岩溶地质对公共建筑工程建设的影响及对策

廖春明

（韶关市市政建设工程管理中心，广东 韶关 512000）

0 引言

韶关市区地下地质大部分为喀斯特地貌，发育着地下河、暗湖、溶洞等，根据韶关市区区域地质图显示，岩溶区域约达到了市区总面积的80%以上，且大部分区域的岩溶达到了中等发育乃至强烈发育程度。岩溶区广泛分布的溶洞、土洞对建筑物地基的稳定性、承载力和变形有着重要的影响作用[1]。市区的地下岩溶发育普遍发生在覆盖层以下约30m范围，正好是处于常规建筑桩基础的实施区间内，项目桩基础施工经常在成孔过程中遇到溶洞而发生漏浆、塌孔、卡锤、桩孔倾斜等情况，导致项目工程造价容易超预算、工期不可控等问题。自2020年以来的韶关市区建筑项目中，受溶洞地质现象影响较大的工程有韶关市中医院项目、韶州中学项目、韶关健康职业学院项目等。本文以韶关市中医院项目为例，分析岩溶地质对公共建筑工程建设的影响，并提出对策，为以后岩溶地区的工程建设提供参考。

1 工程概况

根据《韶关市中医院项目岩土工程勘察报告》及超前钻报告显示，详勘完成的248个钻孔资料统计，钻孔遇土洞达15个，钻孔遇溶洞（隙）达159个，钻孔遇洞（隙）率达67.74%，平均线岩溶率为22.03%。勘察报告表明本项目场地岩溶发育程度为强发育，并且溶洞的各向异性明显，特别是侧向和竖向的溶蚀有交替出现。根据场区完成的890个超前钻孔资料统计，溶洞顶板高程在16.39~59.52m，溶洞底板高程在14.65~57.96m，溶洞顶底板高程变化幅度大，多个钻孔存在多层溶洞。

为在已有的详细勘察报告上进一步查明项目用地的洞穴、溶蚀溶槽的分布、大小及规模，项目建设单位于2020年2月又委托勘察单位对项目进行了专项岩溶工程物探，项目中微风化基岩等高线及土洞岩溶分布图显示，所在断面上共发育73处岩溶发育区，其顶板标高为23~59m，底板标高为15~521m；溶洞高一般为3~37.5m[2]。

该项目基础设计采用筏板基础与桩基础结合的形式，项目旋挖灌注桩总数为232根，平均成孔深度约18.4m，桩径从0.8~2.3m不等。基础工程涉及旋挖灌注桩、减沉疏桩以及抗浮锚杆，均不同程度受到了溶洞和土洞影响。

2 岩溶地质对建筑工程建设的影响及原因分析

2.1 影响方面

2.1.1 对施工难易程度的影响

岩溶地质使施工难度增大，尤其是旋挖灌注桩施工难度大大增加，具体体现为：

（1）岩溶发育不规则导致现场遇到较多斜光面或半边岩，旋挖钻进时数次出现斜孔的现象；

（2）钻斗在穿越溶洞顶板时易发生卡钻，导致钻具的筋板位置发生较严重的磕碰并产生变形，需经常进行维修更换；

（3）溶洞上方地层容易发生塌孔或不稳定的溶洞填充层发生塌孔、缩径等情况，导致需反复成孔；

（4）钻斗的钻齿摩擦损耗较严重，导致经常要对机械进行维修；

（5）串珠溶洞需采用桶钻与嵌岩钻斗配合钻进，再通过钻斗钻进后进行打捞岩渣，若岩石掉落溶洞内钻进难度更大，需反复更换钻头把岩石打碎，然后钻斗钻进捞渣。

2.1.2 对工程进度的影响

根据施工计划安排，正常情况下项目投入2台285旋挖机约50d即可完成所有桩基础施工，但因受溶洞影响，旋挖灌注桩实际施工过程中成桩困难，项目实际陆续投入2台285旋挖机、2台360旋挖机，总共130d左右才完成项目的桩基础施工。在施工机械、人员都加倍投入的情况下，桩基础的实际施工工期仍然达到原计划工期的2.6倍，较大地影响了项目总工期进度[3]。

2.1.3 对成本控制的影响

桩基施工时，须穿过溶洞进入稳定的中风化持力层，在施工过程中存在中间岩层厚度达不到设计要求而需多次进入中风化灰岩的情况，且遇岩溶洞的整体比例较高，旋挖桩实际施工桩长大幅增加，约为原设计桩长的1.8倍，大大增加了桩基的入岩工程量，约为设计入岩量的12倍。大面积溶洞和土洞各向异性明显，竖向、侧向溶蚀交替出现且无规律可循，成桩过程中大大增加了混凝土及砂浆的灌注量。经现场试验，并经组织专家论证会对采用钢护筒护壁成桩和直接灌注成桩两种方式进行综合对比分析，考虑直接灌注成桩整体造价较低且施工难度较低，更有利于保障整体工期，且经分析实际灌注情况，灌注量与桩位处溶洞高差并不构成比例关系而无法预测，最终旋挖桩施工主要采用直接灌注成桩方法，仅局部溶洞明显发育强烈位置使用钢护筒护壁成桩。经统计，其中减沉疏桩超灌系数约为1.4，旋挖灌注桩超灌系数约为1.6，抗浮锚杆砂浆超灌系数甚至达到了4.0。经初步估算，韶关市中医院项目基础工程因溶洞、土洞的不可预见性因素增加费用约为1800万元。

2.2 原因分析

2.2.1 项目选址未做可行性研究勘察

根据要求，在出具项目可行性研究报告前，在工程选址时应进行可行性研究勘察。可行性勘察是对拟建位置区域有一个大的区域性的概念及认识的基础上，通过现场踏勘和必要的布点钻探，对预估的现场地质条件进行验证，并进一步地了解及补充。中医院项目属公共建筑，而大部分公共建筑场地选址都在立项前就已经确定，很难改变。且项目的可行性研究报告费用普遍较低，导致大部分公共建筑项目无法做可行性研究勘察，无法在前期项目选址阶段判定拟建场地的工程地质条件能否适宜工程建设项目给出合理意见。

2.2.2 初步勘察结果不够准确

目前，韶关建筑工程项目勘察多采用常规的钻探方式，勘察手段比较单一。应根据《岩土工程勘察规范》确定间距要求，见表1。

表1 初步勘察勘探线、勘探点间距要求

初步勘探布置钻点间距较大，空间地层以推测为主，简单的勘探手段难以完全反映地下复杂的岩溶情况，以致工程建设存在许多不确定因素。此外，大部分工程项目对初步勘察工作投入较少，初步勘察的时间也较紧，往往勘测范围不够大、勘测精度不够高、勘测点不够多，难以达到理想的勘察效果[4]。

2.2.3 勘察、设计单位对韶关岩溶区域工程建设经验不足

对岩溶地区工程来说，地基基础设计方案和施工工艺的选择至关重要。目前，韶关市大多数工程项目公开招标中标的勘察、设计单位都是长期在非岩溶发育地区开展地基基础设计工作，岩溶发育地区地基基础勘察、设计经验相对缺乏，容易造成勘察资料不精确、地基基础选型不当等问题。在进行现场勘察时，容易忽视勘察出来的溶洞问题，对是否要进行加密勘察往往会把握不准。在制定基础设计方案时，往往会选取较为经济且工期较短的预制管桩，施工中容易出现滑桩、断桩甚至基础下沉。届时变更地基基础设计，资金成本与时间代价将大大增加。如：医院、学校等人员密度较大的项目单柱荷载较大，基础需放置在岩层才能满足设计要求，专业设计单位多会选择桩基础设计方案（即冲/钻孔灌注桩设计方案）。又如：因岩溶情况不同，超灌系数也不同，需要选用相关经验丰富的设计单位，以避免施工准备不足[5]。

2.2.4 施工阶段补充勘察工作不够扎实

工程项目是否需要进行施工勘察，与场地地质条件、具体基础形式及设计单位设计经验有关。为查明可能存在的隐伏土洞、溶洞及软弱破碎层，确保地基基础立于良好的持力层上，应根据不同的岩溶发育场地、不同面积的独立地基基础以及不同桩径的桩基，确定相应的钻孔数量和钻孔深度。参建单位对施工阶段勘察工作不够重视，未及时开展施工勘察，对桩基础未采用“超前钻”等必要勘探手段，造成桩后持力层不满足设计要求，以致需要介入处理，不但增加工程造价、延长项目工期，还影响工程质量和安全生产。

2.2.5 基础设计变更决策程序较为复杂和漫长

在当前，韶关市区公共建筑项目决策程序越来越严谨和严格。根据韶关市区财政评审要求，大于50万元的变更属于重大变更事项，应由市政府进行变更决策。公共建筑如医学、学校的建安费用普遍超过5000万元，因韶关市区为岩溶地区，基础变更则非常容易超过50万元，就须通过流程上报市政府决策同意变更。这就导致项目基础变更决策程序较复杂，时间也较长，进一步增加了项目的施工工期，影响了项目进度。

3 降低岩溶地质对建筑工程建设影响的对策

3.1 注重工程项目前期勘察

要高度重视前期勘察工作，从源头上尽可能降低影响。优化前期勘察工作，对场地岩溶的发育程度和分布规律、地基岩土特性和地下水埋藏条件等基础信息进行详细记录，鼓励采用工程地质测绘调查、物探、钻探、现场测试等综合勘察方法进行岩溶勘察，充分探明地下岩溶发育情况，及时对场地地基作出准确的综合评价，尽量将大型公建单体选址在溶洞较少或无溶洞的区块。科学选用和管理勘察单位，要求勘察准确、报告真实，合理确定地基基础选型，避免重复勘察、错误勘察[6]。

3.2 有条件情况下进行专项岩溶勘察

在岩溶强烈发育区域，普通勘察无法全面揭露场地的岩溶情况，基础设计选型依据不充分，且对相关工程量预估不足，导致施工期间变更多。在普通勘察成果揭露较多溶洞情况下，建设重要的公共建筑，有条件的建设单位要进行专项岩溶勘察，对场地情况进一步摸清排查，了解掌握场地详细的溶洞、土洞分布情况，为基础设计提供可靠依据，减少施工过程中的基础变更，基础选型合理的方案能较好控制项目概预算。因溶洞施工具有较大的不确定性，对于溶洞区域需提前对桩基础进行一桩一钻勘探，必要时先期进行覆盖所有桩基的超前钻探，更好地掌握地质情况，以便设计单位出具切实的施工图纸及处置方案。

3.3 优化工程项目施工设计

科学合理的施工设计有助于降成本、减工期、保安全。在设计阶段，对于地质环境复杂、岩溶发育较为强烈地段的地基基础选型，建议优先采用筏板基础或复合基础，如确需采用桩基础则建议优先考虑采用摩擦桩。业主单位要召集本地经验丰富的专家对拟采用基础方案的合理性、适用性进行论证，确保工程项目施工顺利。此外，遇到溶洞情况时，如实收集相关情况并及时召集业主、勘察、设计、监理、施工等参建单位专题研究处理方案，必要时召开专家论证，保证科学决策、精准施策。

3.4 加强对工程项目勘察作业的监督

加强对现场勘察作业的监管力度，核对勘察资料真实性和准确性，原则上要求勘察单位采用拍照、视频等方式对钻探、取样过程进记录和存储，并作为勘察资料的一部分，留存备查。建议实行工程勘察外业见证制度，可以委托监理单位作为勘察外业见证单位，采用旁站方式，对工程勘察外业作业单位的资质、作业人员的身份和资格，以及现场的勘探点、钻探、取样、原位测试、原始记录等外业工作进行现场检查监督、核实勘察作业的真实性。通过第三方对勘察作业的监督，确保外业作业按勘察方案进行勘察，保障勘察资料的数据来源真实。

4 结束语

韶关市区的工程建设受溶洞等地质现象影响较为普遍，导致项目造价、工期、施工难度都受到了较大的影响，出现这些问题的主要原因是工程勘察设计等阶段存在问题。工程地质勘察的有无、工程勘察设计的好坏，直接关系到工程建设项目造价的高低和工程质量的好坏。中医院项目的实践就是很好的案例，值得我们总结经验，吸取教训。