摘要：作為世界上最大的巖溶分布區(qū)之一，我國越來越多的工程項(xiàng)目需建造在巖溶地基上?；趲r溶地基的復(fù)雜性和不確定性，勘察設(shè)計(jì)人員需重點(diǎn)關(guān)注巖溶場地的勘察工作，以掌握巖溶的形態(tài)分布和發(fā)育規(guī)律等，提高勘察質(zhì)量?；趶V西某巖溶地基勘察中經(jīng)常遇到的問題，深度分析了影響鉆探效果的主要因素，剖析了巖溶地區(qū)提高鉆探質(zhì)量的優(yōu)化措施，對(duì)于精準(zhǔn)掌握和評(píng)價(jià)巖溶場地的適用性和穩(wěn)定性及探求巖溶場地地基處理方法具有一定的實(shí)踐意義。

關(guān)鍵詞：巖溶地基勘察質(zhì)量穩(wěn)定性評(píng)價(jià)處理措施

中圖分類號(hào)：P62

DiscussionontheSurveyQualityProblemsofKarstSitesandTheirTreatmentOptimizationScheme

SONGYaping

GuangxiJinhaiyangkanchaDecorationCo.，Ltd.，Nanning，GuangxiZhuangAutonomousRegion，530000China

Abstract：Asoneofthelargestkarstdistributionareasintheworld，moreandmoreengineeringprojectsinChinaneedtobebuiltonkarstfoundations.Basedonthecomplexityanduncertaintyofkarstfoundations，surveydesignersneedtopayattentiontotheexplorationofkarstsitestomasterthemorphologicaldistributionanddevelopmentlawsofkarstandimprovesurveyquality.BasedontheproblemsoftenencounteredintheexplorationofakarstfoundationinGuangxi，thispaperdeeplyanalyzesthemainfactorsaffectingdrillingresults，andanalyzesoptimizationmeasuresforimprovingdrillingqualityinkarstareas，whichisofpracticalsignificancetoaccuratelygraspandevaluatetheapplicabilityandstabilityofkarstsitesandexplorethefoundationtreatmentmethodofkarstsites.

KeyWords：Karstfoundation;Surveyquality;Stabilityevaluation;Treatmentmeasure

石灰?guī)r等碳酸鹽類巖石在流動(dòng)性水的溶蝕作用下，產(chǎn)生溶洞、暗河、洼地及落水洞等各種地質(zhì)形態(tài)和現(xiàn)象的統(tǒng)稱為巖溶。巖溶在我國分布最為典型，其中廣西、云貴等地區(qū)的碳酸鹽類巖石出露面積最大，形成了形態(tài)各異的溶斗、峰林等地貌[1]。其中，巖溶的發(fā)育與巖層厚度、含泥質(zhì)及巖層傾斜度等因素有緊密關(guān)系。巖溶發(fā)育程度、發(fā)展速度直接影響著工程項(xiàng)目的建設(shè)及運(yùn)營。故通過勘察查明巖溶的分布規(guī)律、發(fā)育程度等對(duì)于解決工程項(xiàng)目在各個(gè)階段的技術(shù)難題及潛在風(fēng)險(xiǎn)具有重大意義。

1巖溶發(fā)育的特征及勘察方法綜述

我國巖溶地質(zhì)勘察研究起步較晚，導(dǎo)致巖溶災(zāi)害頻繁發(fā)生，多地隧道出現(xiàn)塌方及突泥等，廠房、住宅塌陷等巖溶風(fēng)險(xiǎn)事故，造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，各科研單位對(duì)巖溶地質(zhì)災(zāi)害的致災(zāi)機(jī)理進(jìn)行了深入的研究，形成了一套較為完備的理論實(shí)踐體系。巖溶地區(qū)勘察方法主要有地質(zhì)調(diào)查、鉆探及瞬變電磁法等。其中，地質(zhì)調(diào)查是工程勘察的前期準(zhǔn)備工作，充分的地質(zhì)調(diào)查，往往決定了工程勘察的開展順利與否，對(duì)于勘察技術(shù)手段的選擇是極其重要的[2]。鉆探為工程勘察最為常見的方法，可以了解鉆探深度范圍內(nèi)的巖土層特點(diǎn)，且可配合取樣試驗(yàn)，速度快、鉆頭多樣、經(jīng)濟(jì)性好。但由于巖溶發(fā)育的不規(guī)律性，以及鉆孔布置的偶然性與隨機(jī)性，容易發(fā)生漏判現(xiàn)象。巖溶地區(qū)地質(zhì)復(fù)雜，單純地采用鉆探和地質(zhì)調(diào)查對(duì)于揭露真實(shí)的巖溶發(fā)育特征是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，需結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)、瞬變電磁法等物探方法對(duì)巖溶進(jìn)行三維勘察。物探方法通過布置測線和測點(diǎn)等可以幫助確定洞隙的分布、基巖面的起伏及地下水的流速等。

對(duì)具備巖溶發(fā)育條件的場地進(jìn)行勘察主要分為初勘、詳勘及施工勘察。在通過已有資料查明巖溶的發(fā)育條件基礎(chǔ)上，通過初勘查明溶洞的分布發(fā)育規(guī)律并依據(jù)項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模進(jìn)行場地分區(qū)。對(duì)各分區(qū)場地通過詳勘明確各鉆孔溶洞的埋深及地下水特性等，以便對(duì)地基設(shè)計(jì)給出處理意見。如果場地適用大直徑嵌巖樁，則需對(duì)各樁位根據(jù)樁徑的大小按照規(guī)范進(jìn)行施工勘察，明確各樁位處地層中溶洞頂板是否滿足持力層厚度要求以及樁側(cè)溶洞充填情況。

2某巖溶場地巖溶評(píng)價(jià)分析

廣西某項(xiàng)目場地原屬構(gòu)造剝蝕丘陵地貌，經(jīng)多次建設(shè)，地質(zhì)環(huán)境受到一般破壞，場地內(nèi)存在較多的陡坡、整體起伏較大。下伏基巖為石炭系破碎～較完整的石灰?guī)r，上部為素填土和第四系全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。地下水主要為賦存于素填土層中的上層滯水和賦存于灰?guī)r中的巖溶裂隙水。本次勘察采用地質(zhì)調(diào)查和鉆探相結(jié)合的方法，共布置85個(gè)鉆孔，其中50個(gè)鉆孔遇64個(gè)溶洞，個(gè)別溶洞呈串珠狀，其中8個(gè)為空溶洞，5個(gè)為半充填溶洞，其余均由軟～可塑狀黏土及碎石充填，洞高1.30～6.20m，同時(shí)部分區(qū)域揭露有溶蝕凹槽、石芽及溶溝等。遇溶洞隙率達(dá)58.8%，溶洞總高度為224.5m，揭露石灰?guī)r總厚度為2677.3m，揭露溶洞頂板厚度0.8～6.3m，線巖溶率為8.39%，巖溶中等發(fā)育。按照手冊(cè)對(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，其中35個(gè)鉆孔的塌落高度大于頂板厚度，故需要考慮該溶洞對(duì)地基的影響。

在該項(xiàng)目勘察過程中，主要遇到以下問題：部分鉆孔漏水嚴(yán)重、被碎石及黏土等充填物卡鉆甚至導(dǎo)致鉆桿因受力不均而發(fā)生折斷、斷層帶或節(jié)理裂隙交叉密集帶或傾斜巖層或軟硬結(jié)合部位因巖溶顯著發(fā)育導(dǎo)致鉆孔偏斜、遇破碎巖層巖芯采取率偏低等質(zhì)量問題[3]。上述問題會(huì)嚴(yán)重影響地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及基礎(chǔ)選型，更甚至?xí)斐芍卮蟮馁|(zhì)量安全事故。因此，為提高鉆探的精度和確保安全施工，應(yīng)詳盡地考慮勘察中可能遇到的各種問題并采取措施、優(yōu)化方案。

3巖溶地區(qū)工程勘察常見問題及對(duì)策探究

3.1巖芯采取率的控制

當(dāng)巖層處于節(jié)理裂隙的交叉處、密集帶、斷裂帶上時(shí)，巖溶一般較顯著發(fā)育，溶洞多呈串珠狀，同時(shí)石灰?guī)r較脆且宜破碎，若鉆進(jìn)機(jī)具及鉆進(jìn)工藝不匹配，極易造成巖芯破碎，嚴(yán)重影響巖芯的采取率，進(jìn)而對(duì)巖層完整程度的評(píng)定不準(zhǔn)確、采取的巖芯樣不符合要求、地層數(shù)據(jù)不完善，難以滿足勘察目的。故遇復(fù)雜巖層場地，應(yīng)安排技術(shù)人員協(xié)作，制訂鉆進(jìn)方案，選用合適的鉆頭和取土器[4]，減少對(duì)巖土結(jié)構(gòu)的破壞，提高取樣質(zhì)量，優(yōu)化鉆機(jī)性能，嚴(yán)格把控回次進(jìn)尺，以提高巖芯采取率。

3.2地下水位的觀測和地表水的治理

地下水的流動(dòng)性與巖溶關(guān)系緊密，是巖溶發(fā)育的必備條件。若勘察工作對(duì)地下水的埋深、類型、滲透性、排泄及補(bǔ)給等情況認(rèn)識(shí)不準(zhǔn)確，則會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)巖溶發(fā)育狀況的判斷，進(jìn)而場地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)錯(cuò)誤。首先，應(yīng)結(jié)合各巖土層的滲透特征準(zhǔn)確地判定地下水的類型。再結(jié)合該類型地下水的特征及時(shí)量測初見水位和穩(wěn)定水位；對(duì)于含多層地下水場地可采取措施分層量測水位。密切關(guān)注水位變化，如遇大溶洞出現(xiàn)漏水問題，可安裝多層套管及時(shí)跟進(jìn)或變徑鉆進(jìn)，準(zhǔn)確判斷溶洞水力連通、水位動(dòng)態(tài)變化及場地受溶洞地下水淹沒的可能性。

同時(shí)，還需加密對(duì)地下水的動(dòng)態(tài)監(jiān)測，管控好地表水的下滲，嚴(yán)格做好地表水的截、排、防滲工作，嚴(yán)格分析基坑裸露出的土洞冒出巖溶水的可能性，密切關(guān)注地表水消失地段以及地表塌陷位置，必要時(shí)采取充填、注漿等措施。

3.3溶洞充填物狀態(tài)的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)

在鉆進(jìn)過程中多遇充填黏土或黏土夾雜碎石溶洞，充填溶洞能否作為淺基礎(chǔ)的持力層需要結(jié)合揭露的地質(zhì)情況進(jìn)行驗(yàn)算，當(dāng)滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，可對(duì)其不進(jìn)行處理，故準(zhǔn)確判斷溶洞充填物的狀態(tài)對(duì)于確定基礎(chǔ)持力層有重大影響。因此，遇充填溶洞時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等原位測試，并正確地選擇取土器以減少對(duì)原狀土樣擾動(dòng)。對(duì)于大規(guī)模溶洞必要時(shí)可結(jié)合物探進(jìn)行探查，以便查明溶洞的位置和充填情況等。

3.4地基承載力的合理確認(rèn)和基礎(chǔ)形式方案建議

根據(jù)勘察資料，部分場地灰?guī)r整體埋藏較淺且起伏較大、基巖面平整度差，可采用淺基礎(chǔ)，但基槽開挖后石芽發(fā)育、溶溝及溶槽密布且大部分黏土充填，屬于土巖組合地基。準(zhǔn)確地確定該地基的承載力，對(duì)于工程建設(shè)至關(guān)重要。對(duì)于黏土區(qū)域，可采用原位測試、室內(nèi)試驗(yàn)并結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)；對(duì)于巖石區(qū)域應(yīng)在規(guī)范取值的基礎(chǔ)上結(jié)合巖溶發(fā)育程度等綜合測定。該地基力學(xué)性質(zhì)差異較大，均勻性差，可推薦采用筏板基礎(chǔ)，并對(duì)巖石部分設(shè)置符合規(guī)范要求厚度的褥墊層，或根據(jù)巖石出露情況調(diào)整基礎(chǔ)的寬度和剛度，或采取跨越、換填、嵌塞碎石等措施。

同時(shí)，在進(jìn)場勘察之前應(yīng)結(jié)合場地周邊地質(zhì)資料及文獻(xiàn)等，總結(jié)場地周邊巖溶發(fā)育規(guī)律及特點(diǎn)，以便有針對(duì)性地編制貼合本項(xiàng)目的勘察綱要。確定適宜的鉆探實(shí)施方案及安排優(yōu)秀的審核校對(duì)人員，選擇優(yōu)質(zhì)高效的鉆進(jìn)設(shè)備，配備必要的輔助工具和材料（如套管及泥粉等）。按照規(guī)范操作標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鉆機(jī)操作人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)及安全教育，提高鉆機(jī)隊(duì)伍的技術(shù)水平和解決突發(fā)事件的能力，并安排專項(xiàng)人員進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控，對(duì)于鉆進(jìn)現(xiàn)場遇到的突發(fā)疑難問題現(xiàn)場指導(dǎo)、全程掌控，在追求勘察質(zhì)量的同時(shí)培養(yǎng)出一個(gè)優(yōu)秀高效的勘察團(tuán)隊(duì)。

4巖溶地區(qū)地基處理措施

巖溶較發(fā)育地區(qū)多節(jié)理裂隙和斷層等，往往水文地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，加之，因形態(tài)各異的石芽、溶槽等造成基巖面整體起伏較大并夾雜軟土，宜引起地基惡化形成新的地質(zhì)問題，如產(chǎn)生不均勻沉降、傾向于軟弱結(jié)構(gòu)面的滑動(dòng)等。因此，巖溶地區(qū)地基的穩(wěn)定性受到極大的影響，結(jié)合巖溶洞隙規(guī)模的大小對(duì)其因地制宜地進(jìn)行綜合分析是根治安全隱患的有效途徑之一。

4.1含巖溶洞隙地基的處理建議

對(duì)于含巖溶洞隙的地基應(yīng)結(jié)合其規(guī)模大小確定處理方案，巖溶洞隙的規(guī)?？稍讷@取鉆孔數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上結(jié)合物探測線等綜合判定。規(guī)模較小且埋藏較淺的洞隙可揭開溶洞頂板，并對(duì)其中的軟弱充填物用碎石、混凝土等進(jìn)行置換，當(dāng)充填物難以挖出時(shí)應(yīng)當(dāng)采取加強(qiáng)基礎(chǔ)底板向軟弱面抗滑移的措施。對(duì)于規(guī)模較大的巖溶洞隙，可按照規(guī)范結(jié)合有限元模型驗(yàn)算溶洞頂板是否滿足承載力和沉降變形要求。當(dāng)難以滿足時(shí)需對(duì)其進(jìn)行處理，可向洞隙灌注混凝土等，也可考慮樁基[5]，其中對(duì)于樁側(cè)摩阻力的計(jì)算應(yīng)結(jié)合洞隙的復(fù)雜程度綜合確定。

4.2含溶蝕裂隙、溶溝（槽）地基的處理建議

含石芽、溶蝕凹槽等地基屬于土巖組合地基，其地基巖土壓縮性不均勻，可通過設(shè)置粗砂等褥墊層或調(diào)整基底尺寸來調(diào)整變形量，對(duì)于局部突出較大的孤石可進(jìn)行鑿除，對(duì)于局部的松軟土可進(jìn)行換填。

4.3地下水豐富場地地基處理建議

根據(jù)鉆探及地質(zhì)調(diào)查資料應(yīng)對(duì)場地發(fā)生涌水的可能性進(jìn)行計(jì)算分析，對(duì)于地下水豐富的場地應(yīng)科學(xué)地確定降排水方案和預(yù)防地基涌水的措施，以免排水不及時(shí)或防范不到位造成地基巖土軟化降低承載力，故應(yīng)及時(shí)做好地下水的疏排、確保水流通道的暢通。同時(shí)需監(jiān)測抽排水對(duì)周圍地表的影響，避免降水不合理引起附近地表沉陷。對(duì)于地下水位動(dòng)態(tài)變化較大、降水困難的場地也可考慮灌注樁。

巖溶地基處理后應(yīng)基于地表塌陷開裂情況及差異沉降等及時(shí)做好處理效果的追蹤監(jiān)測，確保各監(jiān)測數(shù)據(jù)不超出允許值。

5結(jié)論

制訂適宜的勘察實(shí)施方案和高效的組織機(jī)構(gòu)，嚴(yán)格把控環(huán)境、人員及材料等因素，改進(jìn)鉆進(jìn)方法，合理進(jìn)行物探與鉆探方法的結(jié)合，切實(shí)把關(guān)巖溶地區(qū)勘察常見問題、產(chǎn)生原因及處理措施，優(yōu)質(zhì)精準(zhǔn)地查明巖溶發(fā)育規(guī)律。巖溶場地水文地質(zhì)情況復(fù)雜，結(jié)合巖溶發(fā)育特征及場地條件因地制宜地選擇處理方案是提高巖溶地基穩(wěn)定性的必要手段。不同地質(zhì)條件下各勘察方法的適用性以及溶洞三維立體與有限元的數(shù)值模擬分析值得進(jìn)一步探討研究。

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