巖溶地基巖土工程勘察及工程地基處理措施

周志星 劉 濤

廣東省地質物探工程勘察院 廣東 廣州 510800

建筑施工的首要目標是確保工程質量，而巖溶地區的基礎施工更需要重點予以關注，并藉由系列舉措，確保地基穩定性、工程安全性的有效提升，減少項目在巖溶地區地基處理的成本支出。

1 工程概況

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

圖1 勘察場地位置圖

根據上述任務和要求，我院于2021年5月2日調進13臺XY—1型工程鉆機進場勘察，于2021年5月27日結束勘察外業工作，完成的各項實物工作量詳見下表1。

表1 完成實物工作量統計表

本次勘察，野外工作由我院專業技術人員進行管理和地質編錄，室內各項技術資料均通過逐級檢查驗收，所提交的勘察成果質量可靠，可作為地基基礎設計依據。

2 巖溶地基條件下的巖土工程勘察內容

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

本次采用工程測量、鉆探、原位測試、簡易水文地質觀測等手段進行勘察。我院于2021年9月27日調進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孔地質情況復雜，鉆探工程中因縮徑、塌孔而提前終孔，經委托單位和設計單位同意，在4#樁對稱一側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要求進行，于2021年10月16日完成補充勘察外業工作，共完成鉆孔19個，總進尺918.30m；共進行標準貫入試驗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，頂板標高-1.97～6.79m，洞高1.90～6.30m。溶洞頂板均為中風化砂巖，其埋深27.60～36.40m，對應標高-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鉆孔則在相應位置（埋深26.00～29.00m，標高5.74～8.74m）揭露到微風化砂巖，未見溶洞。

從補充勘察的四個鉆孔可見中、微風化砂巖頂面起伏較大，處于風化凹槽位置，由于地下水長期作用，在含鈣質的中、微風化巖面形成溶蝕面，在中、微風化巖之間的風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，對應標高-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，其頂板為微風化砂巖，埋深36.00m、標高-5.42m、厚度0.70m。其相鄰的BZK52鉆孔則在相應位置（埋深37.10～44.90m，標高-6.46～-14.26m）揭露強風化砂巖，相應深度未見巖溶發育。

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、頂板標高-11.62～-1.51m，洞高1.70～3.60m，其頂板為強～中風化砂巖，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，在含鈣質的中、微風化巖面形成溶蝕面，在中、微風化巖之間的風化砂巖夾層則崩解、軟化成較軟的粘土。

2.3 原BZK77～BZK92鉆孔周邊

原詳細勘察BZK77、BZK92揭露到溶洞，其頂板埋深32.40～32.70m、頂板標高-4.52～-4.23m，洞高3.20～8.80m，有夾有較多風化巖塊的可塑～硬塑狀粘土全充填，其頂板為強～中風化砂巖[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），在勘探深度內均未揭露溶洞，僅局部巖芯見輕微溶蝕，各孔在相應層位巖層風化較強烈，呈全風化～強風化砂巖互層或夾層狀，該風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、微風化巖外，也使其間土狀全、強風化巖夾層崩解、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）1m施工了1個鉆孔（編號K3#-1）。鉆孔揭露有溶洞發育，其頂板埋深42.40m、頂板標高-11.95m，洞高28.00m，溶洞頂板為厚度僅0.80m的微風化砂巖，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（承臺內）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，經委托單位和設計單位同意后，在4#靜壓樁另一側對稱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、強風化砂巖崩解、軟化、潛蝕，形成充填土洞。

場地巖溶主要發育東側一帶，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～可塑狀粉質粘土，少數為硬塑狀粘土并夾有較多風化巖塊；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巖中的溶洞形成機制不同，本場地中的溶洞充填物應為原砂巖風化夾層崩解、軟化所致，其普遍呈軟塑～可塑狀，且部分夾有風化巖塊，具有一定強度，設計時可按殘積土考慮。若設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量，調低單樁承載力，縮短樁長，選擇上部土質較好的硬塑狀粘性土或全風化巖作為持力層。

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育，并且有一定規律，即一般分布在北部、東部的凹陷帶范圍，且多出現在周邊鉆孔勘探深度內見有中、微風化巖的地段。建議地基基礎設計不作大的調整，僅對發現土洞、溶洞的地段，可結合實際情況，考慮是否作必要設計調整或設計變更；同時樁基施工時各方應密切關注上述可能出現土洞、溶洞和凹陷面軟土的地段，出現異常情況，及時處理。

場地地質條件復雜，而勘察鉆孔數量有限，無法完全查明所有承臺下得地質情況，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，施工中若下部出現樁持續沉入一定深度，但壓力不變甚至降低，或者錘擊出現陣擊貫入度異常增大的情況，在暫緩后復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，應及時反饋給勘察和設計單位，建議由設計單位根據勘察單位的地質判斷，作出如下之一的處理方案：

1）繼續增加樁長穿過該軟弱層；

2）增加承臺樁數，縮短樁長；

3）對軟弱層進行灌漿充填加固處理；

4）必要時（如地質條件特別復雜情況）補充鉆探，并根據鉆探結果確定采取具體措施。

加強質量管理，由于巖溶地基的施工工作本身具備復雜性、隱蔽性的基本特征，加之巖溶地貌自身較為特殊的環境，因此落實好巖溶地基處理過程中的質量管理工作，具有十分重要的意義。為此從施工單位層面來看，應當從下述幾方面進行質量監管工作，首先應當從巖溶地基處理的工作規程出發，對質量監管條例詳細、合理地進行制定，對各成員指責予以明確，并充分做好各自崗位職責，確保地基處理工作能夠有序展開。其次，應當制定好應急處理預案，由于地基處理的地下施工性質，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，應當做好應急預案的提前準備工作。同時應當落實好地基處理的質量評估機制，應當不定期對地基處理流程展開抽查評價，在評價不合格時應當積極展開整改，以便對地基處理過程中存在的問題，及時予以消除，促進地基質量的全面提升[7]。

設計單位、施工單位同時應當做好地基施工處理的優化工作，為此應當對施工地質條件、周邊環境條件、勘察資料予以充分調查、研究，對基礎處理范圍、基礎處理方式，結合實際情況予以確定，從而良好展開建筑規劃、結構設計的前期工作，另一方面還應當對施工過程中總結的地基處理經驗予以重視，及時溝通反饋，形成正循環，確保地基施工的質量，促進地基處理水平的有效提升。

4 結語

綜上所述，在巖溶地區進行巖土工程施工時，首先要充分重視地質調查，為根據當地地質條件確定施工方案提供依據，確保巖土工程施工安全。同時，應根據具體的喀斯特發展，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量的提高。