某地巖溶地基工程地質勘察技術

劉朝亮

（廣西地礦建設集團有限公司，廣西 南寧 530023）

0 引言

隨著城鎮化進程的逐漸推進，越來越多的工程項目在巖溶區域開展，在項目建設期間，通過有效開展勘察工作，并采取多種方法實施綜合勘探，運用多種方法進行有效的印證，可以確保巖土地基工程的勘察結果更加精確。對于施工單位而言，要結合巖溶區域的水文條件和地形地貌，以及該地區的土壤條件和性質，有針對性地選擇施工工藝和地基處理技術，在提高工程項目建設安全性與經濟性的同時，確保巖溶區域工程項目的總體建設質量得到良好提升。因此，本文重點分析巖溶地基工程地質勘察技術和處理措施。

1 背景分析

要想保證工程項目建設施工的有序開展，做好相應的勘察工作特別重要。根據巖土地基工程建設現狀能夠得知，若沒有開展勘察工作，會影響工程設計方案的有效落實，也會給后期的施工作業順利開展帶來較大影響。巖土工程勘察的核心目標是幫助項目設計人員進一步了解工程場地的具體情況，通過對各項勘察地質數據進行準確分析，可以有效提高工程設計的規范性與合理性，確保巖土工程施工作業的安全性。

通過做好巖土地基工程勘察工作，能夠減小外界自然環境給項目建設帶來的負面影響。與此同時，在開展巖土地基工程勘察工作時，針對勘察工作期間所遇到的各類問題，采取科學的處理措施，可以避免巖土工程出現大面積沉降與變形現象。

結合巖土地基工程勘察工作的具體開展情況能夠得知，通過對擬建項目場地的施工作業條件和地質環境進行有效的分析，可以明顯提高工程項目的整體質量。因為巖土工程項目涉及的學科內容比較多，使工程地基勘察作業難度比較大，為了確保巖土地基工程勘察數據更加準確，要求勘察人員全方面考慮多項影響因素，有針對性地選擇地質勘察技術，并對項目場地的地質情況進行有效測定，采取妥善的處理措施，從根本上減少地質災害的出現，確保巖土地基工程施工作業的安全性[1]。

2 巖溶區域類型

2.1 埋藏型巖溶

通常來講，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目建設要求，故在實際勘察工作當中，勘察人員基本無須考慮下部巖溶的具體分布情況。

2.2 覆蓋型巖溶

在覆蓋型巖溶當中，覆蓋層的厚度多超過10m，部分地區可以達到幾十米，一般來講，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。在覆蓋型土層當中，核心問題是地基土容易出現不均勻沉降，地基巖溶容易出現大面積的塌陷。為了確保覆蓋型巖溶工程勘察工作可以順利開展，在項目設計與施工期間，要求勘察人員綜合考慮外界荷載對工程建設產生的影響，并采取合理的勘察技術[2]。

2.3 裸露型巖溶

在山谷區域，地表淺層可溶性巖石經過降水和地表水的長時間溶蝕之后，容易形成裸露型巖溶，該地區的土層覆蓋厚度小于10m，巖溶全部裸露，或呈半裸露狀態，石芽通常不會超出3m，主要分布在坡地。因為石芽的表面比較陡峭，部分地區的溶溝深度超出10m，和溶隙有效連接。

此外，石芽表面存在較大的起伏，容易出現引發地基滑動現象，嚴重時還會出現大面積沉降與裂縫等一系列問題。因此，相關人員需要充分考慮巖溶頂板安全性與穩定性問題，在項目建設過程當中，勘察人員還要遵守安全性與穩定性原則，進而更充分地了解該地區的地質條件[3]。

3 巖溶地基工程地質勘察要點分析

3.1 加強工程測繪

對于巖土工程項目勘察人員來講，通過加強工程測繪，并對巖溶區域的地質條件和地貌進行全方面調查，可以更好地了解該地區巖溶具體分布情況及巖溶的性質。同時，勘察人員可以根據具體的調查與測繪治療數據，準確判斷地質勘察工作的具體方向與內容，此種勘察方法比較簡單，可以為巖溶區域的具體建設施工提供準確資料。

3.2 地球物理勘探技術

在工程項目建設期間，一旦發生巖溶地質災害，會嚴重影響工程的整體質量，故勘察人員需要準確而快速地分析巖溶性質和空間發育形態，確保工程項目建設施工可以有序開展。如果發生巖溶地質災害問題，工程項目施工場地存在半填充或者全填充類型的溶洞，填充物為水或空氣，會給工程項目建設施工帶來嚴重影響。

為了確保巖溶地基工程勘察結果更加精確，科學運用地球物理勘察技術特別重要。通常而言，地球物理勘探技術主要應用在巖層比較復雜的巖穴勘察當中，例如雷達技術與CT技術等，這些勘察技術的應用效果比較好，不但可以幫助勘察人員準確地定位出巖溶具體位置，而且能夠幫助勘察人員進一步了解洞穴坍塌的具體情況。

在應用雷達技術的過程當中，勘察人員可以對巖溶系統內部的水動態壓力進行實時監測，并運用多種智能化設備，可以進一步提高巖溶地基工程坍塌監測數據的精確性。針對較大面積的巖溶區域，若該地區的巖溶發育速度比較快，同時深層地巖溶分布范圍比較廣，均可采取地球物理勘探技術。但是，對于勘察人員來說，在具體勘察工作之中，需要考慮到外界環境與技術因素對勘察結果產生的影響，地球物理勘探技術的應用如圖1～圖3所示。

圖1 柳州某項目典型的巖溶、裂隙及破碎地質雷達影像圖

圖2 柳州某項目典型的巖溶、裂隙地質雷達影像圖

圖3 柳州某項目高密度異常

最近幾年以來，地球物理勘探技術的應用范圍不斷擴大，此種勘察技術的應用也越來越成熟，通過有效運用此種勘察方法，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，確保最終的探測成果更精確，故可以為工程項目設計與施工提供良好依據。

3.3 遙感監測技術

在巖溶地基工程勘察工作當中，航空遙感技術、紅外線感應技術與衛星遙感技術的應用范圍特別廣，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域當中，通過有效利用此項技術，能夠確保地質調查數據更精確，幫助巖溶地基勘察人員充分了解該地區的地形地貌特征，以及該地區的地質結構，確保最終的勘察數據更精確。

3.4 原位測試技術

將原位測試技術應用到巖溶地基工程勘察工作當中，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，對于巖溶地基工程勘察人員來講，通過開展標準貫入試驗和動力觸探試驗，可以更好地了解溶洞填充物特征，以及堆積物的地質特征，準確測定巖溶地基工程的承載力。同時，通過運用此項技術，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 示蹤試驗技術

結合巖溶地基勘察工作的具體開展情況能夠得知，通過合理采用示蹤劑，對巖溶地基區域地下水開展聯通試驗，能夠幫助勘察人員更好地了解該地區地下水具體分布范圍及巖溶的實際發育情況，包括溶洞間的連續性、溶洞的實際分布情況等。此項技術的操作流程較為便捷，最終的檢測結果更精確，但是，此項技術也存在一定的局限性，只能應用到有水且有水頭出露的溶洞當中。

3.6 模型試驗

對于巖溶地基工程勘察人員而言，通過構建有關模型裝置開展模擬試驗，針對該地區的土層情況與地質情況進行科學的模擬。例如，利用先進技術，模擬巖溶區域地基的實際塌陷過程，并對巖溶區域的水文地質條件進行有效分析，可以明顯提高巖溶地基工程勘察數據的精確性與合理性，減少錯誤勘察數據的出現，真正達到提高巖溶地基工程勘察工作效率的目的。

3.7 巖溶地基工程關鍵處理技術

3.7.1 巖溶灌漿技術

在巖溶地基工程建設期間，溶洞灌漿處理技術比較常見，通過科學運用此項技術，可以確保巖溶地基工程的建設效果得到良好提升。通過有效運用巖溶灌漿技術，對溶洞進行合理填充，不斷提升其密實度，確保巖土體自身強度和穩定性得到有效提高。同時，采取科學的處理措施，可以將溶洞和地下水及土層之間的聯系切斷，進而防止溶洞的進一步發展，確保建筑工程安全性與可靠性得到雙重提升。

另外，巖溶灌漿處理技術主要應用到比較淺的地基土層當中，在巖溶地基工程施工期間，通過使用小型機械設備，可以幫助勘察人員全面了解該地區巖溶實際分布范圍，同時，此項處理技術的施工作業成本比較低。雖然巖溶灌漿處理技術擁有諸多優勢，但是，在實際應用期間，若巖溶區域存在比較多的溶洞，并且溶洞表現為軟塑狀黏性土，或是砂礫土層，容易出現大面積的漏水現象，再加上部分區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，如果工程項目的建設高度比較大，使地基荷載明顯增加，若采取灌漿處理技術，這會影響最終的處理效果，故相關人員需要結合具體情況，有針對性地選擇巖溶處理技術，不斷增強巖溶地基處理效果。

3.7.2 灌注樁技術

因為灌注樁的施工強度比較高，同時施工工藝流程較為簡單，可以明顯提升施工速度，確保巖溶地基工程的整體施工質量得到良好提升。因此，在處理巖溶地基的過程當中，灌注樁技術的良好運用，可以取得較好效果。在應用灌注樁處理技術時，要求施工人員合理控制鉆孔質量，在鉆孔期間，需要防止孔壁出現塌陷。根據巖溶地基的結構特點得知，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，會逐漸向鉆孔內部塌陷，進而引發嚴重的流砂現象。如果鉆孔內部水位高于地下水位，通過采取此項技術，可以確保鉆孔內部與外部的水壓力保持平衡。

在檢查鉆孔深度的過程當中，施工人員還要結合設計圖紙要求，針對鉆孔樁頂標高與護筒標高進行全面檢驗，并準確計算鉆孔的實際深度，如果導管埋設深度過大，會嚴重影響混凝土灌注質量，進而引發斷樁現象。由于水下灌注混凝土施工難度比較大，一旦發生鋼筋籠懸空現象，會嚴重影響混凝土施工質量，為了避免鋼筋籠發生上浮，施工人員要適當降低施工速度，并嚴格控制導管的埋置深度，不斷提高灌注質量。

為了確保巖溶地基處理效果得到進一步提升，在應用灌注樁處理技術時，相關人員還要注意以下幾個問題。

（1）在鉆孔施工之前，相關人員需要結合設計要求，做好場地整平工作，針對軟弱地面進行有效處理，防止施工機具出現嚴重下沉與傾斜，確保成孔質量得到良好提升，同時，密切關注泥漿與鉆渣外運情況，并做好相應的排放工作。

（2）結合樁基設計平面圖，采用經緯儀或全站儀進行測量放樣，準確測出中心軸線與樁位，將軸線引到四周不容易破壞的區域，為后期的樁位復核提供便利。

（3）在埋設護筒的過程當中，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，護筒傾斜度不宜超過1%。

（4）在鉆孔施工期間，還要嚴格控制垂直度。軌道的鋪設施工需要保持平直、穩定，鉆機安裝需要保持水平，天車和滑車轉盤中心成一條直線，和樁位的中心偏差不宜超過10mm。在鉆孔施工期間，技術人員還要準確檢測地面的實際標高，并結合地面具體標高，科學確定樁孔施工深度。

（5）在鋼筋籠施工期間，要求相關人員認真按照設計圖紙進行鋼筋籠的制作，并合理布置加強箍筋，確保機槍箍筋的布置更加均勻。同時，鋼筋的直徑和間距，以及其實際長度要滿足設計要求，每隔2m順著圓周方向設置三塊滾輪時混凝土保護層墊塊，確保鋼筋籠能夠有序的下放的鉆孔內部。

（6）在混凝土澆筑期間，通過提前開展強度試驗，并有效檢測混凝土坍落度，能夠確保混凝土灌注樁施工質量得到良好提升。

除此之外，對于進入到巖溶地基工程內部的施工人員而言，需要佩戴好安全帽，并穿戴好相應的防護用品，在泥漿池的四周，還要設置防護設施，防護設施的高度不宜低于1.2m，成孔完畢后，需要對各類安全防護設施進行檢驗，檢驗達標后，方可進行后續的施工作業。

3.7.3 全回轉鉆進成孔灌注樁技術

（1）巖溶地區存在問題：對于巖溶地區特別是溶洞發育地區的特殊巖土層的超長灌注樁樁基（一般60m以上，下同）施工，國內通常采用沖孔成樁，但是由于沒有有效的護壁措施，（國內通常采用人工造壁），成孔過程中經常造成孔壁坍塌、斜樁、掉鉆、卡鉆等孔內事故，造成施工工期延長及埋下工程質量隱患。由于護壁措施不到位，巖溶地區鉆孔灌注樁的充盈系數也無法控制，施工成本大大增加。另外巖溶地區地下水豐富，且地下水多為承壓水，流動性較大，一般的方法護壁，很難達到效果。

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

（3）解決方法：對于巖溶地區的超長灌注樁樁基的施工，采用單一的旋挖鉆進施工，護壁及斜巖問題無法解決；采用沖孔施工工藝則效益太低（主要是耗時太長）、卡鉆掉鉆及孔內事故難以處理、地下承壓水的影響無法解決。

采用全套管全回轉鉆機：可以解決孤石與舊基礎問題、樁基垂直度問題、護壁問題以及地下承壓水的影響問題。

全套管全回轉鉆機是集全液壓動力和傳動、機電液聯合控制于一體、可以驅動套管做360°回轉的新型鉆機，壓入套管和鉆進同時進行，具有新型、高效、環保的特點?？梢越鉀Q復雜特殊環境下的樁基施工難題。

（4）技術特點：①垂直度高垂直精度在1/1000以內。②無塌孔全套管護壁，不會發生塌孔。③可穿過孤石、舊基礎、巖石層等可直接穿透孤石和舊基礎、巖石層。④充盈系數小對周邊土層擾動小，充盈系數得到有效控制。⑤操作安全可靠工作人員基本在機械駕駛室內操作，基本不存在安全隱患。⑥環保效果好，泥漿用量大大減少，施工噪聲大大降低。

4 結語

綜上所述，本文主要對某地巖溶地基工程地質勘察技術要點和注意事項進行有效的分析，不僅能夠提升巖溶地基工程地質勘察結果的精確性，而且可以減少巖溶地基對工程施工質量產生的不利影響，在提高巖溶地基工程整體施工質量的同時，避免施工不規范現象的發生，故可以為相關人員提供良好的幫助和參考。