巖溶發(fā)育區(qū)工程樁超前鉆勘察實(shí)例闡述

張建

摘 要：巖溶發(fā)育地區(qū)往往地質(zhì)條件復(fù)雜，地下水量豐沛，各種巖溶現(xiàn)象層出不窮，場(chǎng)地條件對(duì)工程建設(shè)影響很大，對(duì)于采用樁基礎(chǔ)的建筑，詳勘資料往往不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，此時(shí)就需要進(jìn)行一柱一樁勘察。該文主要以工程樁位超前鉆的實(shí)際應(yīng)用及對(duì)樁基工程的施工建議。主要以恒大地產(chǎn)在大連市大連灣鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)的“恒大港灣城”項(xiàng)目為例簡(jiǎn)要說(shuō)明工程樁位超前鉆的過(guò)程和方法。

關(guān)鍵詞：巖溶 超前鉆 溶洞 地下水

中圖分類(lèi)號(hào)：R62 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）09（a）-0059-02

在巖溶發(fā)育地區(qū)進(jìn)行工程建設(shè)，必須要了解、掌握建筑物范圍內(nèi)及附近區(qū)域的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，尤其是各種巖溶現(xiàn)象的發(fā)育程度、發(fā)育規(guī)模和特征，這一點(diǎn)對(duì)工程建設(shè)極為重要，它不僅關(guān)系到工程建設(shè)項(xiàng)目建設(shè)的可行性分析，也對(duì)工程項(xiàng)目的投資、建設(shè)具有指導(dǎo)意義。在巖溶發(fā)育區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)勘察，一般來(lái)講，若采用樁基礎(chǔ)，詳細(xì)勘察階段的地質(zhì)資料往往不能滿(mǎn)足樁基設(shè)計(jì)及施工的要求，此時(shí)就需要針對(duì)設(shè)計(jì)樁位進(jìn)行超前鉆勘探，以便具體確定每個(gè)樁位下溶洞或土洞的規(guī)模、數(shù)量，為工程樁選定穩(wěn)定可靠的基巖持力層，確保工程建設(shè)的安全及順利進(jìn)行。

1 工程概況

該工程位于大連市大連灣鎮(zhèn)李家小學(xué)南側(cè)、振興路北側(cè)，距離海岸線(xiàn)不足1 km，場(chǎng)地內(nèi)擬建建筑物14棟，層數(shù)5～22層，外形為矩形，設(shè)計(jì)采用機(jī)械成孔灌注樁基礎(chǔ)，共布設(shè)1400根樁。

2 勘察工作布置

2.1 樁位布置

超前鉆孔位依據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的樁位位置圖，現(xiàn)場(chǎng)采用GPS定點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)際測(cè)量，樁間距1.5～2.5 m，水平位置偏差小于20 mm，標(biāo)高誤差小于20 mm。坐標(biāo)系統(tǒng)為大連市城建坐標(biāo)系，高程系統(tǒng)為1985國(guó)家高程基準(zhǔn)。

2.2 勘察方法

勘察使用XY—100型鉆機(jī)50臺(tái)、DDP—100型汽車(chē)鉆2臺(tái)及水車(chē)10臺(tái)，鉆探采用沖擊和回轉(zhuǎn)方法鉆進(jìn)，第四系土層及全風(fēng)化巖石采用無(wú)水干鉆的鉆進(jìn)方法、套管護(hù)壁，對(duì)強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化巖石采用金剛石、復(fù)合片鉆頭循環(huán)水鉆進(jìn)方法，連續(xù)取芯，開(kāi)孔鉆具直徑146 mm、終孔鉆具直徑110 mm，，每個(gè)回次鉆進(jìn)小于2.0 m，巖心采取率60%～80%，鉆探深度達(dá)到樁端連續(xù)穩(wěn)定的中風(fēng)化巖石面以下6 m。對(duì)于相鄰樁底持力層起伏變化較大時(shí)，鉆探深度適當(dāng)加深。鉆探工作符合《工程地質(zhì)鉆探標(biāo)準(zhǔn)》（CECS240-2008）要求。

2.3 勘察技術(shù)要求

（1）查清楚巖溶地區(qū)的下列部位巖溶及土洞位置：①土層厚度不大、土層裂隙及下伏巖體裂隙發(fā)育部位。②巖石擴(kuò)張性質(zhì)的裂隙較多、土層與巖石石牙、石筍交接部位。③場(chǎng)區(qū)內(nèi)有多組斷裂帶時(shí)，各條斷裂帶相互交界的位置。④場(chǎng)地地勢(shì)低洼的地段，場(chǎng)地內(nèi)有地表水體或距離地表水體較近的地段。⑤在地下水活動(dòng)較強(qiáng)地段以及經(jīng)過(guò)較大深度水位下降地段。

（2）在超前鉆鉆探過(guò)程中，若發(fā)現(xiàn)較大的、人員可能進(jìn)入的大型溶洞或土洞，在保證安全的前提下，應(yīng)進(jìn)入洞室進(jìn)行勘察，查明洞室大小，走向方位，人員不能進(jìn)入的洞室，可以采用物探或井下攝影等方法。

（3）對(duì)于已進(jìn)行超前鉆且進(jìn)行基坑開(kāi)挖的地段，應(yīng)隨時(shí)掌握基坑開(kāi)挖后的地質(zhì)信息，并及時(shí)和超前鉆資料做好比對(duì)，若有較大偏差，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢測(cè)或進(jìn)行補(bǔ)鉆，以查明實(shí)際工程地質(zhì)條件。

（4）在地下水位發(fā)育部位，查明地下水的水位，流向，用水量及地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性，并提出具有針對(duì)性的地下水處理建議。

3 區(qū)域地質(zhì)概況

工作區(qū)所處大地構(gòu)造位置為中朝準(zhǔn)地臺(tái)（Ⅰ），膠遼臺(tái)隆（Ⅱ），復(fù)州臺(tái)陷（Ⅲ）內(nèi)的復(fù)州～大連凹陷的南端東側(cè)，區(qū)內(nèi)出露的地層為震旦系南關(guān)嶺組和甘井子組石灰?guī)r。

4 場(chǎng)地巖土體工程地質(zhì)條件

（1）地形、地貌：場(chǎng)地地貌構(gòu)造剝蝕丘陵，地形起伏不大。

（2）地質(zhì)構(gòu)造：工作區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，無(wú)明顯斷裂帶通過(guò)。

（3）巖土體類(lèi)型：①雜填土：雜色，主要由粘性土、碎石、毛石基礎(chǔ)、建筑垃圾及少量生活垃圾組成，碎石粒徑10～200 mm不等，大小混雜，其硬雜物含量10%～40%，稍濕，松散狀態(tài)。②含碎石粘土：棕黃-紅褐色，含20%～40%左右石英巖、灰?guī)r碎石、角礫，分布不均，粘土切面稍有光澤，干強(qiáng)度中等，稍濕-濕，可塑狀態(tài)。③全風(fēng)化石灰?guī)r：灰黃-黃褐色，原巖化學(xué)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖體風(fēng)化節(jié)理裂隙極發(fā)育，巖芯呈土狀，局部呈小碎塊狀，沖擊可鉆進(jìn)，遇水軟化。④強(qiáng)風(fēng)化石灰?guī)r：灰黃-黃褐色，化學(xué)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖體風(fēng)化節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈碎塊狀。⑤中風(fēng)化石灰?guī)r：灰黃-灰褐，化學(xué)結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯呈短柱狀、長(zhǎng)柱狀，裂隙面由方解石脈充填，局部見(jiàn)溶蝕痕跡。⑥溶洞：由石灰?guī)r溶蝕而成，主要由粘性土、灰?guī)r碎屑及碎塊充填，粘性土多呈軟塑-可塑狀態(tài)，灰?guī)r碎屑碎塊一般含水量較大，較為松散。

5 地下水情況

鉆探期間，在鉆探揭露深度范圍內(nèi)，每個(gè)鉆孔均見(jiàn)有地下水勘察期間觀測(cè)到的地下水位埋藏深度為4.00～20.30 m，水位標(biāo)高6.06～7.28 m。平均埋深為6.54 m，因地下水與海水相連，水位受海水潮汐影響較大。擬建場(chǎng)地存在兩種地下水類(lèi)型：一是賦存于第四紀(jì)土層的潛水，主要由海水和大氣降水補(bǔ)給，主要含水層為雜填土、含碎石粘土；二是賦存于基巖裂隙中的基巖裂隙水，主要由大氣降水補(bǔ)給。依據(jù)規(guī)范GB50021—2001（2009年版）判定，場(chǎng)地環(huán)境類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)。現(xiàn)場(chǎng)采取水樣2件，經(jīng)化驗(yàn)其腐蝕性為：受環(huán)境類(lèi)型影響，水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的腐蝕性為微腐蝕；受地層滲透性影響，水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)微腐蝕；水對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性在長(zhǎng)期浸水條件下為微腐蝕，在干濕交替條件下為中等腐蝕。

6 巖溶發(fā)育情況

此次勘察布置鉆孔1400個(gè)，共完成鉆孔1400個(gè)，其中434個(gè)鉆孔發(fā)現(xiàn)巖溶現(xiàn)象，巖溶見(jiàn)洞隙率為31.0%。

該工程超前鉆資料顯示，場(chǎng)地內(nèi)巖溶現(xiàn)象復(fù)雜，溶洞、土洞、石筍、石牙現(xiàn)象發(fā)育，基巖面起伏較大，局部巖石坡度陡峭，溶洞、土洞大小不一，有些地段溶洞發(fā)育層數(shù)較多，呈串珠狀，巖石破碎程度較高，局部地段巖石破碎規(guī)模較大。

在超前鉆過(guò)程中，樁基施工單位進(jìn)場(chǎng)對(duì)部分已完成的建筑物場(chǎng)地進(jìn)行了開(kāi)挖、整平、機(jī)械成孔工作，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀察，地下巖溶狀況十分復(fù)雜，基巖面高低不等，參差不齊，最大高差20 m，存在陡崖，有肉眼可見(jiàn)溶洞。在機(jī)械成孔過(guò)程中，在部分孔內(nèi)可見(jiàn)橫向貫通的溶洞和土洞，說(shuō)明地下溶洞、土洞交錯(cuò)復(fù)雜，聯(lián)系密切，規(guī)模較大，驗(yàn)證了超前鉆資料所提供的地質(zhì)條件。

綜合考慮地質(zhì)構(gòu)造、巖層產(chǎn)狀、巖性和層厚、洞體形態(tài)及埋藏條件、頂板情況、充填情況、地下水、地震設(shè)防烈度等因素對(duì)地基穩(wěn)定性的影響，對(duì)各存在巖溶現(xiàn)象的鉆孔進(jìn)行了穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，綜合評(píng)定本場(chǎng)地的巖溶發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育。

針對(duì)實(shí)際勘察結(jié)果，勘察單位對(duì)該工程提出了相關(guān)意見(jiàn)和建議。

（1）巖溶地區(qū)的地基處理方法多種多樣，且處理起來(lái)難度大，工作條件和技術(shù)復(fù)雜。需結(jié)合實(shí)際條件選擇合理的設(shè)計(jì)思想和施工工藝。（2）在本工程中，1～4號(hào)樓基巖面埋深淺，溶洞少、多數(shù)為單層溶洞，規(guī)模小，地下水位低，基坑石方開(kāi)挖量較多，建議在樁體位置采用爆破處理，再進(jìn)行人工挖孔樁進(jìn)行樁孔施工。（3）在其它建筑范圍內(nèi)，基巖起伏面較大，石牙，溶溝現(xiàn)象發(fā)育，上覆土層厚度較大，地下水豐富，建議采用旋挖鉆機(jī)成孔，鉆至樁底設(shè)計(jì)深度以下0.5 m，成樁前必須清理孔底沉渣，保證沉渣厚度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。（4）鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)，應(yīng)由地質(zhì)勘探人員和施工方共同確認(rèn)孔底地基條件，確保樁底持力層性狀滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。（5）所有進(jìn)場(chǎng)的材料如商混、樁體鋼筋均應(yīng)有相關(guān)出廠合格證明和現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)記錄。以確保工程質(zhì)量可靠性。（6）由于場(chǎng)地北側(cè)毗鄰生活區(qū)，在進(jìn)行樁基施工作業(yè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)卣块T(mén)規(guī)定的時(shí)間進(jìn)行施工，以免對(duì)周邊居民造成影響。

7 結(jié)語(yǔ)

在巖溶發(fā)育地區(qū)進(jìn)行樁基施工前，做好超前鉆施工勘察，在保證工程質(zhì)量、加快施工進(jìn)度、節(jié)約工程造價(jià)等方面具有重要作用。

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