巖溶地基巖土工程勘察及工程地基處理措施

周志星 劉 濤

廣東省地質(zhì)物探工程勘察院 廣東 廣州 510800

建筑施工的首要目標(biāo)是確保工程質(zhì)量，而巖溶地區(qū)的基礎(chǔ)施工更需要重點予以關(guān)注，并藉由系列舉措，確保地基穩(wěn)定性、工程安全性的有效提升，減少項目在巖溶地區(qū)地基處理的成本支出。

1 工程概況

場地位于廣州市花都區(qū)74°方向直距約18km，山前旅游大道南側(cè)，位于大廣高速南側(cè)，京港澳高速西側(cè)。詳見勘察場地位置圖附圖1。

圖1 勘察場地位置圖

根據(jù)上述任務(wù)和要求，我院于2021年5月2日調(diào)進13臺XY—1型工程鉆機進場勘察，于2021年5月27日結(jié)束勘察外業(yè)工作，完成的各項實物工作量詳見下表1。

表1 完成實物工作量統(tǒng)計表

本次勘察，野外工作由我院專業(yè)技術(shù)人員進行管理和地質(zhì)編錄，室內(nèi)各項技術(shù)資料均通過逐級檢查驗收，所提交的勘察成果質(zhì)量可靠，可作為地基基礎(chǔ)設(shè)計依據(jù)。

2 巖溶地基條件下的巖土工程勘察內(nèi)容

本次補勘的目的及任務(wù)主要是查明鉆孔ZK16、BZK38、BZK52、BZK77、BZK92附近是否存在溶（土）洞發(fā)育情況，以及靜3#和靜4#試驗靜壓樁位地質(zhì)情況。為下一步的樁基施工和巖溶處理提供地質(zhì)依據(jù)。

本次采用工程測量、鉆探、原位測試、簡易水文地質(zhì)觀測等手段進行勘察。我院于2021年9月27日調(diào)進1臺XY—1型工程鉆機進場勘察。在鉆探過程中，靜4#樁位K4#-1孔地質(zhì)情況復(fù)雜，鉆探工程中因縮徑、塌孔而提前終孔，經(jīng)委托單位和設(shè)計單位同意，在4#樁對稱一側(cè)1.0m增加了1個鉆孔（K4#-2）。除此之外，其余各鉆孔均上述技術(shù)要求進行，于2021年10月16日完成補充勘察外業(yè)工作，共完成鉆孔19個，總進尺918.30m；共進行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗148次，并對各鉆孔進行了簡易水文觀測[1-2]。

2.1 原ZK16號鉆孔周邊

原初步勘察ZK16鉆孔在埋深26.50m，頂板標(biāo)高4.31m處見土洞，洞高8.40m，全充填軟塑狀粘性土，其頂板為可塑狀粘性土。

本次勘察在ZK16鉆孔周邊5m對稱布置鉆孔4個（編號K16-1～4），其中，K16-1、K16-3、K16-4共三個鉆孔揭露有串珠狀溶洞，其頂板埋深27.90～36.60m，頂板標(biāo)高-1.97～6.79m，洞高1.90～6.30m。溶洞頂板均為中風(fēng)化砂巖，其埋深27.60～36.40m，對應(yīng)標(biāo)高-1.77～7.09m，厚度僅0.20～0.30m。溶洞有軟塑狀粘土半充填～全充填，大部分在鉆進時漏水；另一方向的K16-2鉆孔則在相應(yīng)位置（埋深26.00～29.00m，標(biāo)高5.74～8.74m）揭露到微風(fēng)化砂巖，未見溶洞。

從補充勘察的四個鉆孔可見中、微風(fēng)化砂巖頂面起伏較大，處于風(fēng)化凹槽位置，由于地下水長期作用，在含鈣質(zhì)的中、微風(fēng)化巖面形成溶蝕面，在中、微風(fēng)化巖之間的風(fēng)化砂巖夾層則因地下水長期浸泡崩解、軟化成較軟的粘土，地下水長作用不斷軟化、潛蝕土層形成半充填溶洞和土洞[3]。

2.2 原BZK38～BZK52鉆孔周邊

原詳細(xì)勘察B Z K 3 8 鉆孔在孔深3 6.7 0 ～3 8.5 0 m、39.20～41.40m，對應(yīng)標(biāo)高-6.12～-7.92m、-8.62～-10.82m見串珠狀溶洞，洞高1.80～2.20m，有硬塑狀粘土全充填，其頂板為微風(fēng)化砂巖，埋深36.00m、標(biāo)高-5.42m、厚度0.70m。其相鄰的BZK52鉆孔則在相應(yīng)位置（埋深37.10～44.90m，標(biāo)高-6.46～-14.26m）揭露強風(fēng)化砂巖，相應(yīng)深度未見巖溶發(fā)育。

本次在BZK38鉆孔周邊5m對稱布置鉆孔4個（編號K38-1～4），另在BZK38至BZK52一線的BZK52外側(cè)10m布置1個鉆孔（編號K52-1）。補充勘察的全部鉆孔均揭露到溶洞，其頂板埋深33.50～41.90m、頂板標(biāo)高-11.62～-1.51m，洞高1.70～3.60m，其頂板為強～中風(fēng)化砂巖，溶洞均有軟塑狀粘土半充填，鉆進時漏水。

該處巖溶形成原因與ZK16相似，均是由于地下水長期作用，在含鈣質(zhì)的中、微風(fēng)化巖面形成溶蝕面，在中、微風(fēng)化巖之間的風(fēng)化砂巖夾層則崩解、軟化成較軟的粘土。

2.3 原BZK77～BZK92鉆孔周邊

原詳細(xì)勘察BZK77、BZK92揭露到溶洞，其頂板埋深32.40～32.70m、頂板標(biāo)高-4.52～-4.23m，洞高3.20～8.80m，有夾有較多風(fēng)化巖塊的可塑～硬塑狀粘土全充填，其頂板為強～中風(fēng)化砂巖[4]。

本次在相鄰的BZK92和BZK77鉆孔中間，以及該兩孔周邊5m共布置鉆孔7個（編號K92-1～3、K77-1～4），在勘探深度內(nèi)均未揭露溶洞，僅局部巖芯見輕微溶蝕，各孔在相應(yīng)層位巖層風(fēng)化較強烈，呈全風(fēng)化～強風(fēng)化砂巖互層或夾層狀，該風(fēng)化砂巖均有遇水易軟化、崩解的特性。

推測原BZK77至BZK92鉆孔一帶地下水較豐富，長期作用除了溶蝕中、微風(fēng)化巖外，也使其間土狀全、強風(fēng)化巖夾層崩解、軟化成相對較軟的粘土狀。由于其往往夾雜較多風(fēng)化巖塊，具有一定承載力。

2.4 原3#靜壓樁周邊

在3#靜壓樁旁（承臺內(nèi)）1m施工了1個鉆孔（編號K3#-1）。鉆孔揭露有溶洞發(fā)育，其頂板埋深42.40m、頂板標(biāo)高-11.95m，洞高28.00m，溶洞頂板為厚度僅0.80m的微風(fēng)化砂巖，溶洞有軟塑狀粘土全充填，鉆進時漏水，可見該處地下水較豐富。

2.5 原4#靜壓樁周邊

在4#靜壓樁旁側(cè)（承臺內(nèi)）施工1個鉆孔（編號K4#-1），該孔下部由于鉆進時縮徑、塌孔，未能鉆穿軟土層而提前終孔，經(jīng)委托單位和設(shè)計單位同意后，在4#靜壓樁另一側(cè)對稱1m又施工了1個鉆孔（編號K4#-2）。兩個鉆孔均在30m以下土質(zhì)開始變軟為軟塑狀粘土，在K4#-2孔揭露到該軟土層厚度達39.40m，鉆進時全漏水[5-6]。

推斷該處可能為富水的風(fēng)化凹槽，由于地下水長期作用使凹槽部的殘積土層和全、強風(fēng)化砂巖崩解、軟化、潛蝕，形成充填土洞。

場地巖溶主要發(fā)育東側(cè)一帶，除了前期勘察ZK16及本次補充勘察K4#-1、K4#-2揭露土洞，前期勘察BZK38、BZK77、BZK92揭露到溶洞外，本次補充勘察鉆探19個鉆孔中，有9個鉆孔（K16-1、K16-3、K16-4、K3#-1、K38-1、K38-2、K38-3、K38-4、K52-1）揭露有溶洞。該溶（土）洞多為充填～半充填型溶洞，充填物主要為軟～可塑狀粉質(zhì)粘土，少數(shù)為硬塑狀粘土并夾有較多風(fēng)化巖塊；溶洞頂板厚度為27.90～42.40m，平均36.02m,溶洞高度1.70～28.00 m，平均5.52m。

3 處理及措施

從補充勘察情況看，場地溶洞形成機制與廣花巖溶盆地灰?guī)r中的溶洞形成機制不同，本場地中的溶洞充填物應(yīng)為原砂巖風(fēng)化夾層崩解、軟化所致，其普遍呈軟塑～可塑狀，且部分夾有風(fēng)化巖塊，具有一定強度，設(shè)計時可按殘積土考慮。若設(shè)計驗算該層不宜作為樁端持力層，也可考慮在揭露溶洞地段承臺樁增加數(shù)量，調(diào)低單樁承載力，縮短樁長，選擇上部土質(zhì)較好的硬塑狀粘性土或全風(fēng)化巖作為持力層。

從目前的資料判斷，場地的土洞、溶洞和凹陷面軟土僅于局部零星發(fā)育，并且有一定規(guī)律，即一般分布在北部、東部的凹陷帶范圍，且多出現(xiàn)在周邊鉆孔勘探深度內(nèi)見有中、微風(fēng)化巖的地段。建議地基基礎(chǔ)設(shè)計不作大的調(diào)整，僅對發(fā)現(xiàn)土洞、溶洞的地段，可結(jié)合實際情況，考慮是否作必要設(shè)計調(diào)整或設(shè)計變更；同時樁基施工時各方應(yīng)密切關(guān)注上述可能出現(xiàn)土洞、溶洞和凹陷面軟土的地段，出現(xiàn)異常情況，及時處理。

場地地質(zhì)條件復(fù)雜，而勘察鉆孔數(shù)量有限，無法完全查明所有承臺下得地質(zhì)情況，隨著樁基施工不斷推進，仍可能遇到了類似情況，建議加強樁基施工管理，施工中若下部出現(xiàn)樁持續(xù)沉入一定深度，但壓力不變甚至降低，或者錘擊出現(xiàn)陣擊貫入度異常增大的情況，在暫緩后復(fù)壓仍未改善或無法滿足要求的情況下，可能樁底存在土洞和軟土，應(yīng)及時反饋給勘察和設(shè)計單位，建議由設(shè)計單位根據(jù)勘察單位的地質(zhì)判斷，作出如下之一的處理方案：

1）繼續(xù)增加樁長穿過該軟弱層；

2）增加承臺樁數(shù)，縮短樁長；

3）對軟弱層進行灌漿充填加固處理；

4）必要時（如地質(zhì)條件特別復(fù)雜情況）補充鉆探，并根據(jù)鉆探結(jié)果確定采取具體措施。

加強質(zhì)量管理，由于巖溶地基的施工工作本身具備復(fù)雜性、隱蔽性的基本特征，加之巖溶地貌自身較為特殊的環(huán)境，因此落實好巖溶地基處理過程中的質(zhì)量管理工作，具有十分重要的意義。為此從施工單位層面來看，應(yīng)當(dāng)從下述幾方面進行質(zhì)量監(jiān)管工作，首先應(yīng)當(dāng)從巖溶地基處理的工作規(guī)程出發(fā)，對質(zhì)量監(jiān)管條例詳細(xì)、合理地進行制定，對各成員指責(zé)予以明確，并充分做好各自崗位職責(zé)，確保地基處理工作能夠有序展開。其次，應(yīng)當(dāng)制定好應(yīng)急處理預(yù)案，由于地基處理的地下施工性質(zhì)，因此有著很多不可控制的因素，為使不可控因素帶來的破壞盡可能降低，應(yīng)當(dāng)做好應(yīng)急預(yù)案的提前準(zhǔn)備工作。同時應(yīng)當(dāng)落實好地基處理的質(zhì)量評估機制，應(yīng)當(dāng)不定期對地基處理流程展開抽查評價，在評價不合格時應(yīng)當(dāng)積極展開整改，以便對地基處理過程中存在的問題，及時予以消除，促進地基質(zhì)量的全面提升[7]。

設(shè)計單位、施工單位同時應(yīng)當(dāng)做好地基施工處理的優(yōu)化工作，為此應(yīng)當(dāng)對施工地質(zhì)條件、周邊環(huán)境條件、勘察資料予以充分調(diào)查、研究，對基礎(chǔ)處理范圍、基礎(chǔ)處理方式，結(jié)合實際情況予以確定，從而良好展開建筑規(guī)劃、結(jié)構(gòu)設(shè)計的前期工作，另一方面還應(yīng)當(dāng)對施工過程中總結(jié)的地基處理經(jīng)驗予以重視，及時溝通反饋，形成正循環(huán)，確保地基施工的質(zhì)量，促進地基處理水平的有效提升。

4 結(jié)語

綜上所述，在巖溶地區(qū)進行巖土工程施工時，首先要充分重視地質(zhì)調(diào)查，為根據(jù)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件確定施工方案提供依據(jù)，確保巖土工程施工安全。同時，應(yīng)根據(jù)具體的喀斯特發(fā)展，綜合多種方法進行地基處理，盡可能消除工程隱患，保證巖土工程整體質(zhì)量的提高。