岩溶地区基坑勘察要点及岩土参数取值分析

杨朝发， 代万品

(1.贵州有色地质工程勘察公司，贵州 贵阳 550005；2.贵州正和工程质量检测试验研究有限公司，贵州 贵阳 550005)

0 引 言

岩溶又称喀斯特，是指可溶性岩长期受雨水的冲淋、洗刷、溶蚀等作用所形成的独特地形地貌，常伴有溶洞、溶沟、溶槽、石芽、石林等独特地理特征。特别是在贵州这样的多山省份，岩溶出露广泛，地势起伏较大，建设场地受地形制约常形成深开挖或高回填，建筑基坑四周往往高低起伏大，岩土层面起伏大，在岩溶发育场地因溶沟、溶槽、溶洞等影响，红黏土层厚达二十余米，且土层底部常常呈软塑状态，对基坑稳定极为不利。

1 岩溶地区基坑工程勘察面临的难点及解决措施

建筑基坑因建设场地位置的特殊性，基坑受周边道路、管线、已有建筑物及建设红线的限制，特别是深基坑工程往往无法采用放坡开挖。为增加基坑支护的可靠性，确保地基基础施工安全，降低基坑支护费用，基坑勘察成为基坑支护设计与施工不可缺少的重要环节。但因基坑周边及建设红线的诸多限制，在进行勘察布孔时，场地平面常常无法满足勘察范围需要，很多勘察孔位可能落在道路上、已有建筑物内及建设红线外，无法进行地质钻探，应地质调查、收集已有地质资料为主，并结合瑞雷波法、地质雷达法及高密度电阻率法等措施查明岩土层分布及厚度变化，查明溶洞、溶槽、溶沟的分布变化、大小形态及填充情况。

2 岩溶地区基坑工程勘察要点

2.1 工程地质调查要点

通过工程地质调查，除了解和收集场地附近地质构造、地层分布、岩层产状、岩溶发育现象及建设所形成的基坑边坡特点和周边环境条件外，还应重点调查下列内容：

(1) 场内溶沟、溶槽的发育分布情况，溶洞的分布及填充情况；红黏土的分布及厚度变化、结构类型、灵敏度和裂隙发育特征；场区是否存在断层或破碎带等不良地质作用，断层或破碎带的形态、走向、规模、发育程度及其对基坑边坡稳定性的影响。

(2) 岩层软弱结构面的分布、产状及填充胶结情况，岩体节理裂隙的发育程度、贯通性、走向、倾角及填充胶结情况等。

(3) 临近建筑物的基础类型及埋深，地下设施和周边道路的现状、分布、走向及结构特点，并评估其对基坑开挖变形的承受能力。

(4) 地下水类型、补给来源、排泄条件，地下水与地表水的补给关系，含水层特征、埋藏深度、水位变化对基坑稳定性的影响，泉眼位置及流量变化等。

2.2 勘探要点

勘探是直接揭露岩土层平面分布及分层厚度变化的最主要手段，勘探布置应根据地质调查成果、基坑边坡等级、地形地貌特征、周边环境条件及建设红线位置综合确定，在进行基坑边坡勘探时应重点探明下列内容：

(1) 红黏土的平面分布及厚度变化，红黏土状态随深度的变化。在土层中严禁采用跟水钻进，应采用回旋钻进或振动钻进，根据钻进的难易程度及速度判断土性状态的变化，并在每个支护段或溶沟、溶槽较深处布置不少于3个钻孔，至红黏土顶面往下每间隔0.5 m取一件土样，测定其含水比变化，特别应测定岩土界面附近的土样含水比，以此判断红黏土状态随深度的变化。

(2) 在钻进过程中，应通过固定活塞、自由活塞或单动双管等方法采取不扰动土样进行室内试验；在地质环境或周边条件复杂一级基坑边坡，钻探方法难以准确查明地下情况时，应通过探井、探槽等方法进行勘探，以查明红黏土层的结构类型、裂隙发育特征及状态随深度变化情况等；在钻探取不扰动土样困难时，可在探井或探槽壁刻取不扰动土样进行室内试验。

2.3 物探要点

因周边环境或建设红线限制而无法布置钻孔，或钻孔数量不足不能充分揭露岩土界面变化、岩溶分布及规模等条件下，应充分利用场地条件布置物探测线，以查明红黏土平面分布、深度变化，及溶沟、溶槽、溶洞等分布、规模、发育情况等。

2.4 室内试验及原位测试要点

室内试验及原位测试成果是基坑支护设计中进行岩土侧压力计算的重要参数，该参数取值是否合理，不仅关系基坑工程的经济成本，同时对基坑支护安全也起着至关重要的作用。另外,岩土体作为基坑支护体系不可分割的组成部分，其岩土参数不仅受到不同支护结构体系的影响，同时也受到施工过程的影响。在进行室内试验和原位测试时，应重点控制下列内容：

(1) 在进行原状土试样制备和强度试验过程中，应避免对土样的扰动；在进行土体及岩土体沿软弱结构面(或岩土界面)的现场直接剪切试验时，应充分模拟基坑边坡的实际受力变形及施工扰动的不利因素，使测试成果尽可能反映基坑施工扰动的不利影响及岩土体实际受力变形等因素。

(2) 室内试验除测定不扰动土样的抗剪强度参数外，还应测定扰动土样或土层的残余抗剪强度。

(3) 在基坑工程勘察报告中，推荐岩土抗剪强度设计值时，应根据原状土试样抗剪强度、现场直接剪切测试抗剪强度及扰动土样或土层的残余抗剪强度值，区分不同工况下进行使用或经折减后使用。

3 岩土参数取值分析

岩土参数是基坑工程支护设计最重要、最基础的数据，是支护体系选取、支护结构计算、基坑边坡稳定性分析及变形计算的最关键参数。岩土参数的合理选取和正确使用，既关系基坑工程的经济安全，也影响着基坑支护方案的选择和基坑施工工期的长短。以下是几种岩土参数取值的常用方法：

3.1 取样试样法

这是最基础的一种办法，根据岩土层分布及变化，分别获取各主要岩土的试样，严格按照相关试验方法，测定各试样的物理力学数值，并结合统计分析方法给出不同土层的物理力学指标。如岩溶地区，上覆红黏土层的状态随深度不断变化，在取样试验时应分别获取硬塑、可塑、软塑等状态的土样，测定土的物理力学数值，再通过统计分析给出不同状态下的物理力学指标。

3.2 现场直接剪切试验法

它是室内试验一种补充和验证方法，在难以取得试样进行室内试验，或室内试验结果难以有效反映现场实际情况时，应采取现场直接剪切试验，以获得更为可靠的岩土体抗剪强度指标。如土体沿岩土界面滑动及岩体沿软弱结构面或破碎带滑动时的抗剪强度指标，很难通过取样试样取得可靠的试验数据。同时，现场直接剪切试验可以通过试验条件的设置，以模拟岩土体实际受力状态、变形特征及施工扰动等条件，使试验成果更科学可靠。

3.3 反演分析法

即根据已形成的人工或自然边坡现状的实际稳定性状态，结合室内试验成果的其他物理参数，假定一个抗剪强度指标，反演计算另一个抗剪强度指标的方法。该方法需结合边坡的主剖面形态、坡体的厚度、坡体后缘裂缝及地下水影响等因素综合考虑，并经过多断面、多次反复推演，最终确定各土层的抗剪强度指标。

3.4 工程类比法

根据基坑边坡高度、场地周边条件及地区类似工程经验，结合地质调查、岩土分布变化、岩体产状、地下水特征及影响等条件，综合分析后给出各岩土层抗剪强度指标。工程类比法适用于安全等级为三级的基坑边坡工程，对于安全等级二级的基坑边坡工程采用工程类比法时，应同时具备以下三个条件：首先，坡顶与坡脚无建筑物或主要道路、管线等设施；其次，边坡施工阶段应采用实时动态监测；最后，抗剪强度指标应采取其他方法验证后使用。

岩土参数的合理取值是岩土工程勘察的一大难点，同时，采用不同方法获得的岩土参数往往差别较大，如何合理使用不同岩土参数，是值得各岩土工程技术人员研究的重要课题。

4 结束语

通过基坑勘察查明基坑边坡的地质条件、岩土分布变化、地下水特征等情况，经过试验测试等技术措施提出合理的岩土物理力学指标，为基坑支护设计提供基本的地质条件和最重要的基础数据。针对岩土工程而言，勘察、设计和施工虽属于不同的工作范畴，且各自相对独立，但却又密不可分。基坑支护设计是根据勘察报告提供的地质条件及岩土参数进行的，基坑的开挖施工等对地层岩土体必然造成一定的扰动甚至破坏，同时勘察查明的地质条件与基坑开挖揭露的地质条件可以能存在一定差异，特别是岩溶发育地区，出现这种差异的可能性更大。因此，为有效保障地基基础施工安全、缩短建设工期、降低基坑支护施工成本，基坑工程应采取动态设计、信息化管理办法，根据施工揭露的地质差异及时调整基坑支护设计，保障施工安全和有效实现建设目标。