淺談港口工程巖溶區樁基勘察

李炳權

摘 要：根據多年港口工程巖溶區樁基勘察經驗以及對巖溶區溶洞、土洞發育條件、發育規律的認識，總結出港口工程巖溶區樁基勘察需注意的事項，為類似工程勘察提供參考經驗。

關鍵詞：港口工程 巖溶 樁基勘察

1.巖溶的定義

巖溶，國際上通稱為喀斯特，是指地殼中可溶巖與水相互作用而產生的一種物理地質現象，可溶巖被不斷的流動的地表水作用，礦物質發生溶解，并隨水下水遷移、沉積；地表上出現溶溝、溶槽、孤峰、石林、天生橋、漏斗、落水井等；地下景觀為溶洞、暗河、鐘乳石、石筍、石柱等自然現象。

2.巖溶對工程的不利或危害

巖溶會使巖體的結構發生變化、強度降低，給工程建筑造成不利或影響，例如地面塌陷、地基不均勻沉降、庫區壩基流水、隧道開挖突水、樁基施工過程中嚴重漏漿造成質量事故等。

3.巖溶的類型

巖溶分為裸露型巖溶、覆蓋型巖溶、埋藏型巖溶（一般屬于古巖溶）。廣東省巖溶區港口工程以覆蓋型巖溶為主。

4.加強巖溶勘察對港口工程的意義

我國是世界上巖溶分布最廣泛的國家之一。廣東省的工程選址絕大多數位于巖溶區，其中港口工程多屬覆蓋型巖溶，水文地質條件尤其復雜。而港口工程對巖溶的勘察在近幾年的工程實踐中不受重視，引起的設計、施工問題較多。因此，進一步重視、加強巖溶的勘察，合理、有效地做好勘察工作，對工程設計、施工具有重要的指導意義。

5.港口工程巖溶區樁基勘察常遇到的問題

港口工程巖溶區樁基勘察經常遇到的問題有：可溶巖持力層巖面起伏不平，高差較大；鉆孔揭示可溶巖巖體內巖溶發育不規律，甚至是存在巨變；鉆孔施鉆后，在鉆孔周邊可能出現小面積塌陷，尤其是基底巖溶極發育，上覆蓋土層存在砂性土時；巖面之上往往在一定范圍內土體多呈松散或軟塑～流塑狀，厚度變化較大，對選用摩擦樁造成影響。

6.對巖溶區溶洞、土洞發育的理解

通過多年對可溶巖區港口工程的勘察工作，溶洞、土洞發育規律一般表現在以下三方面：

1）可溶巖巖面之上發育的巖溶形態：主要有溶槽、溶溝、溶蝕漏斗、溶蝕崖、溶蝕孤石等，鉆探往往揭露集中表現為相鄰鉆孔的巖面起伏大，甚至巨變；由于在溶蝕過程中，地下水的變化及流動，邊溶蝕邊對上部覆蓋層的改造，地下水在巖面處的積聚等往往造成巖面之上覆蓋層巖土體結構發生變化，呈現流塑—軟塑狀或松散狀。因此，往往灰巖區巖面之上一定范圍之內覆蓋層的物理力學性質較差。

2）土洞的發育及地面塌陷：地下水在覆蓋層的滲透流動，灰巖中的溶蝕空洞與覆蓋層發生水力聯系，則在巖面之上一定范圍內的覆蓋層中較易形成空洞穴即土洞。因此，巖溶區往往伴隨土洞的發育，其發育程度與地下水的流動性及覆蓋層的巖土性較密切。土洞的進一步發展導致上覆巖土層的支撐不足時則會發生地面塌陷，若巖面之上的覆蓋層為砂性土，由于其自身的穩定性較差，粘聚力低，受人為干擾巖土體內部的水動力發生變化時，則較易導致地面的塌陷。

3）灰巖內部的溶洞發育：灰巖在其形成后地質年代發展過程中，由于地下水位的變化，在地下水位線附近由于水動力的反復作用，極易造成灰巖的溶蝕，發展成大小不等、形狀各異的溶洞，但其表現為垂直發育帶往往在地下水位影響的范圍之內，呈帶狀分布，由上而下溶蝕由重變輕，因此，上部往往較下部溶洞更發育。其溶蝕通道不同、上覆土層的不同則導致溶洞中無充填、半充填或充填各種不同的物質，充填情況較復雜。

7.港口工程巖溶區的勘察的分析

7.1港口工程巖溶區勘察的方法和難點

勘察的方法：包括地質測繪、地球物理勘探、工程鉆探、遙感技術、靜力觸探等。但大部分港口工程由于受客觀條件影響，勘察的使用方法受到限制。

港口工程巖溶區的勘察的難點有以下幾個：一是勘察手段局限，可選勘察手段不多；二是水上勘察最主要的手段鉆探工作一般借助船舶和水上施工平臺，其主要缺點是反力不夠、處理漏水、卡鉆等孔內事故難度大，且在水深流急、涌浪大的場地施鉆，鉆孔定位存在一定的難度，采用一般的鉆探方法在孔口高程及回次深度計算環節往往誤差較大；三是地質調繪工作往往受到忽視，加之港口工程鉆探范圍小，在缺少地調的情況下，容易造成對地質情況的誤判。

7.2巖溶區地質勘察應重視的內容

7.2.1工程地質調查與測繪

工程地質調查應在巖土工程勘探前進行，了解工程區域內的地貌條件和地質要素，并在必要時進行工程地質測繪。對質條件簡單的場地可采用工程地質調查；對基巖出露或地質條件復雜的場地應進行工程地質測繪。

工程地質調查和測繪，宜在初勘階段進行，在施工圖設計和施工階段，可對工程地質條件復雜地段和工程關鍵地段的專門地質問題進行補充測繪。

通過地質調查，基本查明場地的地質構造、地層巖性及主要發育的不良地質現象，為進一步勘察提供基礎資料，為勘察的難點和重點提供指導，并避免由于鉆探工藝等原因造成的巖性誤判。

7.2.2工程地質鉆探

因港口工程多受地形的影響，勘察的方法受到局限，部分勘察手段難以實施，工程地質鉆探為常規而有效的手段。

巖溶區工程地質鉆探應重點注意以下事項：

1）嚴格控制施鉆坐標和高程，由于巖溶發育的不規律性，鉆孔位置不同時，溶洞發育情況往往差別非常大。因此，為了保證施鉆坐標能準確指導設計，就必須確保施鉆位置無誤。水深流急的水域中施鉆時，孔口高程應由多次水深測量確定，并用下入水中套管的長度進校核。也可根據最新測繪的水域地形圖及水文、潮汐等情況進行核對。在水深急流區域不宜用水砣測量水深，宜采用測深儀進行測量。

2）采用技術骨干進班組的方法，負責勘察質量的管理?，F場動探、標貫試驗的試驗，由技術人員現場指導把關，負主要技術責任。并重點把握以下幾點：

①查清溶洞頂板、及底板埋藏深度；查清洞內是否有充填、充填狀態、充填物、充填物特性；充填飽滿程度（半充填、全充填，或具體到充填物堆積的精確深度）。

②鉆探班組應記錄在鉆進溶洞過程中是否有掉鉆、漏水等。

③對于充填溶洞，應想辦法拿到充填物進行鑒別，如采取采用下標貫器、取土器（較常用）取芯等方法；充填物具有一定的硬度或密實度時必須進行標準貫入或動探試驗進行核實。

④應正確區分充填物與灰巖中的風化夾層（其它基巖風化土，如灰巖中夾粉砂巖風化殘積土或風化夾層）。

⑤地質編錄應對有溶蝕（溶孔、溶隙）的巖芯應詳細描述。

⑥正確區分溶蝕面與裂隙面，對嚴重風化（有充填物）的裂隙應詳細描述及確定其深度范圍。

⑦遇串珠狀溶洞時要密切留意鉆進的快慢程度，記錄突然下沉的位置（空洞的垂直分布），厚度大于50cm應單獨分層。

⑧巖芯采取率應滿足規范要求，對不易取得巖芯的部位，可采用雙層巖芯管鉆取巖芯。

⑨核查可溶巖巖面之上3～5m土體的塑性或密實度。

其它輔助試驗：當基底巖溶極發育時，可進行連通試驗、壓水試驗等進行一步查明巖溶的連通情況。

3）采用樁基礎時，應在樁位確定后進行施工前鉆探。準確查明樁底巖溶是否發育，為設計樁長提供準確資料，確保鉆入足夠的持力層厚度。

8.結論

相對非可溶巖區，巖溶區的勘察較為復雜，而港口工程中巖溶區的勘察更受水流、潮汐等特殊水文地質條件影響，勘察難度相當大；因此，應充分認識到巖溶區勘察的難度，認識到勘察工作不足時會產生不利影響，制定合理的勘察方案，采取有效的勘察手段，以確?？辈熨Y料準確完整。

參考文獻：

[1]工程地質學概論（中國地質大學出版社）.

[2]水運工程巖土勘察規范（JTS133—2013）.

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