某地岩溶地基工程地质勘察技术

刘朝亮

（广西地矿建设集团有限公司，广西 南宁 530023）

0 引言

随着城镇化进程的逐渐推进，越来越多的工程项目在岩溶区域开展，在项目建设期间，通过有效开展勘察工作，并采取多种方法实施综合勘探，运用多种方法进行有效的印证，可以确保岩土地基工程的勘察结果更加精确。对于施工单位而言，要结合岩溶区域的水文条件和地形地貌，以及该地区的土壤条件和性质，有针对性地选择施工工艺和地基处理技术，在提高工程项目建设安全性与经济性的同时，确保岩溶区域工程项目的总体建设质量得到良好提升。因此，本文重点分析岩溶地基工程地质勘察技术和处理措施。

1 背景分析

要想保证工程项目建设施工的有序开展，做好相应的勘察工作特别重要。根据岩土地基工程建设现状能够得知，若没有开展勘察工作，会影响工程设计方案的有效落实，也会给后期的施工作业顺利开展带来较大影响。岩土工程勘察的核心目标是帮助项目设计人员进一步了解工程场地的具体情况，通过对各项勘察地质数据进行准确分析，可以有效提高工程设计的规范性与合理性，确保岩土工程施工作业的安全性。

通过做好岩土地基工程勘察工作，能够减小外界自然环境给项目建设带来的负面影响。与此同时，在开展岩土地基工程勘察工作时，针对勘察工作期间所遇到的各类问题，采取科学的处理措施，可以避免岩土工程出现大面积沉降与变形现象。

结合岩土地基工程勘察工作的具体开展情况能够得知，通过对拟建项目场地的施工作业条件和地质环境进行有效的分析，可以明显提高工程项目的整体质量。因为岩土工程项目涉及的学科内容比较多，使工程地基勘察作业难度比较大，为了确保岩土地基工程勘察数据更加准确，要求勘察人员全方面考虑多项影响因素，有针对性地选择地质勘察技术，并对项目场地的地质情况进行有效测定，采取妥善的处理措施，从根本上减少地质灾害的出现，确保岩土地基工程施工作业的安全性[1]。

2 岩溶区域类型

2.1 埋藏型岩溶

通常来讲，埋藏型岩溶所覆盖的非可溶性岩石厚度存在较大差异，上半部分的岩溶可以有效满足项目建设要求，故在实际勘察工作当中，勘察人员基本无须考虑下部岩溶的具体分布情况。

2.2 覆盖型岩溶

在覆盖型岩溶当中，覆盖层的厚度多超过10m，部分地区可以达到几十米，一般来讲，若土层厚度小于30m，被称作浅覆盖型岩溶，如果土层厚度超过30m，被称作深覆盖型岩溶，此部分岩溶覆盖性土层为第四系土层。在覆盖型土层当中，核心问题是地基土容易出现不均匀沉降，地基岩溶容易出现大面积的塌陷。为了确保覆盖型岩溶工程勘察工作可以顺利开展，在项目设计与施工期间，要求勘察人员综合考虑外界荷载对工程建设产生的影响，并采取合理的勘察技术[2]。

2.3 裸露型岩溶

在山谷区域，地表浅层可溶性岩石经过降水和地表水的长时间溶蚀之后，容易形成裸露型岩溶，该地区的土层覆盖厚度小于10m，岩溶全部裸露，或呈半裸露状态，石芽通常不会超出3m，主要分布在坡地。因为石芽的表面比较陡峭，部分地区的溶沟深度超出10m，和溶隙有效连接。

此外，石芽表面存在较大的起伏，容易出现引发地基滑动现象，严重时还会出现大面积沉降与裂缝等一系列问题。因此，相关人员需要充分考虑岩溶顶板安全性与稳定性问题，在项目建设过程当中，勘察人员还要遵守安全性与稳定性原则，进而更充分地了解该地区的地质条件[3]。

3 岩溶地基工程地质勘察要点分析

3.1 加强工程测绘

对于岩土工程项目勘察人员来讲，通过加强工程测绘，并对岩溶区域的地质条件和地貌进行全方面调查，可以更好地了解该地区岩溶具体分布情况及岩溶的性质。同时，勘察人员可以根据具体的调查与测绘治疗数据，准确判断地质勘察工作的具体方向与内容，此种勘察方法比较简单，可以为岩溶区域的具体建设施工提供准确资料。

3.2 地球物理勘探技术

在工程项目建设期间，一旦发生岩溶地质灾害，会严重影响工程的整体质量，故勘察人员需要准确而快速地分析岩溶性质和空间发育形态，确保工程项目建设施工可以有序开展。如果发生岩溶地质灾害问题，工程项目施工场地存在半填充或者全填充类型的溶洞，填充物为水或空气，会给工程项目建设施工带来严重影响。

为了确保岩溶地基工程勘察结果更加精确，科学运用地球物理勘察技术特别重要。通常而言，地球物理勘探技术主要应用在岩层比较复杂的岩穴勘察当中，例如雷达技术与CT技术等，这些勘察技术的应用效果比较好，不但可以帮助勘察人员准确地定位出岩溶具体位置，而且能够帮助勘察人员进一步了解洞穴坍塌的具体情况。

在应用雷达技术的过程当中，勘察人员可以对岩溶系统内部的水动态压力进行实时监测，并运用多种智能化设备，可以进一步提高岩溶地基工程坍塌监测数据的精确性。针对较大面积的岩溶区域，若该地区的岩溶发育速度比较快，同时深层地岩溶分布范围比较广，均可采取地球物理勘探技术。但是，对于勘察人员来说，在具体勘察工作之中，需要考虑到外界环境与技术因素对勘察结果产生的影响，地球物理勘探技术的应用如图1～图3所示。

图1 柳州某项目典型的岩溶、裂隙及破碎地质雷达影像图

图2 柳州某项目典型的岩溶、裂隙地质雷达影像图

图3 柳州某项目高密度异常

最近几年以来，地球物理勘探技术的应用范围不断扩大，此种勘察技术的应用也越来越成熟，通过有效运用此种勘察方法，能够明显提升岩溶地基工程勘察效率，具备比较高的分辨率，确保最终的探测成果更精确，故可以为工程项目设计与施工提供良好依据。

3.3 遥感监测技术

在岩溶地基工程勘察工作当中，航空遥感技术、红外线感应技术与卫星遥感技术的应用范围特别广，可以明显提高岩溶地基工程的勘察效率。特别是在较大面积的岩溶区域当中，通过有效利用此项技术，能够确保地质调查数据更精确，帮助岩溶地基勘察人员充分了解该地区的地形地貌特征，以及该地区的地质结构，确保最终的勘察数据更精确。

3.4 原位测试技术

将原位测试技术应用到岩溶地基工程勘察工作当中，可以确保工程勘察更便捷，有效降低岩溶地基工程的勘察成本，对于岩溶地基工程勘察人员来讲，通过开展标准贯入试验和动力触探试验，可以更好地了解溶洞填充物特征，以及堆积物的地质特征，准确测定岩溶地基工程的承载力。同时，通过运用此项技术，可以明显减轻勘察人员的工作压力，确保岩溶地基工程的勘察工作效率得到良好提升。

3.5 示踪试验技术

结合岩溶地基勘察工作的具体开展情况能够得知，通过合理采用示踪剂，对岩溶地基区域地下水开展联通试验，能够帮助勘察人员更好地了解该地区地下水具体分布范围及岩溶的实际发育情况，包括溶洞间的连续性、溶洞的实际分布情况等。此项技术的操作流程较为便捷，最终的检测结果更精确，但是，此项技术也存在一定的局限性，只能应用到有水且有水头出露的溶洞当中。

3.6 模型试验

对于岩溶地基工程勘察人员而言，通过构建有关模型装置开展模拟试验，针对该地区的土层情况与地质情况进行科学的模拟。例如，利用先进技术，模拟岩溶区域地基的实际塌陷过程，并对岩溶区域的水文地质条件进行有效分析，可以明显提高岩溶地基工程勘察数据的精确性与合理性，减少错误勘察数据的出现，真正达到提高岩溶地基工程勘察工作效率的目的。

3.7 岩溶地基工程关键处理技术

3.7.1 岩溶灌浆技术

在岩溶地基工程建设期间，溶洞灌浆处理技术比较常见，通过科学运用此项技术，可以确保岩溶地基工程的建设效果得到良好提升。通过有效运用岩溶灌浆技术，对溶洞进行合理填充，不断提升其密实度，确保岩土体自身强度和稳定性得到有效提高。同时，采取科学的处理措施，可以将溶洞和地下水及土层之间的联系切断，进而防止溶洞的进一步发展，确保建筑工程安全性与可靠性得到双重提升。

另外，岩溶灌浆处理技术主要应用到比较浅的地基土层当中，在岩溶地基工程施工期间，通过使用小型机械设备，可以帮助勘察人员全面了解该地区岩溶实际分布范围，同时，此项处理技术的施工作业成本比较低。虽然岩溶灌浆处理技术拥有诸多优势，但是，在实际应用期间，若岩溶区域存在比较多的溶洞，并且溶洞表现为软塑状黏性土，或是砂砾土层，容易出现大面积的漏水现象，再加上部分区域的溶洞容易和上部土洞相通，使得基岩的埋藏比较深，在此期间，如果工程项目的建设高度比较大，使地基荷载明显增加，若采取灌浆处理技术，这会影响最终的处理效果，故相关人员需要结合具体情况，有针对性地选择岩溶处理技术，不断增强岩溶地基处理效果。

3.7.2 灌注桩技术

因为灌注桩的施工强度比较高，同时施工工艺流程较为简单，可以明显提升施工速度，确保岩溶地基工程的整体施工质量得到良好提升。因此，在处理岩溶地基的过程当中，灌注桩技术的良好运用，可以取得较好效果。在应用灌注桩处理技术时，要求施工人员合理控制钻孔质量，在钻孔期间，需要防止孔壁出现塌陷。根据岩溶地基的结构特点得知，如果钻孔的深度较大，受到地下水的影响，孔壁的静水压力作用下，会逐渐向钻孔内部塌陷，进而引发严重的流砂现象。如果钻孔内部水位高于地下水位，通过采取此项技术，可以确保钻孔内部与外部的水压力保持平衡。

在检查钻孔深度的过程当中，施工人员还要结合设计图纸要求，针对钻孔桩顶标高与护筒标高进行全面检验，并准确计算钻孔的实际深度，如果导管埋设深度过大，会严重影响混凝土灌注质量，进而引发断桩现象。由于水下灌注混凝土施工难度比较大，一旦发生钢筋笼悬空现象，会严重影响混凝土施工质量，为了避免钢筋笼发生上浮，施工人员要适当降低施工速度，并严格控制导管的埋置深度，不断提高灌注质量。

为了确保岩溶地基处理效果得到进一步提升，在应用灌注桩处理技术时，相关人员还要注意以下几个问题。

（1）在钻孔施工之前，相关人员需要结合设计要求，做好场地整平工作，针对软弱地面进行有效处理，防止施工机具出现严重下沉与倾斜，确保成孔质量得到良好提升，同时，密切关注泥浆与钻渣外运情况，并做好相应的排放工作。

（2）结合桩基设计平面图，采用经纬仪或全站仪进行测量放样，准确测出中心轴线与桩位，将轴线引到四周不容易破坏的区域，为后期的桩位复核提供便利。

（3）在埋设护筒的过程当中，需要采取十字交叉方法，将其和桩位中心偏差控制在20mm之内，护筒倾斜度不宜超过1%。

（4）在钻孔施工期间，还要严格控制垂直度。轨道的铺设施工需要保持平直、稳定，钻机安装需要保持水平，天车和滑车转盘中心成一条直线，和桩位的中心偏差不宜超过10mm。在钻孔施工期间，技术人员还要准确检测地面的实际标高，并结合地面具体标高，科学确定桩孔施工深度。

（5）在钢筋笼施工期间，要求相关人员认真按照设计图纸进行钢筋笼的制作，并合理布置加强箍筋，确保机枪箍筋的布置更加均匀。同时，钢筋的直径和间距，以及其实际长度要满足设计要求，每隔2m顺着圆周方向设置三块滚轮时混凝土保护层垫块，确保钢筋笼能够有序的下放的钻孔内部。

（6）在混凝土浇筑期间，通过提前开展强度试验，并有效检测混凝土坍落度，能够确保混凝土灌注桩施工质量得到良好提升。

除此之外，对于进入到岩溶地基工程内部的施工人员而言，需要佩戴好安全帽，并穿戴好相应的防护用品，在泥浆池的四周，还要设置防护设施，防护设施的高度不宜低于1.2m，成孔完毕后，需要对各类安全防护设施进行检验，检验达标后，方可进行后续的施工作业。

3.7.3 全回转钻进成孔灌注桩技术

（1）岩溶地区存在问题：对于岩溶地区特别是溶洞发育地区的特殊岩土层的超长灌注桩桩基（一般60m以上，下同）施工，国内通常采用冲孔成桩，但是由于没有有效的护壁措施，（国内通常采用人工造壁），成孔过程中经常造成孔壁坍塌、斜桩、掉钻、卡钻等孔内事故，造成施工工期延长及埋下工程质量隐患。由于护壁措施不到位，岩溶地区钻孔灌注桩的充盈系数也无法控制，施工成本大大增加。另外岩溶地区地下水丰富，且地下水多为承压水，流动性较大，一般的方法护壁，很难达到效果。

（2）需要解决的问题：①护壁形式：泥浆护壁不再适用。②斜岩面处理及垂直度控制：冲孔桩机及旋挖钻机已经不适用。③溶洞中的卡钻、掉钻及孔内事故。④地下水为承压水的地层中的钻孔施工。⑤设备处理孤石及设备的入岩能力、设备的最大施工深度。

（3）解决方法：对于岩溶地区的超长灌注桩桩基的施工，采用单一的旋挖钻进施工，护壁及斜岩问题无法解决；采用冲孔施工工艺则效益太低（主要是耗时太长）、卡钻掉钻及孔内事故难以处理、地下承压水的影响无法解决。

采用全套管全回转钻机：可以解决孤石与旧基础问题、桩基垂直度问题、护壁问题以及地下承压水的影响问题。

全套管全回转钻机是集全液压动力和传动、机电液联合控制于一体、可以驱动套管做360°回转的新型钻机，压入套管和钻进同时进行，具有新型、高效、环保的特点。可以解决复杂特殊环境下的桩基施工难题。

（4）技术特点：①垂直度高垂直精度在1/1000以内。②无塌孔全套管护壁，不会发生塌孔。③可穿过孤石、旧基础、岩石层等可直接穿透孤石和旧基础、岩石层。④充盈系数小对周边土层扰动小，充盈系数得到有效控制。⑤操作安全可靠工作人员基本在机械驾驶室内操作，基本不存在安全隐患。⑥环保效果好，泥浆用量大大减少，施工噪声大大降低。

4 结语

综上所述，本文主要对某地岩溶地基工程地质勘察技术要点和注意事项进行有效的分析，不仅能够提升岩溶地基工程地质勘察结果的精确性，而且可以减少岩溶地基对工程施工质量产生的不利影响，在提高岩溶地基工程整体施工质量的同时，避免施工不规范现象的发生，故可以为相关人员提供良好的帮助和参考。