碳酸盐岩地区工程勘察的工作建议

黄生伍 （合肥建材地质工程勘察院，安徽 合肥 230001）

0 前 言

碳酸盐岩在地壳中分布广泛，约占沉积岩总量的20%，在我国碳酸盐岩的出露面积约为91万km2,加上已知的隐伏于不同深度的碳酸盐岩,其总分布面积可达340万km2以上，约占国土面积的40%。安徽省内碳酸盐岩分布也十分广泛，长江南北、淮河两岸均有分布，在工程勘察时经常遇见。岩溶作用（也被称为喀斯特作用）是碳酸盐岩内常见的不良地质作用，岩溶发育区约占全国的15%，岩溶的存在给工程勘察、基础设计及施工带来许多挑战。

1 碳酸盐岩地区工程勘察要点

1.1 碳酸盐岩地区工程地质特征

①基岩面起伏较大。基岩面起伏与地形地貌、构造等多种因素有关，但因溶蚀作用的存在，其基岩面总是起伏的，即使总体水平的基岩面也是起起伏伏的。

②基岩部分或全部被覆盖，且覆盖层厚度变化较大。因地表水、地下水的溶蚀作用及后期的沉积作用，低洼处基岩多时被第四系沉积物覆盖。

③岩溶作用发育不均匀性。无论岩溶发育程度强弱，其分布总是不均匀的。

2 工程勘察要点

①工程勘察重点是查明场地的稳定性及地基的均匀性。岩溶是影响场地稳定性的主要不利地质作用；岩土层面坡度、岩土层厚度、物理性质变化较大，地基多属不均匀地基。

②工程勘察宜分阶段进行，特别位于地质研究程度较低的地区，可行性研究勘察及初步勘察阶段重点对场地及周边较大范围进行地质调查，调查区域地层分布、岩层产状、岩溶发育程度、构造等，初步对场地的稳定性及适宜性进行评价，对下一阶段勘察提出意见。详勘阶段重点查明场地内岩土层分布、物理力学性质等，重点查明岩溶发育程度及分布范围，评价其对后期基础设计和施工的影响。岩溶发育区宜进行施工勘察，探明岩溶的详细分布及其对基础的影响。

③勘探应采用地质调查、钻探、物理勘探等多种手段，不同的勘探手段相互补充，有利于提高工作效率。随着物理勘探技术的逐步成熟，其已成为查明岩溶的重要勘探手段，具有高效、经济等优点。

3 工程勘察时易出现的问题

3.1 未查明基岩内岩溶发育情况

勘探时钻到灰岩时即停止钻探，根据勘察规范要求，勘察时遇基岩可适当减少勘探孔深度，特别是采用天然基础的中小型工程，勘察时认为已到基岩，不要求继续施工。有时勘探孔已进入灰岩，但施工编录时忽视岩溶的存在，特别溶洞内充填有状态较好的土层，易误认为无溶洞。

岩溶发育的条件：

①可溶性岩石，这里主要指碳酸盐岩（灰岩、白云岩），其中以灰岩最易溶解；

②岩石的透水性，碳酸盐岩的透水性主要取决于裂隙的发育程度，孔隙率也有影响；

③流动的地下水，地下水的溶蚀取决于水中的CO2的浓度，地下水的流动速度对其溶蚀力也有很大影响。湿热气候区，雨量充沛，气温高、地表生物作用强，有利于岩溶的发育。其化学反应式为

3.2 覆盖层厚度、物理性质未完全查明

第四系覆盖层内钻遇灰岩孤石时，误认为到基岩，特别是地形坡度较大的地段，第四系覆盖层内往往包含体积较大灰岩块石。灰岩地区覆盖层厚度变化一般较大，且物质组成、物理力学性质也有变化，多属不均匀地基。

4 碳酸盐岩地区工程勘察实例

①安庆市某学校学生宿舍场地，基岩为灰岩，内部不均匀发育有溶洞，表面覆盖层为含碎石粘性土，基岩起伏面较大。勘察时把灰岩误判为砂岩，根据场地基岩面起伏较大的情况，勘察报告建议采用人工挖孔桩，基岩为桩端持力层。桩基施工时发现，基岩内发育有溶洞，且10m深度基岩范围内均有溶洞分布，无稳定桩端持力层。后经施工勘察，发现场地灰岩内岩溶发育强，地基处理成本高，建议异地建设。

②芜湖某安置小区，高层建筑最高30层，场地覆盖层由上而下为软土——可塑~硬塑状态粘性土等，覆盖层厚度为10m~20m，基岩为灰岩，报告建议基础设计采用钻孔灌注桩或人工挖孔桩，基础设计时部分采用灌注桩，部分采用预制管桩，且预制管桩桩端持力层要求进入“强风化灰岩”。桩基施工结束后，预制桩承载力大部分不满足设计要求，后经开挖检测等多种手段验证，桩端未进入“强风化灰岩”，仅位于基岩上部硬塑状态粘性土内。

③安庆地区某水泥厂建设2×5000t/d水泥生产线，场地基岩为三叠系薄层——中厚层——厚层灰岩，覆盖层由上至下为第四系软塑～可塑状态粘性土——粉土——细砂——粘性土等，覆盖层厚度最大约40m，厚度变化较大。根据场地周边地质调查，灰岩内岩溶总体发育弱，但局部仍有岩溶发育，可能对拟建建筑带来危害。勘察时钻探发现溶洞发育的位置会有灰白色、浅肉红色岩溶角砾岩出现，根据岩溶分布情况，勘察报告根据岩溶发育程度把场地划分为岩溶较发育区和岩溶不发育区，建议岩溶较发育区的桩基设计避免采用单桩基础，且逐桩进行施工勘探（超前钻）；岩溶不发育区只对载荷较大的单桩基础进行施工勘探（超前钻）。施工勘察验证勘察报告的建议是合理的、经济的。

[1] 赵不亿,徐成彦.普通地质学[M].北京：地质出版社,1986.

[2] 曾允孚,夏文杰.沉积岩石学[M].北京：地质出版社,1984.