關(guān)于在巖溶發(fā)育區(qū)進(jìn)行巖溶專項(xiàng)勘察的論述

張建 張浩洋

【摘 要】巖溶發(fā)育地區(qū)往往地層種類多，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地下水作用強(qiáng)烈，巖溶現(xiàn)象多、繁、雜，地質(zhì)條件的不確定性很大，查明建筑場(chǎng)區(qū)內(nèi)的巖溶現(xiàn)象對(duì)工程建設(shè)尤為重要。本文主要工程實(shí)例說(shuō)明巖溶勘察的具體方法及對(duì)工程項(xiàng)目可行性的建議，以大連小窯灣國(guó)際商務(wù)區(qū)D區(qū)和E區(qū)地塊勘察工程為例說(shuō)明場(chǎng)巖溶專項(xiàng)巖土工程勘察工作方法。

【關(guān)鍵詞】巖溶 地質(zhì)構(gòu)造 地下水

國(guó)內(nèi)巖溶現(xiàn)象分布廣泛，特征既有相似之處，又各有不同，本文以大連小窯灣國(guó)際商務(wù)區(qū)D區(qū)和E區(qū)地塊勘察工程為例說(shuō)明場(chǎng)巖溶專項(xiàng)巖土工程勘察工作方法。

1 前言

1.1 勘察目的、任務(wù)

勘察的目的是對(duì)建筑物場(chǎng)地的巖溶做出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，對(duì)地基處理與加固、不良地質(zhì)作用及地質(zhì)災(zāi)害的防治方案提出建議和意見(jiàn)。

主要任務(wù)是查明建筑范圍內(nèi)地形、地貌及地質(zhì)構(gòu)造、地層結(jié)構(gòu)、巖土工程特性；查明場(chǎng)地內(nèi)巖溶的類型、成因、分布范圍、發(fā)展趨勢(shì)和危害程度；查明地下水的埋藏條件，并判定地下水對(duì)建筑材料的腐蝕性；對(duì)場(chǎng)地和地基的地震效應(yīng)做出評(píng)價(jià)。

1.2 擬建工程概述和特點(diǎn)

該項(xiàng)目場(chǎng)地位于大連小窯灣國(guó)際商務(wù)中心，包含D及E兩個(gè)地塊。其中，D地塊面積為18.9419公頃， E地塊面積為19.9889公頃，建筑物主要為商業(yè)住宅。

依據(jù)對(duì)場(chǎng)地的調(diào)查，本工程重要性等級(jí)為二級(jí)，場(chǎng)地等級(jí)二級(jí)，地基等級(jí)二級(jí)，綜合評(píng)定巖土工程勘察等級(jí)為乙級(jí)。

1.3 勘察方法及勘察工作量

1.3.1工作布置

本次勘察共布鉆孔568個(gè)，孔深要求：根據(jù)投標(biāo)書及委托方的要求，鉆孔進(jìn)入連續(xù)中風(fēng)化基巖8.0-10.0m?？孜?、孔深及技術(shù)方法滿足規(guī)范要求。

1.3.2勘察方法

（1）鉆探方法：勘察使用XY—1A型鉆機(jī)15臺(tái)、DDP—100型汽車鉆2臺(tái)及配套設(shè)備投入外業(yè)工作。鉆探過(guò)程中，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)化巖石采用復(fù)合片鉆頭循環(huán)水鉆進(jìn)方法。

（2）原位測(cè)試：工作場(chǎng)地內(nèi)原位測(cè)試采用的是標(biāo)準(zhǔn)貫入，在測(cè)試過(guò)程中嚴(yán)格保證落距、垂直度和重錘自由下落無(wú)阻力。對(duì)溶洞、巖溶裂隙中的充填物進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)貫入原位測(cè)試，以間接判斷充填物的狀態(tài)。

（3）巖土樣采?。罕敬慰辈鞂?duì)中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r、中風(fēng)化灰?guī)r、中風(fēng)化砂巖層分別取巖樣6件。巖樣利用鉆探巖芯制作，現(xiàn)場(chǎng)人工采取，毛樣尺寸滿足試塊加工要求。

（4）工程物探：采用高密度電法對(duì)本場(chǎng)地的巖溶鉆孔進(jìn)行了物探工作，高密度電法兼具電阻率剖面法與測(cè)深法的功能，野外測(cè)量裝置采用溫納裝置，電極數(shù)60根/排，最小隔離系數(shù)：16，供電電壓180～360V，電極點(diǎn)距5m，探測(cè)深度30～40m。

（5）測(cè)量工作：本工程鉆孔點(diǎn)的測(cè)放工作是執(zhí)行《工程測(cè)量規(guī)范》（GB50026—2007），測(cè)量放點(diǎn)采用GPS，控制點(diǎn)為5i289：（X=4325409.972 ；Y=60838.483 ；H=8.494m），5i290：（X=4325412.523；Y=61286.44；H=7.409m），測(cè)量誤差要求小于5cm，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)。（詳鉆孔布置一覽表）。

1.3.3勘察工作量

本次勘察，野外鉆探工作21天，然后進(jìn)行室內(nèi)資料整理、編寫報(bào)告，共完成了422個(gè)鉆探孔，鉆孔深度9.1—89.6米。

2 場(chǎng)地巖土體工程地質(zhì)條件

2.1 地形、地貌

場(chǎng)地地貌為海漫灘及海積階地地貌，海漫灘經(jīng)人工回填過(guò)，場(chǎng)地標(biāo)高3.71—24.65米，相對(duì)高差20.94米。

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

工作區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，有煤窯屯北西向斷裂帶，呈北西320°方向舒緩波狀延伸，貫穿整個(gè)場(chǎng)地。斷裂帶傾向南西，傾角67°，破碎帶寬10余米，其內(nèi)充填有構(gòu)造碎裂巖、構(gòu)造角礫巖、擠壓扁豆體及斷層泥等。斷裂東側(cè)為橋頭組石英砂巖、砂質(zhì)板巖，柔皺發(fā)育。破碎帶內(nèi)主要由太原組砂、頁(yè)巖受擠壓破碎所組成。西側(cè)為太原組砂巖及粉砂巖、頁(yè)巖組成，層間柔皺發(fā)光，并發(fā)育有與主斷面平行的小斷層。

構(gòu)造破碎帶上覆Q4與Q3的地層，并沒(méi)有錯(cuò)斷。說(shuō)明在近10萬(wàn)年以來(lái)本區(qū)沒(méi)有斷裂活動(dòng)，屬于非全新活動(dòng)斷裂。

另外，在煤窯屯北西向斷裂帶的西側(cè)發(fā)育一條與其平行的又一條北西向斷裂，賦存于太原組與甘井子組之間。其斷層性質(zhì)與煤窯屯北西向斷裂帶相同，都屬于同一時(shí)代，同一方向的斷層。斷層走向320°∠30—50°之間。

2.3 各土層工程性質(zhì)評(píng)價(jià)

本次勘察范圍出露的各土層工程性質(zhì)如下：

（1）素填土：結(jié)構(gòu)松散，欠固結(jié)，壓縮性大，強(qiáng)度低，為軟弱土，屬于特殊性巖土。（2）含碎石粘土：可塑狀態(tài)，壓縮性中等，強(qiáng)度中等，為中軟土，屬于混合土。（3）細(xì)砂：稍密—中密，壓縮性中等，強(qiáng)度較低，屬于中軟土。（4）粗砂：中密，壓縮性中等，強(qiáng)度中等，屬于中軟土。5）全風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r：可塑狀態(tài)，壓縮性中等，強(qiáng)度中等，為極軟巖，屬于特殊性巖土。（6）強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r：巖芯呈碎塊狀，呈中密狀態(tài)，壓縮性低，強(qiáng)度較高，為軟質(zhì)巖，屬于特殊性巖土。（7）中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r：飽和單軸抗壓強(qiáng)度30.15-39.73Mpa，節(jié)理裂隙較發(fā)育。（8）構(gòu)造帶：經(jīng)野外鑒定和本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，該層強(qiáng)度介于全風(fēng)化砂巖和強(qiáng)風(fēng)化砂巖之間，壓縮性中等，屬中硬土。（9）全風(fēng)化砂巖：處于可塑狀態(tài)，壓縮性中等，強(qiáng)度中等，為極軟巖，屬于特殊性巖土。（10）強(qiáng)風(fēng)化砂巖：巖芯呈碎塊狀，呈中密狀態(tài)，壓縮低，強(qiáng)度較高，為軟質(zhì)巖，屬于特殊性巖土。（11）中風(fēng)化砂巖：飽和單軸抗壓強(qiáng)度7.65-13.28Mpa，節(jié)理裂隙較發(fā)育，強(qiáng)度高，屬于較軟巖。（12）全風(fēng)化灰?guī)r：處于可塑狀態(tài)，壓縮性中等，強(qiáng)度中等，為極軟巖，屬于特殊性巖土。（13）中風(fēng)化灰?guī)r：飽和單軸抗壓強(qiáng)度15.34-22.18Mpa，節(jié)理裂隙較發(fā)育，強(qiáng)度較高，屬于較軟巖。（14）溶洞充填物：準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)6-9擊，處于可塑狀態(tài)，壓縮性中等，強(qiáng)度中等。

2.4 地下水情況

鉆探期間，鉆孔中采取水樣經(jīng)化驗(yàn)其腐蝕性為：受環(huán)境類型影響，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。

2.5 不良地質(zhì)作用

場(chǎng)地內(nèi)不存在巖土體崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷（巖溶塌陷、采礦塌陷）、地裂縫等不良地質(zhì)作用。

2.6 巖溶發(fā)育情況

本次勘察布置鉆孔568個(gè)，共完成鉆孔422個(gè)，其中67個(gè)鉆孔發(fā)現(xiàn)巖溶現(xiàn)象，巖溶發(fā)育情況百分比為15.8%。

3 巖溶地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 巖溶發(fā)育特點(diǎn)

場(chǎng)地局部地區(qū)見(jiàn)有巖溶現(xiàn)象，巖溶發(fā)育特點(diǎn)為：發(fā)育于灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r中；巖溶現(xiàn)象以溶洞、巖溶裂隙為主，其連通性不好；多為淺層巖溶現(xiàn)象（埋藏深度以10-20米為主，極少數(shù)超過(guò)20米），但洞徑?。黄渲卸嘤烧惩?、碎石、含碎石粘土等密實(shí)物充填，極少數(shù)為空洞；溶洞以單體發(fā)育為主，少數(shù)呈竄洞出現(xiàn)，非溶洞群；局部見(jiàn)有間歇性水流，為海水入侵、潛水和基巖裂隙水共同作用的結(jié)果。

3.2巖溶地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

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)，評(píng)定本場(chǎng)地的巖溶為一般發(fā)育。

4 建議

對(duì)于重要性等級(jí)為二級(jí)和三級(jí)工程，鉆孔所見(jiàn)溶洞、巖溶裂隙被密實(shí)的沉淀物充填，其承載力特征值為160Kpa，且無(wú)水沖蝕的可能性，當(dāng)采用淺基礎(chǔ)時(shí)，可不考慮巖溶對(duì)地基穩(wěn)定性的影響，可采取有效結(jié)構(gòu)措施處理（選擇有利于與上部結(jié)構(gòu)共同工作），并可適應(yīng)小范圍變位、整體性好的基礎(chǔ)型式，同時(shí)采取必要的結(jié)構(gòu)加強(qiáng)措施。

以中風(fēng)化灰?guī)r、中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r做持力層時(shí)，應(yīng)充分考慮溶洞的不利影響，可采用鉆孔灌注樁或墩穿過(guò)巖溶單體，坐落于完整巖石上；如采用樁基，須做一樁一孔勘察。

如采用筏板基礎(chǔ)，可對(duì)開(kāi)挖出露的溶洞采用混凝土澆筑即可；如采用獨(dú)立柱基礎(chǔ)，可對(duì)不穩(wěn)定、裂隙發(fā)育、風(fēng)化破碎的巖體進(jìn)行注漿加固，埋藏較深的洞隙可通過(guò)鉆孔灌注水泥砂漿、混凝土、瀝青及硅膠等以添堵溶洞，對(duì)局部突出的基巖可鑿去設(shè)置褥墊（可采用爐渣、中砂、粗砂、土夾石等材料），以調(diào)整地基不均勻沉降。

根據(jù)野外觀測(cè)及前期工程抽水試驗(yàn)結(jié)果，該場(chǎng)地地下水量較大，水位受潮汐的影響明顯，對(duì)工程施工的影響大，建議設(shè)置長(zhǎng)期水文觀測(cè)孔，以精確確定長(zhǎng)期水位變幅。

由于本場(chǎng)地下部鹽灘咸水—半咸水侵蝕導(dǎo)致電流低阻屏蔽層，供電電流無(wú)法通過(guò)此層向深部傳導(dǎo)，儀器無(wú)法采取深部真實(shí)電參數(shù)，所以分辨不出基巖里是否發(fā)育“溶洞”影像，依據(jù)方法試驗(yàn)結(jié)果表明利用高密度電法解決不了該本場(chǎng)地地下“巖溶”分布情況。