岩溶场地勘察质量问题及处理优化方案探讨

摘要：作为世界上最大的岩溶分布区之一，我国越来越多的工程项目需建造在岩溶地基上。基于岩溶地基的复杂性和不确定性，勘察设计人员需重点关注岩溶场地的勘察工作，以掌握岩溶的形态分布和发育规律等，提高勘察质量。基于广西某岩溶地基勘察中经常遇到的问题，深度分析了影响钻探效果的主要因素，剖析了岩溶地区提高钻探质量的优化措施，对于精准掌握和评价岩溶场地的适用性和稳定性及探求岩溶场地地基处理方法具有一定的实践意义。

关键词：岩溶地基勘察质量稳定性评价处理措施

中图分类号：P62

DiscussionontheSurveyQualityProblemsofKarstSitesandTheirTreatmentOptimizationScheme

SONGYaping

GuangxiJinhaiyangkanchaDecorationCo.，Ltd.，Nanning，GuangxiZhuangAutonomousRegion，530000China

Abstract：Asoneofthelargestkarstdistributionareasintheworld，moreandmoreengineeringprojectsinChinaneedtobebuiltonkarstfoundations.Basedonthecomplexityanduncertaintyofkarstfoundations，surveydesignersneedtopayattentiontotheexplorationofkarstsitestomasterthemorphologicaldistributionanddevelopmentlawsofkarstandimprovesurveyquality.BasedontheproblemsoftenencounteredintheexplorationofakarstfoundationinGuangxi，thispaperdeeplyanalyzesthemainfactorsaffectingdrillingresults，andanalyzesoptimizationmeasuresforimprovingdrillingqualityinkarstareas，whichisofpracticalsignificancetoaccuratelygraspandevaluatetheapplicabilityandstabilityofkarstsitesandexplorethefoundationtreatmentmethodofkarstsites.

KeyWords：Karstfoundation;Surveyquality;Stabilityevaluation;Treatmentmeasure

石灰岩等碳酸盐类岩石在流动性水的溶蚀作用下，产生溶洞、暗河、洼地及落水洞等各种地质形态和现象的统称为岩溶。岩溶在我国分布最为典型，其中广西、云贵等地区的碳酸盐类岩石出露面积最大，形成了形态各异的溶斗、峰林等地貌[1]。其中，岩溶的发育与岩层厚度、含泥质及岩层倾斜度等因素有紧密关系。岩溶发育程度、发展速度直接影响着工程项目的建设及运营。故通过勘察查明岩溶的分布规律、发育程度等对于解决工程项目在各个阶段的技术难题及潜在风险具有重大意义。

1岩溶发育的特征及勘察方法综述

我国岩溶地质勘察研究起步较晚，导致岩溶灾害频繁发生，多地隧道出现塌方及突泥等，厂房、住宅塌陷等岩溶风险事故，造成了极大的经济损失。因此，各科研单位对岩溶地质灾害的致灾机理进行了深入的研究，形成了一套较为完备的理论实践体系。岩溶地区勘察方法主要有地质调查、钻探及瞬变电磁法等。其中，地质调查是工程勘察的前期准备工作，充分的地质调查，往往决定了工程勘察的开展顺利与否，对于勘察技术手段的选择是极其重要的[2]。钻探为工程勘察最为常见的方法，可以了解钻探深度范围内的岩土层特点，且可配合取样试验，速度快、钻头多样、经济性好。但由于岩溶发育的不规律性，以及钻孔布置的偶然性与随机性，容易发生漏判现象。岩溶地区地质复杂，单纯地采用钻探和地质调查对于揭露真实的岩溶发育特征是远远不够的，需结合地质雷达、瞬变电磁法等物探方法对岩溶进行三维勘察。物探方法通过布置测线和测点等可以帮助确定洞隙的分布、基岩面的起伏及地下水的流速等。

对具备岩溶发育条件的场地进行勘察主要分为初勘、详勘及施工勘察。在通过已有资料查明岩溶的发育条件基础上，通过初勘查明溶洞的分布发育规律并依据项目建设规模进行场地分区。对各分区场地通过详勘明确各钻孔溶洞的埋深及地下水特性等，以便对地基设计给出处理意见。如果场地适用大直径嵌岩桩，则需对各桩位根据桩径的大小按照规范进行施工勘察，明确各桩位处地层中溶洞顶板是否满足持力层厚度要求以及桩侧溶洞充填情况。

2某岩溶场地岩溶评价分析

广西某项目场地原属构造剥蚀丘陵地貌，经多次建设，地质环境受到一般破坏，场地内存在较多的陡坡、整体起伏较大。下伏基岩为石炭系破碎～较完整的石灰岩，上部为素填土和第四系全风化泥质粉砂岩。地下水主要为赋存于素填土层中的上层滞水和赋存于灰岩中的岩溶裂隙水。本次勘察采用地质调查和钻探相结合的方法，共布置85个钻孔，其中50个钻孔遇64个溶洞，个别溶洞呈串珠状，其中8个为空溶洞，5个为半充填溶洞，其余均由软～可塑状黏土及碎石充填，洞高1.30～6.20m，同时部分区域揭露有溶蚀凹槽、石芽及溶沟等。遇溶洞隙率达58.8%，溶洞总高度为224.5m，揭露石灰岩总厚度为2677.3m，揭露溶洞顶板厚度0.8～6.3m，线岩溶率为8.39%，岩溶中等发育。按照手册对其进行稳定性评价，其中35个钻孔的塌落高度大于顶板厚度，故需要考虑该溶洞对地基的影响。

在该项目勘察过程中，主要遇到以下问题：部分钻孔漏水严重、被碎石及黏土等充填物卡钻甚至导致钻杆因受力不均而发生折断、断层带或节理裂隙交叉密集带或倾斜岩层或软硬结合部位因岩溶显著发育导致钻孔偏斜、遇破碎岩层岩芯采取率偏低等质量问题[3]。上述问题会严重影响地基稳定性评价及基础选型，更甚至会造成重大的质量安全事故。因此，为提高钻探的精度和确保安全施工，应详尽地考虑勘察中可能遇到的各种问题并采取措施、优化方案。

3岩溶地区工程勘察常见问题及对策探究

3.1岩芯采取率的控制

当岩层处于节理裂隙的交叉处、密集带、断裂带上时，岩溶一般较显著发育，溶洞多呈串珠状，同时石灰岩较脆且宜破碎，若钻进机具及钻进工艺不匹配，极易造成岩芯破碎，严重影响岩芯的采取率，进而对岩层完整程度的评定不准确、采取的岩芯样不符合要求、地层数据不完善，难以满足勘察目的。故遇复杂岩层场地，应安排技术人员协作，制订钻进方案，选用合适的钻头和取土器[4]，减少对岩土结构的破坏，提高取样质量，优化钻机性能，严格把控回次进尺，以提高岩芯采取率。

3.2地下水位的观测和地表水的治理

地下水的流动性与岩溶关系紧密，是岩溶发育的必备条件。若勘察工作对地下水的埋深、类型、渗透性、排泄及补给等情况认识不准确，则会严重影响对岩溶发育状况的判断，进而场地稳定性评价错误。首先，应结合各岩土层的渗透特征准确地判定地下水的类型。再结合该类型地下水的特征及时量测初见水位和稳定水位；对于含多层地下水场地可采取措施分层量测水位。密切关注水位变化，如遇大溶洞出现漏水问题，可安装多层套管及时跟进或变径钻进，准确判断溶洞水力连通、水位动态变化及场地受溶洞地下水淹没的可能性。

同时，还需加密对地下水的动态监测，管控好地表水的下渗，严格做好地表水的截、排、防渗工作，严格分析基坑裸露出的土洞冒出岩溶水的可能性，密切关注地表水消失地段以及地表塌陷位置，必要时采取充填、注浆等措施。

3.3溶洞充填物状态的准确评价

在钻进过程中多遇充填黏土或黏土夹杂碎石溶洞，充填溶洞能否作为浅基础的持力层需要结合揭露的地质情况进行验算，当满足设计要求时，可对其不进行处理，故准确判断溶洞充填物的状态对于确定基础持力层有重大影响。因此，遇充填溶洞时应及时进行标准贯入试验等原位测试，并正确地选择取土器以减少对原状土样扰动。对于大规模溶洞必要时可结合物探进行探查，以便查明溶洞的位置和充填情况等。

3.4地基承载力的合理确认和基础形式方案建议

根据勘察资料，部分场地灰岩整体埋藏较浅且起伏较大、基岩面平整度差，可采用浅基础，但基槽开挖后石芽发育、溶沟及溶槽密布且大部分黏土充填，属于土岩组合地基。准确地确定该地基的承载力，对于工程建设至关重要。对于黏土区域，可采用原位测试、室内试验并结合工程经验；对于岩石区域应在规范取值的基础上结合岩溶发育程度等综合测定。该地基力学性质差异较大，均匀性差，可推荐采用筏板基础，并对岩石部分设置符合规范要求厚度的褥垫层，或根据岩石出露情况调整基础的宽度和刚度，或采取跨越、换填、嵌塞碎石等措施。

同时，在进场勘察之前应结合场地周边地质资料及文献等，总结场地周边岩溶发育规律及特点，以便有针对性地编制贴合本项目的勘察纲要。确定适宜的钻探实施方案及安排优秀的审核校对人员，选择优质高效的钻进设备，配备必要的辅助工具和材料（如套管及泥粉等）。按照规范操作标准对钻机操作人员进行岗前培训及安全教育，提高钻机队伍的技术水平和解决突发事件的能力，并安排专项人员进行现场监控，对于钻进现场遇到的突发疑难问题现场指导、全程掌控，在追求勘察质量的同时培养出一个优秀高效的勘察团队。

4岩溶地区地基处理措施

岩溶较发育地区多节理裂隙和断层等，往往水文地质构造较复杂，加之，因形态各异的石芽、溶槽等造成基岩面整体起伏较大并夹杂软土，宜引起地基恶化形成新的地质问题，如产生不均匀沉降、倾向于软弱结构面的滑动等。因此，岩溶地区地基的稳定性受到极大的影响，结合岩溶洞隙规模的大小对其因地制宜地进行综合分析是根治安全隐患的有效途径之一。

4.1含岩溶洞隙地基的处理建议

对于含岩溶洞隙的地基应结合其规模大小确定处理方案，岩溶洞隙的规模可在获取钻孔数据的基础上结合物探测线等综合判定。规模较小且埋藏较浅的洞隙可揭开溶洞顶板，并对其中的软弱充填物用碎石、混凝土等进行置换，当充填物难以挖出时应当采取加强基础底板向软弱面抗滑移的措施。对于规模较大的岩溶洞隙，可按照规范结合有限元模型验算溶洞顶板是否满足承载力和沉降变形要求。当难以满足时需对其进行处理，可向洞隙灌注混凝土等，也可考虑桩基[5]，其中对于桩侧摩阻力的计算应结合洞隙的复杂程度综合确定。

4.2含溶蚀裂隙、溶沟（槽）地基的处理建议

含石芽、溶蚀凹槽等地基属于土岩组合地基，其地基岩土压缩性不均匀，可通过设置粗砂等褥垫层或调整基底尺寸来调整变形量，对于局部突出较大的孤石可进行凿除，对于局部的松软土可进行换填。

4.3地下水丰富场地地基处理建议

根据钻探及地质调查资料应对场地发生涌水的可能性进行计算分析，对于地下水丰富的场地应科学地确定降排水方案和预防地基涌水的措施，以免排水不及时或防范不到位造成地基岩土软化降低承载力，故应及时做好地下水的疏排、确保水流通道的畅通。同时需监测抽排水对周围地表的影响，避免降水不合理引起附近地表沉陷。对于地下水位动态变化较大、降水困难的场地也可考虑灌注桩。

岩溶地基处理后应基于地表塌陷开裂情况及差异沉降等及时做好处理效果的追踪监测，确保各监测数据不超出允许值。

5结论

制订适宜的勘察实施方案和高效的组织机构，严格把控环境、人员及材料等因素，改进钻进方法，合理进行物探与钻探方法的结合，切实把关岩溶地区勘察常见问题、产生原因及处理措施，优质精准地查明岩溶发育规律。岩溶场地水文地质情况复杂，结合岩溶发育特征及场地条件因地制宜地选择处理方案是提高岩溶地基稳定性的必要手段。不同地质条件下各勘察方法的适用性以及溶洞三维立体与有限元的数值模拟分析值得进一步探讨研究。

参考文献

[1]钟宣.桂林岩溶地区CFG桩复合地基工程性状的研究[D].桂林：桂林理工大学，2021.

[2]李欣涛.唐山岩溶地基工程地质勘察技术分析[D].唐山：华北理工大学，2021.

[3]张黔权.旋挖钻孔灌注桩在岩溶地基处理中的实践[J].冶金与材料，2023，43（9）：56-58.

[4]陈志辉.关于岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的探讨[J].江西建材，2021（12）：104-105，108.

[5]罗信豪.岩溶地基稳定性评价及基础处理方案[J].中国资源综合利用，2022，40（11）：28-31.