸露型巖溶，該地區(qū)的土層覆蓋厚度小于10m，巖溶全部裸露，或呈半裸露狀態(tài)，石芽通常不會(huì)超出3m，主要分布在坡地。因?yàn)槭康谋砻姹容^陡峭，部分地區(qū)的溶溝深度超出10m，和溶隙有效連接。

此外，石芽表面存在較大的起伏，容易出現(xiàn)引發(fā)地基滑動(dòng)現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)大面積沉降與裂縫等一系列問(wèn)題。因此，相關(guān)人員需要充分考慮巖溶頂板安全性與穩(wěn)定性問(wèn)題，在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程當(dāng)中，勘察人員還要遵守安全性與穩(wěn)定性原則，進(jìn)而更充分地了解該地區(qū)的地質(zhì)條件[3]。

3 巖溶地基工程地質(zhì)勘察要點(diǎn)分析

3.1 加強(qiáng)工程測(cè)繪

對(duì)于巖土工程項(xiàng)目勘察人員來(lái)講，通過(guò)加強(qiáng)工程測(cè)繪，并對(duì)巖溶區(qū)域的地質(zhì)條件和地貌進(jìn)行全方面調(diào)查，可以更好地了解該地區(qū)巖溶具體分布情況及巖溶的性質(zhì)。同時(shí)，勘察人員可以根據(jù)具體的調(diào)查與測(cè)繪治療數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確判斷地質(zhì)勘察工作的具體方向與內(nèi)容，此種勘察方法比較簡(jiǎn)單，可以為巖溶區(qū)域的具體建設(shè)施工提供準(zhǔn)確資料。

3.2 地球物理勘探技術(shù)

在工程項(xiàng)目建設(shè)期間，一旦發(fā)生巖溶地質(zhì)災(zāi)害，會(huì)嚴(yán)重影響工程的整體質(zhì)量，故勘察人員需要準(zhǔn)確而快速地分析巖溶性質(zhì)和空間發(fā)育形態(tài)，確保工程項(xiàng)目建設(shè)施工可以有序開(kāi)展。如果發(fā)生巖溶地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，工程項(xiàng)目施工場(chǎng)地存在半填充或者全填充類型的溶洞，填充物為水或空氣，會(huì)給工程項(xiàng)目建設(shè)施工帶來(lái)嚴(yán)重影響。

為了確保巖溶地基工程勘察結(jié)果更加精確，科學(xué)運(yùn)用地球物理勘察技術(shù)特別重要。通常而言，地球物理勘探技術(shù)主要應(yīng)用在巖層比較復(fù)雜的巖穴勘察當(dāng)中，例如雷達(dá)技術(shù)與CT技術(shù)等，這些勘察技術(shù)的應(yīng)用效果比較好，不但可以幫助勘察人員準(zhǔn)確地定位出巖溶具體位置，而且能夠幫助勘察人員進(jìn)一步了解洞穴坍塌的具體情況。

在應(yīng)用雷達(dá)技術(shù)的過(guò)程當(dāng)中，勘察人員可以對(duì)巖溶系統(tǒng)內(nèi)部的水動(dòng)態(tài)壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并運(yùn)用多種智能化設(shè)備，可以進(jìn)一步提高巖溶地基工程坍塌監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的精確性。針對(duì)較大面積的巖溶區(qū)域，若該地區(qū)的巖溶發(fā)育速度比較快，同時(shí)深層地巖溶分布范圍比較廣，均可采取地球物理勘探技術(shù)。但是，對(duì)于勘察人員來(lái)說(shuō)，在具體勘察工作之中，需要考慮到外界環(huán)境與技術(shù)因素對(duì)勘察結(jié)果產(chǎn)生的影響，地球物理勘探技術(shù)的應(yīng)用如圖1～圖3所示。

圖1 柳州某項(xiàng)目典型的巖溶、裂隙及破碎地質(zhì)雷達(dá)影像圖

圖2 柳州某項(xiàng)目典型的巖溶、裂隙地質(zhì)雷達(dá)影像圖

圖3 柳州某項(xiàng)目高密度異常

最近幾年以來(lái)，地球物理勘探技術(shù)的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，此種勘察技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越成熟，通過(guò)有效運(yùn)用此種勘察方法，能夠明顯提升巖溶地基工程勘察效率，具備比較高的分辨率，確保最終的探測(cè)成果更精確，故可以為工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)與施工提供良好依據(jù)。

3.3 遙感監(jiān)測(cè)技術(shù)

在巖溶地基工程勘察工作當(dāng)中，航空遙感技術(shù)、紅外線感應(yīng)技術(shù)與衛(wèi)星遙感技術(shù)的應(yīng)用范圍特別廣，可以明顯提高巖溶地基工程的勘察效率。特別是在較大面積的巖溶區(qū)域當(dāng)中，通過(guò)有效利用此項(xiàng)技術(shù)，能夠確保地質(zhì)調(diào)查數(shù)據(jù)更精確，幫助巖溶地基勘察人員充分了解該地區(qū)的地形地貌特征，以及該地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，確保最終的勘察數(shù)據(jù)更精確。

3.4 原位測(cè)試技術(shù)

將原位測(cè)試技術(shù)應(yīng)用到巖溶地基工程勘察工作當(dāng)中，可以確保工程勘察更便捷，有效降低巖溶地基工程的勘察成本，對(duì)于巖溶地基工程勘察人員來(lái)講，通過(guò)開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和動(dòng)力觸探試驗(yàn)，可以更好地了解溶洞填充物特征，以及堆積物的地質(zhì)特征，準(zhǔn)確測(cè)定巖溶地基工程的承載力。同時(shí)，通過(guò)運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)，可以明顯減輕勘察人員的工作壓力，確保巖溶地基工程的勘察工作效率得到良好提升。

3.5 示蹤試驗(yàn)技術(shù)

結(jié)合巖溶地基勘察工作的具體開(kāi)展情況能夠得知，通過(guò)合理采用示蹤劑，對(duì)巖溶地基區(qū)域地下水開(kāi)展聯(lián)通試驗(yàn)，能夠幫助勘察人員更好地了解該地區(qū)地下水具體分布范圍及巖溶的實(shí)際發(fā)育情況，包括溶洞間的連續(xù)性、溶洞的實(shí)際分布情況等。此項(xiàng)技術(shù)的操作流程較為便捷，最終的檢測(cè)結(jié)果更精確，但是，此項(xiàng)技術(shù)也存在一定的局限性，只能應(yīng)用到有水且有水頭出露的溶洞當(dāng)中。

3.6 模型試驗(yàn)

對(duì)于巖溶地基工程勘察人員而言，通過(guò)構(gòu)建有關(guān)模型裝置開(kāi)展模擬試驗(yàn)，針對(duì)該地區(qū)的土層情況與地質(zhì)情況進(jìn)行科學(xué)的模擬。例如，利用先進(jìn)技術(shù)，模擬巖溶區(qū)域地基的實(shí)際塌陷過(guò)程，并對(duì)巖溶區(qū)域的水文地質(zhì)條件進(jìn)行有效分析，可以明顯提高巖溶地基工程勘察數(shù)據(jù)的精確性與合理性，減少錯(cuò)誤勘察數(shù)據(jù)的出現(xiàn)，真正達(dá)到提高巖溶地基工程勘察工作效率的目的。

3.7 巖溶地基工程關(guān)鍵處理技術(shù)

3.7.1 巖溶灌漿技術(shù)

在巖溶地基工程建設(shè)期間，溶洞灌漿處理技術(shù)比較常見(jiàn)，通過(guò)科學(xué)運(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)，可以確保巖溶地基工程的建設(shè)效果得到良好提升。通過(guò)有效運(yùn)用巖溶灌漿技術(shù)，對(duì)溶洞進(jìn)行合理填充，不斷提升其密實(shí)度，確保巖土體自身強(qiáng)度和穩(wěn)定性得到有效提高。同時(shí)，采取科學(xué)的處理措施，可以將溶洞和地下水及土層之間的聯(lián)系切斷，進(jìn)而防止溶洞的進(jìn)一步發(fā)展，確保建筑工程安全性與可靠性得到雙重提升。

另外，巖溶灌漿處理技術(shù)主要應(yīng)用到比較淺的地基土層當(dāng)中，在巖溶地基工程施工期間，通過(guò)使用小型機(jī)械設(shè)備，可以幫助勘察人員全面了解該地區(qū)巖溶實(shí)際分布范圍，同時(shí)，此項(xiàng)處理技術(shù)的施工作業(yè)成本比較低。雖然巖溶灌漿處理技術(shù)擁有諸多優(yōu)勢(shì)，但是，在實(shí)際應(yīng)用期間，若巖溶區(qū)域存在比較多的溶洞，并且溶洞表現(xiàn)為軟塑狀黏性土，或是砂礫土層，容易出現(xiàn)大面積的漏水現(xiàn)象，再加上部分區(qū)域的溶洞容易和上部土洞相通，使得基巖的埋藏比較深，在此期間，如果工程項(xiàng)目的建設(shè)高度比較大，使地基荷載明顯增加，若采取灌漿處理技術(shù)，這會(huì)影響最終的處理效果，故相關(guān)人員需要結(jié)合具體情況，有針對(duì)性地選擇巖溶處理技術(shù)，不斷增強(qiáng)巖溶地基處理效果。

3.7.2 灌注樁技術(shù)

因?yàn)楣嘧兜氖┕?qiáng)度比較高，同時(shí)施工工藝流程較為簡(jiǎn)單，可以明顯提升施工速度，確保巖溶地基工程的整體施工質(zhì)量得到良好提升。因此，在處理巖溶地基的過(guò)程當(dāng)中，灌注樁技術(shù)的良好運(yùn)用，可以取得較好效果。在應(yīng)用灌注樁處理技術(shù)時(shí)，要求施工人員合理控制鉆孔質(zhì)量，在鉆孔期間，需要防止孔壁出現(xiàn)塌陷。根據(jù)巖溶地基的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)得知，如果鉆孔的深度較大，受到地下水的影響，孔壁的靜水壓力作用下，會(huì)逐漸向鉆孔內(nèi)部塌陷，進(jìn)而引發(fā)嚴(yán)重的流砂現(xiàn)象。如果鉆孔內(nèi)部水位高于地下水位，通過(guò)采取此項(xiàng)技術(shù)，可以確保鉆孔內(nèi)部與外部的水壓力保持平衡。

在檢查鉆孔深度的過(guò)程當(dāng)中，施工人員還要結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙要求，針對(duì)鉆孔樁頂標(biāo)高與護(hù)筒標(biāo)高進(jìn)行全面檢驗(yàn)，并準(zhǔn)確計(jì)算鉆孔的實(shí)際深度，如果導(dǎo)管埋設(shè)深度過(guò)大，會(huì)嚴(yán)重影響混凝土灌注質(zhì)量，進(jìn)而引發(fā)斷樁現(xiàn)象。由于水下灌注混凝土施工難度比較大，一旦發(fā)生鋼筋籠懸空現(xiàn)象，會(huì)嚴(yán)重影響混凝土施工質(zhì)量，為了避免鋼筋籠發(fā)生上浮，施工人員要適當(dāng)降低施工速度，并嚴(yán)格控制導(dǎo)管的埋置深度，不斷提高灌注質(zhì)量。

為了確保巖溶地基處理效果得到進(jìn)一步提升，在應(yīng)用灌注樁處理技術(shù)時(shí)，相關(guān)人員還要注意以下幾個(gè)問(wèn)題。

（1）在鉆孔施工之前，相關(guān)人員需要結(jié)合設(shè)計(jì)要求，做好場(chǎng)地整平工作，針對(duì)軟弱地面進(jìn)行有效處理，防止施工機(jī)具出現(xiàn)嚴(yán)重下沉與傾斜，確保成孔質(zhì)量得到良好提升，同時(shí)，密切關(guān)注泥漿與鉆渣外運(yùn)情況，并做好相應(yīng)的排放工作。

（2）結(jié)合樁基設(shè)計(jì)平面圖，采用經(jīng)緯儀或全站儀進(jìn)行測(cè)量放樣，準(zhǔn)確測(cè)出中心軸線與樁位，將軸線引到四周不容易破壞的區(qū)域，為后期的樁位復(fù)核提供便利。

（3）在埋設(shè)護(hù)筒的過(guò)程當(dāng)中，需要采取十字交叉方法，將其和樁位中心偏差控制在20mm之內(nèi)，護(hù)筒傾斜度不宜超過(guò)1%。

（4）在鉆孔施工期間，還要嚴(yán)格控制垂直度。軌道的鋪設(shè)施工需要保持平直、穩(wěn)定，鉆機(jī)安裝需要保持水平，天車和滑車轉(zhuǎn)盤(pán)中心成一條直線，和樁位的中心偏差不宜超過(guò)10mm。在鉆孔施工期間，技術(shù)人員還要準(zhǔn)確檢測(cè)地面的實(shí)際標(biāo)高，并結(jié)合地面具體標(biāo)高，科學(xué)確定樁孔施工深度。

（5）在鋼筋籠施工期間，要求相關(guān)人員認(rèn)真按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行鋼筋籠的制作，并合理布置加強(qiáng)箍筋，確保機(jī)槍箍筋的布置更加均勻。同時(shí)，鋼筋的直徑和間距，以及其實(shí)際長(zhǎng)度要滿足設(shè)計(jì)要求，每隔2m順著圓周方向設(shè)置三塊滾輪時(shí)混凝土保護(hù)層墊塊，確保鋼筋籠能夠有序的下放的鉆孔內(nèi)部。

（6）在混凝土澆筑期間，通過(guò)提前開(kāi)展強(qiáng)度試驗(yàn)，并有效檢測(cè)混凝土坍落度，能夠確?；炷凉嘧妒┕べ|(zhì)量得到良好提升。

除此之外，對(duì)于進(jìn)入到巖溶地基工程內(nèi)部的施工人員而言，需要佩戴好安全帽，并穿戴好相應(yīng)的防護(hù)用品，在泥漿池的四周，還要設(shè)置防護(hù)設(shè)施，防護(hù)設(shè)施的高度不宜低于1.2m，成孔完畢后，需要對(duì)各類安全防護(hù)設(shè)施進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)達(dá)標(biāo)后，方可進(jìn)行后續(xù)的施工作業(yè)。

3.7.3 全回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔灌注樁技術(shù)

（1）巖溶地區(qū)存在問(wèn)題：對(duì)于巖溶地區(qū)特別是溶洞發(fā)育地區(qū)的特殊巖土層的超長(zhǎng)灌注樁樁基（一般60m以上，下同）施工，國(guó)內(nèi)通常采用沖孔成樁，但是由于沒(méi)有有效的護(hù)壁措施，（國(guó)內(nèi)通常采用人工造壁），成孔過(guò)程中經(jīng)常造成孔壁坍塌、斜樁、掉鉆、卡鉆等孔內(nèi)事故，造成施工工期延長(zhǎng)及埋下工程質(zhì)量隱患。由于護(hù)壁措施不到位，巖溶地區(qū)鉆孔灌注樁的充盈系數(shù)也無(wú)法控制，施工成本大大增加。另外巖溶地區(qū)地下水豐富，且地下水多為承壓水，流動(dòng)性較大，一般的方法護(hù)壁，很難達(dá)到效果。

（2）需要解決的問(wèn)題：①護(hù)壁形式：泥漿護(hù)壁不再適用。②斜巖面處理及垂直度控制：沖孔樁機(jī)及旋挖鉆機(jī)已經(jīng)不適用。③溶洞中的卡鉆、掉鉆及孔內(nèi)事故。④地下水為承壓水的地層中的鉆孔施工。⑤設(shè)備處理孤石及設(shè)備的入巖能力、設(shè)備的最大施工深度。

（3）解決方法：對(duì)于巖溶地區(qū)的超長(zhǎng)灌注樁樁基的施工，采用單一的旋挖鉆進(jìn)施工，護(hù)壁及斜巖問(wèn)題無(wú)法解決；采用沖孔施工工藝則效益太低（主要是耗時(shí)太長(zhǎng)）、卡鉆掉鉆及孔內(nèi)事故難以處理、地下承壓水的影響無(wú)法解決。

采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)：可以解決孤石與舊基礎(chǔ)問(wèn)題、樁基垂直度問(wèn)題、護(hù)壁問(wèn)題以及地下承壓水的影響問(wèn)題。

全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是集全液壓動(dòng)力和傳動(dòng)、機(jī)電液聯(lián)合控制于一體、可以驅(qū)動(dòng)套管做360°回轉(zhuǎn)的新型鉆機(jī)，壓入套管和鉆進(jìn)同時(shí)進(jìn)行，具有新型、高效、環(huán)保的特點(diǎn)?？梢越鉀Q復(fù)雜特殊環(huán)境下的樁基施工難題。

（4）技術(shù)特點(diǎn)：①垂直度高垂直精度在1/1000以內(nèi)。②無(wú)塌孔全套管護(hù)壁，不會(huì)發(fā)生塌孔。③可穿過(guò)孤石、舊基礎(chǔ)、巖石層等可直接穿透孤石和舊基礎(chǔ)、巖石層。④充盈系數(shù)小對(duì)周邊土層擾動(dòng)小，充盈系數(shù)得到有效控制。⑤操作安全可靠工作人員基本在機(jī)械駕駛室內(nèi)操作，基本不存在安全隱患。⑥環(huán)保效果好，泥漿用量大大減少，施工噪聲大大降低。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文主要對(duì)某地巖溶地基工程地質(zhì)勘察技術(shù)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)進(jìn)行有效的分析，不僅能夠提升巖溶地基工程地質(zhì)勘察結(jié)果的精確性，而且可以減少巖溶地基對(duì)工程施工質(zhì)量產(chǎn)生的不利影響，在提高巖溶地基工程整體施工質(zhì)量的同時(shí)，避免施工不規(guī)范現(xiàn)象的發(fā)生，故可以為相關(guān)人員提供良好的幫助和參考。