碳酸鹽巖地區工程勘察的工作建議

黃生伍 （合肥建材地質工程勘察院，安徽 合肥 230001）

0 前 言

碳酸鹽巖在地殼中分布廣泛，約占沉積巖總量的20%，在我國碳酸鹽巖的出露面積約為91萬km2,加上已知的隱伏于不同深度的碳酸鹽巖,其總分布面積可達340萬km2以上，約占國土面積的40%。安徽省內碳酸鹽巖分布也十分廣泛，長江南北、淮河兩岸均有分布，在工程勘察時經常遇見。巖溶作用（也被稱為喀斯特作用）是碳酸鹽巖內常見的不良地質作用，巖溶發育區約占全國的15%，巖溶的存在給工程勘察、基礎設計及施工帶來許多挑戰。

1 碳酸鹽巖地區工程勘察要點

1.1 碳酸鹽巖地區工程地質特征

①基巖面起伏較大。基巖面起伏與地形地貌、構造等多種因素有關，但因溶蝕作用的存在，其基巖面總是起伏的，即使總體水平的基巖面也是起起伏伏的。

②基巖部分或全部被覆蓋，且覆蓋層厚度變化較大。因地表水、地下水的溶蝕作用及后期的沉積作用，低洼處基巖多時被第四系沉積物覆蓋。

③巖溶作用發育不均勻性。無論巖溶發育程度強弱，其分布總是不均勻的。

2 工程勘察要點

①工程勘察重點是查明場地的穩定性及地基的均勻性。巖溶是影響場地穩定性的主要不利地質作用；巖土層面坡度、巖土層厚度、物理性質變化較大，地基多屬不均勻地基。

②工程勘察宜分階段進行，特別位于地質研究程度較低的地區，可行性研究勘察及初步勘察階段重點對場地及周邊較大范圍進行地質調查，調查區域地層分布、巖層產狀、巖溶發育程度、構造等，初步對場地的穩定性及適宜性進行評價，對下一階段勘察提出意見。詳勘階段重點查明場地內巖土層分布、物理力學性質等，重點查明巖溶發育程度及分布范圍，評價其對后期基礎設計和施工的影響。巖溶發育區宜進行施工勘察，探明巖溶的詳細分布及其對基礎的影響。

③勘探應采用地質調查、鉆探、物理勘探等多種手段，不同的勘探手段相互補充，有利于提高工作效率。隨著物理勘探技術的逐步成熟，其已成為查明巖溶的重要勘探手段，具有高效、經濟等優點。

3 工程勘察時易出現的問題

3.1 未查明基巖內巖溶發育情況

勘探時鉆到灰巖時即停止鉆探，根據勘察規范要求，勘察時遇基巖可適當減少勘探孔深度，特別是采用天然基礎的中小型工程，勘察時認為已到基巖，不要求繼續施工。有時勘探孔已進入灰巖，但施工編錄時忽視巖溶的存在，特別溶洞內充填有狀態較好的土層，易誤認為無溶洞。

巖溶發育的條件：

①可溶性巖石，這里主要指碳酸鹽巖（灰巖、白云巖），其中以灰巖最易溶解；

②巖石的透水性，碳酸鹽巖的透水性主要取決于裂隙的發育程度，孔隙率也有影響；

③流動的地下水，地下水的溶蝕取決于水中的CO2的濃度，地下水的流動速度對其溶蝕力也有很大影響。濕熱氣候區，雨量充沛，氣溫高、地表生物作用強，有利于巖溶的發育。其化學反應式為

3.2 覆蓋層厚度、物理性質未完全查明

第四系覆蓋層內鉆遇灰巖孤石時，誤認為到基巖，特別是地形坡度較大的地段，第四系覆蓋層內往往包含體積較大灰巖塊石。灰巖地區覆蓋層厚度變化一般較大，且物質組成、物理力學性質也有變化，多屬不均勻地基。

4 碳酸鹽巖地區工程勘察實例

①安慶市某學校學生宿舍場地，基巖為灰巖，內部不均勻發育有溶洞，表面覆蓋層為含碎石粘性土，基巖起伏面較大。勘察時把灰巖誤判為砂巖，根據場地基巖面起伏較大的情況，勘察報告建議采用人工挖孔樁，基巖為樁端持力層。樁基施工時發現，基巖內發育有溶洞，且10m深度基巖范圍內均有溶洞分布，無穩定樁端持力層。后經施工勘察，發現場地灰巖內巖溶發育強，地基處理成本高，建議異地建設。

②蕪湖某安置小區，高層建筑最高30層，場地覆蓋層由上而下為軟土——可塑~硬塑狀態粘性土等，覆蓋層厚度為10m~20m，基巖為灰巖，報告建議基礎設計采用鉆孔灌注樁或人工挖孔樁，基礎設計時部分采用灌注樁，部分采用預制管樁，且預制管樁樁端持力層要求進入“強風化灰巖”。樁基施工結束后，預制樁承載力大部分不滿足設計要求，后經開挖檢測等多種手段驗證，樁端未進入“強風化灰巖”，僅位于基巖上部硬塑狀態粘性土內。

③安慶地區某水泥廠建設2×5000t/d水泥生產線，場地基巖為三疊系薄層——中厚層——厚層灰巖，覆蓋層由上至下為第四系軟塑～可塑狀態粘性土——粉土——細砂——粘性土等，覆蓋層厚度最大約40m，厚度變化較大。根據場地周邊地質調查，灰巖內巖溶總體發育弱，但局部仍有巖溶發育，可能對擬建建筑帶來危害。勘察時鉆探發現溶洞發育的位置會有灰白色、淺肉紅色巖溶角礫巖出現，根據巖溶分布情況，勘察報告根據巖溶發育程度把場地劃分為巖溶較發育區和巖溶不發育區，建議巖溶較發育區的樁基設計避免采用單樁基礎，且逐樁進行施工勘探（超前鉆）；巖溶不發育區只對載荷較大的單樁基礎進行施工勘探（超前鉆）。施工勘察驗證勘察報告的建議是合理的、經濟的。

[1] 趙不億,徐成彥.普通地質學[M].北京：地質出版社,1986.

[2] 曾允孚,夏文杰.沉積巖石學[M].北京：地質出版社,1984.