巖溶地區(qū)建筑基坑勘察要點(diǎn)分析

文｜貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局111 地質(zhì)大隊(duì)（貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計(jì)研究院） 張霖

0 引言

中國巖溶的分布面積約為346.3 萬平方公里，超過了國土面積的1/3。隨著巖溶地區(qū)城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市用地面積不斷減少，在高層建筑逐漸增多的同時(shí)，地下車庫、地下商場、地下交通工程等大量涌現(xiàn)，伴隨而來的是基坑越來越深、規(guī)模越來越大。由于巖溶地區(qū)存在基巖面起伏較大、巖溶發(fā)育分布不均、巖溶水運(yùn)動(dòng)規(guī)律復(fù)雜等工程地質(zhì)特性，降低了巖體的完整性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，容易引起基坑局部變形甚至整體失穩(wěn)，破壞后果嚴(yán)重，可能危及人的生命，造成經(jīng)濟(jì)損失。為了查明巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)情況，提出合理的設(shè)計(jì)參數(shù)和支護(hù)建議，正確地指導(dǎo)基坑的設(shè)計(jì)與施工，就要做好巖溶區(qū)的基坑勘察工作。

1 巖溶地區(qū)的基坑勘察要點(diǎn)

1.1 勘探孔的布置

基坑內(nèi)外均應(yīng)布置勘探點(diǎn)，勘探點(diǎn)的深度不僅要滿足確定持力層的要求，而且要滿足進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算和降水的要求。

1.2 環(huán)境調(diào)查

環(huán)境調(diào)查的區(qū)域應(yīng)包含基坑周邊范圍，不宜小于基坑開挖深度的兩倍，當(dāng)附近有重要建筑物和設(shè)施時(shí)應(yīng)擴(kuò)大調(diào)查范圍；環(huán)境調(diào)查的內(nèi)容包括：基坑周邊既有建筑物的結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)形式和埋深等，地下交通工程和管線設(shè)施的類型、位置與埋深等。

1.3 水文地質(zhì)條件

當(dāng)場地內(nèi)存在地下水時(shí)，應(yīng)查明地下水的類型、埋深、變化幅度、補(bǔ)給與排泄條件，當(dāng)水文地質(zhì)條件復(fù)雜時(shí)，應(yīng)進(jìn)行抽水試驗(yàn)確定含水層的滲透系數(shù)，對(duì)基坑涌水量進(jìn)行預(yù)測，并對(duì)地下室抗浮進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.4 巖溶發(fā)育程度

當(dāng)場地內(nèi)存在巖溶時(shí)，應(yīng)加密勘探點(diǎn)查明溶洞、溶溝、溶槽等的形態(tài)、分布和發(fā)育規(guī)律，計(jì)算鉆孔見洞率或線巖溶率，對(duì)場地的巖溶發(fā)育程度進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1.5 基坑邊坡穩(wěn)定性分析

基坑勘察應(yīng)該根據(jù)開挖深度、巖土層條件和地下水情況等對(duì)基坑邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行分析，推測可能的破壞模式，提出支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)及支護(hù)措施建議。

2 巖溶地區(qū)建筑基坑勘察實(shí)例

2.1 工程概況

該項(xiàng)目位于貴州省遵義市，總用地面積為22235.43m2，總建筑面積為113234m2，地上26 層，地下4 層，基坑開挖深度約為10.0～14.5m。基坑?xùn)|側(cè)距離市政道路12.5m，坡頂無建筑物；基坑西側(cè)距離用地紅線10.75m，坡頂無建筑物；基坑南側(cè)距離用地紅線3.75m，緊鄰某多層建筑物；基坑北側(cè)距離用地紅線3.6m，坡頂無建筑物。基坑周邊環(huán)境較為復(fù)雜，基坑破壞后果很嚴(yán)重，基坑安全等級(jí)為一級(jí)。場地內(nèi)地下水位埋藏較淺，巖溶強(qiáng)發(fā)育，有特殊性巖土，基坑邊坡工程勘察等級(jí)為一級(jí)。

2.2 勘察方法

本項(xiàng)目采用資料收集、地質(zhì)調(diào)查、工程測量、鉆探、室內(nèi)巖土測試、原位測試、物探測試、水位觀測以及抽水試驗(yàn)等多種勘察方法。本項(xiàng)目共布置鉆孔883 個(gè)，其中包括基坑邊坡勘察的54 個(gè)鉆孔。

2.3 地形地貌和地質(zhì)構(gòu)造

場地為溶蝕丘峰谷地，原始地形東高西低，自然地形標(biāo)高為886.3～893.8m，相對(duì)高差7.5m。場地北側(cè)有一北東向逆斷層通過，受其影響，次級(jí)小斷層較為發(fā)育。場地內(nèi)覆蓋層為素填土及紅黏土，下伏基巖為奧陶系中統(tǒng)寶塔組薄至厚層石灰?guī)r，基巖面起伏較大，場地附近基巖露頭顯示，巖層單向傾斜，傾向143°，傾角17°。

2.4 地層巖性

根據(jù)鉆探揭露，場地巖土層自上而下為：填土、紅黏土和石灰?guī)r，分別為：①素填土：褐黃色，由黏土夾塊石回填，結(jié)構(gòu)松散，新近回填；②紅黏土：褐黃色，可塑，位于素填土層之下或出露地表；③基巖：為奧陶系中統(tǒng)寶塔組石灰?guī)r，基巖面起伏較大，巖體較完整，巖質(zhì)較硬，巖芯呈柱狀、短柱狀，局部為碎塊狀，以中風(fēng)化為主，局部孔位見強(qiáng)風(fēng)化巖層。

2.5 水文地質(zhì)條件

場地地下水類型主要為第四系松散土層孔隙水和碳酸鹽巖巖溶裂隙水。第四系松散土層孔隙水：埋藏于上部覆蓋層中，受季節(jié)及降水量影響大，無統(tǒng)一水位，為局部分布的上層滯水；碳酸鹽巖巖溶裂隙水：賦存于石灰?guī)r的巖溶裂隙中，富水等級(jí)為中等，石灰?guī)r中的巖溶裂隙為地下水賦存、轉(zhuǎn)移提供了條件，局部地段巖溶洞隙較發(fā)育，水量相對(duì)較大，水量及水位受季節(jié)及巖溶發(fā)育程度影響較大。通過抽水試驗(yàn)，測得含水層的滲透系數(shù)為1.23m/d。

圖1 基坑開挖后地表巖溶發(fā)育情況

2.6 地下室抗浮

地下水位變化幅度一般為2.00～3.00m，考慮水位變化幅度后，水位高程一般為873.60～877.24m，高于地下室底板標(biāo)高（871.2m）。結(jié)合小區(qū)室外道路規(guī)劃情況，建議抗浮設(shè)防水位為884.50m。

2.7 巖溶發(fā)育程度評(píng)價(jià)

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及現(xiàn)場地質(zhì)調(diào)查，擬建場地下伏基巖屬可溶性碳酸鹽類巖石，不良地質(zhì)作用主要表現(xiàn)為巖溶。場地溶溝、溶槽、石芽很發(fā)育（見圖1），相鄰柱基之間基巖起伏面相對(duì)高差大于5m，場地巖溶發(fā)育等級(jí)為強(qiáng)發(fā)育。

2.8 基坑邊坡穩(wěn)定性分析

（1）可能的破壞模式

本項(xiàng)目的基坑邊坡主要分為兩種類型：土質(zhì)邊坡和巖土混合邊坡，土質(zhì)邊坡主要由素填土和紅黏土構(gòu)成，可能的破壞模式為圓弧滑動(dòng)；巖土混合邊坡可能的破壞模式為上部土層圓弧滑動(dòng)，下部巖層平面滑動(dòng)。

（2）基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)

在鉆探過程中，對(duì)素填土進(jìn)行動(dòng)力觸探試驗(yàn)，對(duì)紅黏土和石灰?guī)r取樣后進(jìn)行室內(nèi)巖土測試，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果和規(guī)范，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)建議取值見表1。

（3）穩(wěn)定性分析

通過對(duì)巖質(zhì)邊坡進(jìn)行赤平投影分析，得出巖質(zhì)邊坡屬于穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；對(duì)土質(zhì)邊坡按圓弧滑動(dòng)進(jìn)行分析，分析得出安全系數(shù)小于1.25，穩(wěn)定性不能滿足規(guī)范要求，需要對(duì)基坑采取支護(hù)措施。

（4）支護(hù)措施建議

基坑?xùn)|側(cè)可進(jìn)行分級(jí)放坡，但為了保證道路邊電纜不受變形破壞，建議采用排樁+錨索支護(hù)；基坑西側(cè)有一定的放坡空間，建議采用放坡+土釘墻（或錨桿）進(jìn)行支護(hù)；基坑南側(cè)和北側(cè)無較大放坡空間，建議采用排樁+錨索進(jìn)行支護(hù)。此外，需在基坑頂部設(shè)置截水溝，底部設(shè)置排水溝，坡面設(shè)置泄水孔。

2.9 本項(xiàng)目的勘察難點(diǎn)

（1）場地溶溝、溶槽、石芽很發(fā)育，基巖面起伏較大，場地巖溶發(fā)育等級(jí)為強(qiáng)發(fā)育，勘察期間勘探孔間距過大難以準(zhǔn)確控制地層情況，需加密勘探孔或采用物探測試。

表1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)建議取值

（2）場地石灰?guī)r埋藏較深，通過鉆探取樣無法分析巖層產(chǎn)狀及節(jié)理裂隙發(fā)育情況。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)圖進(jìn)行場地周邊地質(zhì)調(diào)查，對(duì)同一地質(zhì)單元的巖石露頭進(jìn)行巖層產(chǎn)狀、節(jié)理裂隙的測量和巖體的完整程度、結(jié)構(gòu)面結(jié)合程度的調(diào)查等。通過類比法推測本場地基巖的力學(xué)參數(shù)。

（3）場地存在地下水，且水位較高，而紅黏土具有上硬下軟、遇水軟化的特點(diǎn)，在提供基坑支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)紅黏土的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行折減。

3 結(jié)語

本文總結(jié)了巖溶地區(qū)的基坑勘察要點(diǎn)，并以貴州省遵義市某基坑勘察項(xiàng)目為例，從工程地質(zhì)條件、地下室抗浮、巖溶發(fā)育程度評(píng)價(jià)和基坑邊坡穩(wěn)定性分析等幾方面進(jìn)行了說明。