巖溶地區超前鉆勘察實例闡述

蔣瑜

摘要：作為建筑工程樁基施工勘察階段的一部分，超前鉆對工程整體質量的提升具有關鍵性的作用。本文通過翁江新城一期12棟、13棟工程實例，并結合相關規范，分析巖溶發育區超前鉆施工勘察的重要性，對確定樁型、樁端持力層及入巖判斷、溶洞處理、成孔工藝和確保工程質量等方面起著重要的作用。

關鍵詞：巖溶地區；超前鉆；溶洞；樁基施工

1.引言

在巖溶地區，經常會遇到地質條件復雜的情況，溶洞、溶溝、溶隙、石芽等不良地質作用十分發育，基巖面埋深不一，起伏較大，無規律性等。而僅僅通過對場地進行詳細勘察所獲取的地質資料非常有限，如果處理不當，往往會留下質量隱患，有時會造成工期延后、浪費資金等不良后果。

部分業主對勘察方或設計方提出在樁基施工前做超前鉆不予重視，認為已經做了詳細勘察，勘察就已經結束了，沒必要再做超前鉆。其實，這是對巖土工程勘察階段的分級、對施工勘察階段做超前鉆的重要性認識不足而造成的。

巖溶地區樁位超前鉆勘察是工程勘察中的一個重要階段，其鉆探所獲取的地層資料、溶洞發育情況及巖石試驗抗壓強度值等資料對樁基施工有重要的指導作用。

2.工程實例與結果

2.1工程概況

翁江新城一期12棟、13棟工程位于廣東翁源縣，建設二路西南側，交通便利，擬建2幢23層高層住宅，地下室1層。現采用沖孔灌注樁基礎，樁端持力層為微風化石灰巖，共布置鉆孔95個，一樁一孔。

2.2勘察技術要求

（1）查明擬建建筑物的樁基持力層和基巖面的深度及變化情況。

（2）查明場地不良地質作用，主要是溶洞發育情況，并提出防治措施。

（3）提供樁基礎計算有關參數建議值。

（4）所有鉆孔均入完整微風化巖深度不少于5m。

（5）如遇特殊情況，需與設計單位及業主協商后方可更改勘探孔位置或深度。

2.3勘察方法

勘察方法以鉆探為主要勘察手段，輔以泥漿護壁及套管護壁的施工工藝，開孔Φ127mm、終孔Φ91mm；控制性勘探孔采集巖石抗壓樣，全孔取芯，并對巖芯進行彩色數碼拍照，各鉆孔鉆至基巖面和終孔時均由委托單位現場管理員丈量深度并鑒收。

2.4場地巖土體工程地質條件

（1）地形、地貌：場地地貌構為造剝蝕丘陵，地形起伏不大。

（2）地質構造：工作區內構造不發育，無明顯斷裂帶通過。

（3）巖土體類型：

根據場地鉆探資料，場地地基土層主要為：

第1層：第四系填土層（Q₄^ml），雜填土，雜色，稍濕，松散，主要成分為混凝土碎塊及建筑垃圾，含少量黏性土及石英顆粒，層厚1.00m～3.10m；

第2層：第四系沖積層（Q₄^al），粉質黏土，紅黃色，褐紅色，磚紅色，硬塑，局部可塑，黏粒為主，粉粒次之，黏性好，局部含少量石英顆粒，層厚0.70m～4.40m；

第3層：第四系殘積層（QQ₄^el），粉質黏土，褐黃色，褐紅色，可塑狀為主，局部軟塑，黏粒為主，粉粒次之，土質均勻，刀切面光滑，黏性較好，底部夾少量風化基巖碎塊，層厚2.30m～7.30m；

第4層：石炭系（C）微風化石灰巖，深灰色、灰黑色，隱晶質結構，中厚層構造，方解石脈發育，巖質較堅硬，局部裂隙發育，沿裂面有溶蝕現象，巖體較完整，巖芯多呈長柱狀、少量塊狀，鉆探至巖面處有漏水現象。灰巖巖面起伏較大，巖溶裂隙、溶洞發育。

（4）水文地質特征

①在場地內及周邊未發現有地表水。

②場地內地下水主要賦存于灰巖巖溶裂隙中，補徑排條件主要受地表降水和側向含水層影響，灰巖溶洞裂隙中地下水屬承壓水，水量受洞隙大小及連通性控制，勘察期間地下水位埋深一般在1.30m～3.60m（現地面為基準），水文標高140.12m～141.88m，地下水位變化幅度較大，動態不穩定，場地環境類型屬Ⅱ類，地層滲透性為B類。現場采取水樣2件做工程水質分析，結果如下：地下水對混凝土結構具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋有微腐蝕性。

（5）溶洞發育情況

溶洞、溶溝、裂隙發育程度是本場地主要不良工程地質現象，在進行鉆探的95個鉆孔中，其中有87個鉆孔揭露有單個或者多個溶洞共250個，洞高在0.20m～22.00m，最大洞高達22.00m，洞頂板厚度0.10m～12.20m，鉆孔見洞率達91.58%。多數溶洞充填軟塑狀粉質黏土和少量流塑狀粉質黏土，并多數為串珠狀溶洞，列舉其中5個鉆孔的溶洞發育情況（詳見表1）。

表1反映出場地內溶洞、溶溝、石筍和石芽及其空隙較發育，且局部地段的巖面起伏變化大，為巖溶強發育區。鉆探巖芯完整處呈柱狀、短柱狀，但裂隙、溶蝕發育處則破碎成碎塊狀，采芯率明顯偏低，且可見強烈溶蝕，部分呈半邊溶蝕狀（半邊巖）。所取巖樣抗壓強度多數為28.00MPa～86.70MPa。

2.5樁基施工建議

由于場地內巖面起伏大，地質條件較復雜，在鉆（沖）孔樁基礎施工時，以微風化灰巖④層作為樁端持力層，有溶洞發育的鉆孔，建議樁端穿過溶洞頂部溶蝕裂隙發育巖石，以下部連續完整基巖為樁端持力層。針對溶洞較大的鉆孔，建議對比溶洞層底標高較低的鉆孔作為入巖標高，確保樁端入巖不小于1個D（D為樁徑）。

由于場地內溶洞強發育，樁基施工時很可能遇到巖面傾斜或不均勻軟硬層等情況。若沖樁至傾斜巖面或溶洞壁時應拋入片石、碎石，采用重錘輕打，避免出現斜孔、卡錘等事故。若巖質堅硬，拋石無效時，可采用勘察鉆進將凸出巖鉆孔取芯再沖樁。

根據超前鉆資料提供的溶洞埋深、大小、填充物等內容，分析溶洞的連通性、有無地下暗河等。在沖穿溶洞頂板時不能太快，應采用低沖以防突然漏漿而塌孔埋鉆、落距過大而斷絲掉錘，亦可保證樁孔圓順避免卡鉆及后續施工順利。若沖至大溶洞或相互有裂隙連通的小溶洞，則應拋填入石塊、碎磚石、泥包，然后低錘密擊，使碎磚石沖碎后填塞溶洞孔隙，堵塞泥漿串漏通道，同時向孔內補充泥漿，避免泥漿面下降過多而塌孔。而互相連通的特大溶洞，可向孔內拋入塊石，然后用低標號砼灌滿，待砼有一定強度后再行沖孔，亦可下鋼護筒阻斷溶洞連通性。

3.分析與評價

本次巖溶區超前鉆施工勘察的目的是查明樁底下5m內有無溶洞，破碎帶、軟弱夾層等不良地質情況等，與《巖土工程勘察規范》（2009版）（GB50021-2001）5.1.2條，《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2011）10.2.13條相符。經分析95根樁位處所見的溶洞及石灰巖由于裂隙發育，巖石較破碎，給地下水流通和溶蝕創造了有利的條件；同時證實了場地內有多處巖溶，且無明顯分布規律，故采用樁基礎時，應進行專門的超前鉆勘察工作。通過本次超前鉆施工勘察，較準確地掌握了每根樁位溶洞的位置、大小、充填物情況，并可計算出各樁的樁長、樁底標高、巖深度等。根據以上資料，可以對樁基施工過程中可能出現的漏漿、塌孔等情況做好分析預測，并制定相應的處理方案，從而合理安排樁基施工進度計劃。本次工程由于進行了較為準確的施工勘察，該項目樁基施工順利，樁基質量經檢測均滿足設計要求。

總之，在樁基施工過程中，超前鉆是不可或缺的重要階段，對樁端持力層的性狀及樁端位置（標高）、成孔工藝和確保工程質量等方面起著重要的作用。