在灰岩地区进行岩土工程勘察应注意的问题

朱 海 亮

(中国海诚国际工程投资总院武汉轻工院,湖北 武汉 430060)



在灰岩地区进行岩土工程勘察应注意的问题

朱 海 亮

(中国海诚国际工程投资总院武汉轻工院,湖北 武汉 430060)

通过对几个岩土工程勘察案例的分析，从地下水、勘探点布置、勘察方式、钻孔深度等方面，归纳了石灰岩地区进行岩土工程勘察易忽略的问题，并提出了具体的解决措施，从而提高岩土工程的勘察水平。

岩土工程勘察，石灰岩，地下水，钻探

0 引言

在石灰岩地区，岩溶是一种相当普遍的不良地质作用，其宏观上虽有发育规律，但在某一场地其分布和形态则是具有随机性及无规律性。这一特点增大了勘察工作的难度，降低了勘察资料的准确性。在岩土工程勘察工作中应及时彻底查明岩溶分布及特征，确保建筑工程的施工及使用安全。

1 工程案例

1.1 某教学楼岩土工程勘察

该教学楼高4层，场区上覆土层为可塑～软塑状红粘土，下伏基岩为石灰岩，基岩面埋深0.3 m～10.0 m，钻探中未见溶洞。根据地层特征，该教学楼以石灰岩为持力层采用独立柱基与桩基相结合的基础形式，桩基采用人工挖孔桩。

在挖孔施工阶段，当地进入雨季，持续降雨导致地下水位上升至地面以下约2 m处，施工无法继续进行。施工单位采用大功率水泵抽排的方式来降低地下水位，效果不明显，且在场区内形成了面积约30 m2的塌陷区，因发现及时，对周边建筑物未产生影响。停止抽排地下水后，塌陷渐告停止，人工挖孔桩亦变更为旋挖桩。

对勘察报告进行分析发现，在详勘阶段对地下水的调查不够全面，未查明气候变化对地下水位的影响。经事后走访调查，项目所在地附近存在地下暗河，详勘阶段未能查明也是一种失误。

1.2 某教学实验楼岩土工程勘察

该实验楼高5层，场区上覆土层为可塑～软塑状粘性土，下伏基岩为石灰岩，基岩面埋深4.5 m～8.7 m，仅一个钻孔发现有溶洞。根据地层特征，该实验楼可以粘性土为持力层采用筏板基础或以石灰岩为基础持力层采用桩基础。由于该实验楼位于山区某中学校园内，考虑到大型桩基设备进场困难及筏板基础造价偏高等因素，最终采用人工挖孔桩的基础形式，施工勘察拟采用钎探。

在挖孔施工过程中，实验楼西侧中间区域大部分桩发现溶洞，通过钢筋探底，溶洞垂直高度约1.5 m～3.0 m，且充填有软塑～流塑状粘土。施工方采取了抽排泥浆等多种措施，均未能解决该问题。后将实验楼西侧桩基础变更为筏板基础，已成孔部分采用素混凝土回填，问题才得以解决。

对勘察报告进行分析发现，详勘阶段钻孔间距虽然满足国家规范和地方标准的要求，但其以点带面，通过经验推测得到的勘察资料仍具有一定的局限性。特别是对于石灰岩地区，复杂多变的岩溶发育情况常常会导致勘察资料与实际情况存在差别，造成工期延误和成本增加。

1.3 某政府高层安置小区施工勘察

该安置小区由7栋30层高楼组成，以石灰岩为持力层采用桩基础，基岩面埋深约6.0 m～14.5 m，上覆土层为可塑～软塑状粘性土。施工勘察按照一桩一孔进行布孔，钻孔位于桩心位置，钻孔深度根据设计要求进行控制。

在施工勘察钻探过程中发现7号楼第30号桩位处存在土洞，土洞平面尺寸小于2 m×2 m，高度约7 m，顶板厚度仅约为2.0 m。为确保施工安全，采取了先对30号桩周围桩基进行施工，并在30号桩位处铺设长3 m，宽2 m，厚15 mm钢板的措施。在对29号桩进行旋挖施工的过程中，30号桩位处发生地面坍塌，因提前采取措施，旋挖机安全撤离，未造成设备倾覆、人员伤亡和财产损失。

在桩基施工过程中发现，部分桩施工勘察基岩面埋置深度小于桩基施工基岩面埋置深度的情况，一般是由于钻孔位于石芽、石柱或基岩面孤石上等原因产生的，若在施工勘察中是严格按照设计要求控制钻孔深度，则会导致实际桩端以下完整基岩厚度不满足设计要求，存在安全隐患。

2 在石灰岩地区进行岩土工程勘察应注意的问题

从上述几个实际的工程案例中可以发现，岩土工程勘察的准确性，直接关系到工程的安全、成本、质量和工期。在石灰岩地区进行岩土工程勘察应特别注意以下几个方面。

2.1 详细查明地下水对工程建设的影响

除对各层地下水位进行有效观测之外，还应对拟建场区及附近区域的地下暗河、落水洞、岩溶漏斗等进行走访调查。在石灰岩地区，赋存于上覆土层中的地下水常通过岩溶漏斗、落水洞等通道与石灰岩中发育的溶洞、地下暗河等相通，受补给水量和排泄途径的影响，岩溶水会随之发生动态变化。在干旱季节未能观测到地下水位，雨季则可能因地下水补给充足、地下水位上升、水压增大而发生突涌，造成基坑垮塌、施工受阻，也可以造成桩基础混凝土中水泥砂浆流失，形成断桩。在岩土工程勘察工作中，勘察人员常常会忽略外部条件改变时引起的地下水位的动态变化对工程建设的影响，仅对上层滞水进行观测和评价，使设计人员对基础形式做出错误的选择。

上述案例1中，雨季地下水位猛涨且无法疏干，就是因为场区附近存在地下暗河，导致雨季来水量充沛。而地面产生塌陷除与持续大量抽排地下水有关之外，也与地下水沿溶洞和岩体裂隙流动，不断带走上覆土层中的土颗粒有关。

2.2 勘探点布置应根据实际情况进行适当调整

详勘阶段钻孔布置常根据国家规范和地方标准要求的钻孔间距沿建筑物角点、边线和轴线平均布置，钻探过程中很少有勘察人员会对钻孔间距和钻孔数量进行调整。石灰岩地区不良地质现象在某一场地其分布和形态具有随机性和无规律性，严格按照预先布置的勘探点钻探施工，有时会因勘探点较少，勘探资料不足很难彻底查清其形态特征及分布情况，导致无法准确分析和评价其对建筑工程的施工和安全的影响。因此，必须结合现场勘探施工的具体情况，对勘探点间距和数量进行适当的调整。

岩溶发育在宏观上具有一定的规律性，对于有工程经验表明该地区岩溶较发育的建设项目，应适当缩小勘探点间距，提高岩溶勘察的准确度。当遇到软土、红粘土等特殊性土层及土洞时应适当加密钻孔，在岩面起伏较大和岩溶发育的地段、地下水异常的地段，也应适当加密或加深钻孔。

上述案例2中所处区域，项目经验比较丰富，地下岩溶发育程度比较高，野外常见岩溶漏斗及落水洞等，但是详勘阶段勘探点间距仍然取国家规范以及地方标准要求的上限值，导致勘探点间距较大，勘探资料未能准确反映岩溶发育的实际情况，使得设计人员在基础形式的选择时出现失误，导致工期延误、成本增加。

2.3 基础形式宜优先采用天然地基，后采用桩基，慎用人工挖孔桩

对于轻型建筑物，在能满足承载力和变形要求的前提下，宜优先采用上覆土层作为基础持力层。若上覆土层为红粘土，在满足基础埋深大于大气影响急剧层深度的前提下，基础宜浅埋，利用浅部硬壳层，并进行下卧层承载力的验算，不能满足承载力和变形要求时，再进行地基处理或采用桩基础。

采用桩基础时，对于地下水埋深浅、水量大，或者外部环境引起的地下水位动态变化对工程建设影响较大的场地和岩溶较发育的场地，应慎用或不用人工挖孔桩。案例1中若直接采用机械桩，案例2中若直接采用天然地基或机械桩，则可以有效避免上述问题的发生。

2.4 施工勘察方式宜优先采用钻探

常用的施工勘察手段有钻探和钎探。对于采用人工挖孔桩的建设项目，施工勘察以钎探为主，一般在开挖至满足设计要求的桩端入岩深度后进行人工钎探。理论上这种施工方式是可行的，但实际施工中若遇到类似于案例1中地下水位猛涨、案例2中溶洞发育的情况，人工挖孔尚不能进行，钎探施工更无从谈起。虽然采用钻探的方式较钎探成本偏高，但随着人工成本的增加，二者的差距也越来越小，且相对于钎探而言，采用钻探的安全风险几乎为0。因此，结合多年的工作经验，笔者建议施工勘察首选钻探。

2.5 施工勘察阶段应注意上覆土层中土洞和塌陷的发育情况

土洞与塌陷对工程的危害远大于岩体中的洞隙，查明其分布尤为重要。对于有土洞和塌陷发育的地段，可采用静力触探、轻型动力触探、小口径钻探等手段，详细查明其分布。

在施工勘察阶段，由于有详勘资料作为参考，勘察人员常常会忽略上覆土层，只关注基岩面和岩体中洞隙发育情况，甚至在钻探过程中没有旁站，把记录工作交给不具备专业技术水平的工人。上述案例3中，若没有重视土洞发育的可能，未采取有效的预防措施，则极有可能造成重大人员伤亡和财产损失。

2.6 施工勘察阶段应适当增大钻孔深度

在满足设计要求的情况下，应该适当的增大钻孔深度，留有一定的富余量，如此可以有效地避免出现案例3中施工勘察基岩面埋置深度小于桩基施工基岩面埋置深度的现象，导致实际桩端以下完整基岩厚度不满足设计要求的情况，有效规避了安全风险。

3 结语

在石灰岩地区进行岩土工程勘察，具有复杂性和不确定性等特点，勘察手段以及勘察工作量的安排应该结合现场实际情况进行适当调整，不能一概而论。准确的勘察资料、合理的施工建议以及正确的基础形式对降低工程风险，减少施工成本具有非常重要的意义。

[1] GB 50021—2001，岩土工程勘察规范(2009年版)[S].

[2] GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范[S].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基处理技术规范[S].

[4] 工程地质手册编委会.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

On problems in geotechnical engineering survey of limestone areas

Zhu Hailiang

(WuhanLightIndustryInstitute,ChinaHaichengInternationalEngineeringInvestmentInstitute,Wuhan430060,China)

According to the analysis of some geotechnical engineering survey cases, the paper sums up some neglected problems of the limestone areas from the underground water, allocation of surveyed points, surveying approaches, and drilling depth, and points out the solutions, so as to improve the survey standards of the geotechnical projects.

geotechnical engineering survey, limestone, underground water, drilling

1009-6825(2016)18-0080-02

2016-04-15

朱海亮(1989- )，男，助理工程师

P624

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