巖溶地區(qū)巖土工程勘察施工技術(shù)研究

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摘要：巖溶地區(qū)的巖土工程勘察工作由于巖溶發(fā)育的不規(guī)則性、多變性而存在較多的難點(diǎn)。為了進(jìn)一步提升巖溶地區(qū)巖土工程勘察施工水平，本文結(jié)合實(shí)際案例分析了巖溶地區(qū)巖土工程勘察施工技術(shù)的特點(diǎn)，并對(duì)其開展探討。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū)；巖土工程；勘察技術(shù)

1.前言

巖溶地貌在我國(guó)是一種很常見的地貌，在巖土工程勘察過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到巖溶地貌，由于巖溶發(fā)育的不規(guī)律性，在勘察過(guò)程中，只能依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆孔施工資料去判定場(chǎng)地巖溶發(fā)育情況，同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)已有資料再去判定是否還需要其他的輔助勘察手段繼續(xù)對(duì)場(chǎng)地巖溶發(fā)育情況進(jìn)行探查。針對(duì)此，本文結(jié)合實(shí)際案例，探討分析巖溶地區(qū)勘察技術(shù)及注意事項(xiàng)。

2.工程概況

本次選用案例為韶關(guān)市仁化縣丹霞冶煉廠煉鋅渣綠色化升級(jí)改造項(xiàng)目中的部分區(qū)域的工程勘察。丹霞冶煉廠煉鋅渣綠色化升級(jí)改造項(xiàng)目（污水處理站及濃密池、雨水池等）建設(shè)場(chǎng)地位于韶關(guān)市仁化縣董塘鎮(zhèn)丹霞冶煉廠廠區(qū)東南部，場(chǎng)地北側(cè)為丹霞冶煉廠生產(chǎn)車間及道路，東側(cè)、西側(cè)、南側(cè)均為空地，西北側(cè)為車棚。

3.區(qū)域地質(zhì)及構(gòu)造特征

勘察場(chǎng)地位于區(qū)域性塘洞大斷裂上盤，斷裂走向?yàn)镹E45°。上盤主要為硅化碎裂巖、塊狀硅質(zhì)石英脈、糜棱巖、硅質(zhì)石英脈等組成?？辈靾?chǎng)地附近區(qū)域內(nèi)構(gòu)造主要有NNE向組及近EW向組構(gòu)造，為硅化碎裂巖；北面有一組山字形構(gòu)造，主要為石英脈；西面近SN向組構(gòu)造為硅化碎裂巖；距勘察場(chǎng)地約5km?？辈靾?chǎng)地區(qū)域構(gòu)造無(wú)后期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，區(qū)域性斷裂對(duì)場(chǎng)地的穩(wěn)定性無(wú)大影響。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，結(jié)合本次勘察結(jié)果，擬建場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)斷裂構(gòu)造通過(guò)，未見活斷層等危害建筑安全穩(wěn)定的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)。擬建場(chǎng)地附近的斷裂活動(dòng)或區(qū)域地質(zhì)作用，對(duì)場(chǎng)地的表現(xiàn)形式是基巖層面起伏較大、巖石較破碎及溶洞洞隙局部發(fā)育。

4.工程地質(zhì)條件、區(qū)域氣象特征及水位地質(zhì)條件

4.1工程地質(zhì)條件

擬建工程場(chǎng)地位于丹霞冶煉廠廠區(qū)東南部，擬建工程場(chǎng)地原始地形地貌屬風(fēng)化剝蝕殘丘地貌，經(jīng)早期建廠人工堆填平整，現(xiàn)狀為空地，地面高程為101.16m~111.64m，地勢(shì)總體上北高南低，地勢(shì)相對(duì)較平坦。根據(jù)鉆探結(jié)果，場(chǎng)地內(nèi)揭露的地層主要為：（1）人工填土層；（2）第四系坡殘積層；（3）石炭系石灰?guī)r等三個(gè)主要工程地質(zhì)層。

4.2區(qū)域氣象特征

據(jù)廣東省仁化縣氣象局資料，本區(qū)四季氣候特點(diǎn)是：春季，陰雨天氣多，陽(yáng)光少，空氣潮濕，天氣多變，氣候由冷向暖過(guò)度；夏季，雨水多，雷雨、洪澇、強(qiáng)風(fēng)、高溫活躍，強(qiáng)對(duì)流天氣頻繁；秋季，雨水少，陽(yáng)光普照，空氣干燥，天氣穩(wěn)定，氣候由暖向冷過(guò)度；冬季，天氣冷，早晚溫差大，雨量少，霜日、冰凍、寒潮、低溫天氣常出現(xiàn)，寒冷天氣較多。年均氣溫19.6℃，多年平均降水量1669.1mm，年平均蒸發(fā)量為1467.7mm。勘察場(chǎng)地西側(cè)有一條約2m~3m寬的季節(jié)性溪流，東側(cè)約50m為農(nóng)田灌溉用的水渠，場(chǎng)地內(nèi)的分布有大小不一的積水坑。擬建場(chǎng)地地坪標(biāo)高高于溪流和水渠歷年最高洪水位，水文條件對(duì)工程建設(shè)影響較小。

4.3水文地質(zhì)條件

擬建工程場(chǎng)地位于風(fēng)化剝蝕殘丘緩坡與山前沖積盆地交接地帶，經(jīng)早期人工平整，現(xiàn)狀地勢(shì)相對(duì)平坦，地表水排泄條件一般；場(chǎng)地的地下水主要有兩種賦存方式：一是第四系土層孔隙水；二是基巖巖溶裂隙水。場(chǎng)地地下水位的變化主要受大氣降水補(bǔ)給，補(bǔ)給量受季節(jié)的影響明顯，地下水的排泄主要是大氣蒸發(fā)及潛流。水量的大小和徑流條件受地層孔隙率、地質(zhì)構(gòu)造、節(jié)理裂隙及巖溶發(fā)育程度控制。地下水流向與地形傾斜方向基本一致，地下水總體徑流方向由北西向南東方向運(yùn)移。場(chǎng)地地基土均為弱透水性，無(wú)明顯含水層，地下水儲(chǔ)量較小。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，該場(chǎng)地地下水水位變化幅度為3.00m~5.00m。勘察期間測(cè)得場(chǎng)地地下水水位埋藏較淺，穩(wěn)定水位埋深為1.00m~7.90m，水位標(biāo)高為101.08m~106.99m。

5.勘察現(xiàn)場(chǎng)揭露巖溶分布情況

根據(jù)本次勘察結(jié)果，在勘探入巖的83個(gè)勘探孔中，有30個(gè)孔揭露到溶洞，勘探孔見洞隙率為36.14%，場(chǎng)地溶洞埋深起伏變化大，為7.30m~32.40m，層頂高程為78.40m~101.27m；溶洞洞高為0.20m~8.30m，頂板厚度為0.00m~4.10m；場(chǎng)地溶洞大部分為全/半充填型，充填物為軟、流塑狀黏性土，少數(shù)無(wú)充填，部分溶洞為串珠狀溶洞。

6.巖溶場(chǎng)地情況分析及評(píng)價(jià)

6.1場(chǎng)地巖溶現(xiàn)狀分析

本次勘察勘探孔見洞隙率為36.14%，根據(jù)《巖溶地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（DBJ/T15-136-2018）第3.1.4條，本場(chǎng)地為巖溶中等發(fā)育場(chǎng)地。本次勘察揭露到溶洞洞頂最小埋深7.30m，平均洞徑1.82m，最大洞徑高達(dá)8.30m，洞徑較大并覆蓋有軟弱土體。另外場(chǎng)地地下水埋深較淺，水位變化幅度較大，本次勘察揭示溶洞大部分為全填充、小部分為半填充、個(gè)別為未填充，填充物為軟塑狀粉質(zhì)粘土，在此條件下巖溶的發(fā)展將較快。根據(jù)《巖溶地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（DBJ/T15-136-2018）附錄B，判定巖溶場(chǎng)地穩(wěn)定性為中等穩(wěn)定。場(chǎng)地屬石灰?guī)r地區(qū)，巖石呈中厚層狀，裂隙較發(fā)育局部發(fā)育，膠結(jié)差，巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，洞徑0.20m~8.30m，平均洞徑1.82m，洞頂局部可見溶蝕窩狀面，溶洞頂板四周支洞較多，未揭示地下河。根據(jù)巖溶地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（DBJ/T15-136-2018）附錄F，判定巖洞穩(wěn)定性差。

6.2巖溶場(chǎng)地不良地質(zhì)作用簡(jiǎn)述

地面塌陷是場(chǎng)地不穩(wěn)定的主要形式，從物質(zhì)組成上可分為兩類：一是發(fā)生在石灰?guī)r中的溶洞頂板塌陷，二是發(fā)生在覆蓋層中的土洞頂板塌陷。場(chǎng)地范圍內(nèi)巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，本次勘察雖未揭露土洞，但不排除場(chǎng)地內(nèi)存在土洞的可能性。另外人為活動(dòng)如抽水、基坑排水、地面滲漏、蓄水及荷載、列車震動(dòng)、爆破等加速了地下水的活動(dòng)及改變土（溶）洞的自穩(wěn)條件，從而誘發(fā)巖溶塌陷。巖溶地面塌陷預(yù)測(cè)分析各基本條件的評(píng)分見表1，累計(jì)指標(biāo)分為72，根據(jù)《巖溶地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（DBJ/T15-136-2018）附錄C，本場(chǎng)地巖溶地面塌陷預(yù)測(cè)為易塌陷區(qū)。

6.3巖溶場(chǎng)地適宜性及穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)

6.3.1場(chǎng)地適宜性評(píng)價(jià)本場(chǎng)地巖溶中等發(fā)育，溶（土）洞發(fā)育區(qū)對(duì)建筑物的安全有較大隱患，尤其是巖溶發(fā)育地段及基礎(chǔ)底板持力層厚度較小地段，在一定條件下（如人為改變地下水等）可能會(huì)發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，造成地面塌陷或塌坍，嚴(yán)重威脅本工程的安全。根據(jù)《巖溶地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（DBJ/T15-136-2018）附錄B，本巖溶場(chǎng)地適宜性較差。巖溶場(chǎng)地地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)、乙級(jí)的建筑物主體宜避開巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的地段，本場(chǎng)地地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工宜進(jìn)行專門研究與論證。在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工時(shí)需考慮溶（土）洞的不利影響，并采取相應(yīng)措施?？刹捎檬┕た辈臁⑽锾降仁侄芜M(jìn)一步查明溶（土）洞的分布情況，亦可采用填砂注漿及跨越法等手段對(duì)溶（土）洞進(jìn)行處理。

6.3.2場(chǎng)地穩(wěn)定性評(píng)價(jià)本工程建設(shè)場(chǎng)地地層起伏變化較大，地層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，勘察過(guò)程中，未發(fā)現(xiàn)陡坎、滑坡、危巖和崩塌、泥石流等不良地質(zhì)作用，場(chǎng)地內(nèi)也未揭露到有毒物質(zhì)及有毒氣體，擬建場(chǎng)地內(nèi)無(wú)地下管線。本場(chǎng)地特殊性巖土主要為人工填土和殘積土，場(chǎng)地揭露到不良地質(zhì)條件主要為巖溶，屬巖溶中等發(fā)育地段，根據(jù)《巖溶地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（DBJ/T15-136-2018），巖溶場(chǎng)地穩(wěn)定性為中等穩(wěn)定。依據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，在本次勘察中未揭露到斷裂構(gòu)造，擬建場(chǎng)地的區(qū)域穩(wěn)定較好。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）（2016版），本場(chǎng)地劃分為對(duì)建筑抗震不利的地段。對(duì)于存在不良地質(zhì)作用及特殊性巖土的抗震不利地段，可采取相應(yīng)的工程措施及施工方法進(jìn)行處理。因場(chǎng)地巖溶發(fā)育，本次勘察雖未揭露到土洞，但不排除場(chǎng)地內(nèi)存在土洞的可能性，根據(jù)《巖溶地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（DBJ/T15-136-2018），巖溶場(chǎng)地適宜性較差，經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)鼗幚砗髨?chǎng)地才適宜本工程的建設(shè)。

7.巖溶地區(qū)常見處理方法

本次勘察結(jié)果表明，在勘察深度范圍內(nèi)，除局部地段有充填溶洞揭露外，未揭露到影響本工程的斷裂構(gòu)造、地下河等、地面沉降等不良地質(zhì)現(xiàn)象?？辈熘性诳碧饺霂r的83個(gè)勘探孔中，有30個(gè)孔揭露到溶洞，勘探孔見洞隙率為36.14%，場(chǎng)地巖溶中等發(fā)育。根據(jù)《巖溶地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范》（DBJ/T15-136-2018）附錄B，本場(chǎng)地現(xiàn)狀巖溶基本處于中等穩(wěn)定狀態(tài)。雖未發(fā)現(xiàn)巖溶地面塌陷及地面沉降等不良地質(zhì)作用，但考慮到石灰?guī)r，為可溶巖，巖性較純，有利于溶洞的發(fā)育，故不排除溶洞發(fā)育的不規(guī)則性及進(jìn)一步發(fā)育的可能性。同時(shí)擬建工程項(xiàng)目以及人類活動(dòng)環(huán)境造成潛在威脅和影響，特別是工程施工、振動(dòng)、爆破及抽取地下水等，均有可能誘發(fā)和導(dǎo)致巖溶地面塌陷的發(fā)生，工程建設(shè)應(yīng)引起足夠的重視。本次工程勘察所在場(chǎng)地巖溶中等發(fā)育，針對(duì)本次勘察過(guò)程中所遇見溶洞，除了常見的物探及施工勘察的方法進(jìn)行進(jìn)一步查明情況外，也可采用以下工程措施進(jìn)行處理：①清除爆破：對(duì)頂板較薄的溶洞，可采取清除爆破方法。②跨越復(fù)蓋：采用鋼筋混凝土梁板跨越溶洞、溶溝，視情況亦可用剛性較大的平板復(fù)蓋，計(jì)算時(shí)按簡(jiǎn)支梁考慮進(jìn)行計(jì)算。③淺層楔狀填塞：對(duì)溶洞、溶溝中的軟弱充填物，進(jìn)行清除、填塞混凝土。當(dāng)?shù)叵滤辉谛杼幚淼囟我韵聲r(shí)，運(yùn)用這種方法比較經(jīng)濟(jì)和簡(jiǎn)單有效。④灌漿法：通過(guò)鉆孔灌注水泥漿液、混凝土，亦可加入粉煤灰或其他惰性添加材料，將溶洞充填。常用的水灰比0.5∶1~1∶1，灌漿壓力0.30MPa~0.50MPa，根據(jù)實(shí)際條件，選用循環(huán)式灌注系統(tǒng)或純壓式灌注系統(tǒng)，終灌標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)連續(xù)30分鐘吸入量為0時(shí)，可終止灌漿。對(duì)溶洞充填軟塑狀粘土，采用壓力灌注水泥漿進(jìn)行處理，可先將溶洞內(nèi)充填物沖洗干凈，然后注入適量砂石，再灌注水泥漿液。⑤鉆（沖）孔回填法：對(duì)于較大溶洞，可通過(guò)大直徑鉆孔或沖孔，用塊石、漂石和粘土等充填材料。對(duì)于工程中采用鉆（沖）孔樁基礎(chǔ)類型，在巖溶地段邊回填邊成孔，能保證施工質(zhì)量和提高施工速度的良好效果。⑥高壓旋噴灌漿法：通過(guò)鉆孔施工，對(duì)灰?guī)r溶洞進(jìn)行單重管高壓旋噴水泥灌漿處理，處理厚度控制為3.5倍的樁基直徑。當(dāng)?shù)叵滤魉佥^大時(shí)，可考慮加入適量的速凝劑。⑦調(diào)整柱距：在工程的實(shí)施中，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整柱距，盡量避開巖溶地段。

8.巖溶地區(qū)勘察施工的目的

從事工程建設(shè)或施工活動(dòng)都是帶著必要的目的進(jìn)行的，本次針對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行的勘察工程施工也不例外，主要就是查明場(chǎng)地的地下地質(zhì)情況，為后續(xù)的建設(shè)工程施工做準(zhǔn)備，并對(duì)后續(xù)可能的工程建設(shè)的基礎(chǔ)部分提出相關(guān)的方案及措施；本次勘察施工的最終目的是為擬建的雨水池及濃密池的地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的地質(zhì)參數(shù)，并給出相關(guān)的基礎(chǔ)方案建議。基礎(chǔ)選擇主要受場(chǎng)地周邊環(huán)境、地層條件和施工可行性三大因素決定。同事也應(yīng)綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)類型、使用功能、荷載特征、施工技術(shù)條件與環(huán)境；并結(jié)合地方經(jīng)驗(yàn)，因地制宜，注重概念設(shè)計(jì)，合理選擇基礎(chǔ)形式、節(jié)約資源。結(jié)合本工程地層條件，僅對(duì)本工程可供選擇的各種基礎(chǔ)方案比較及建議如表2所示。

9.結(jié)束語(yǔ)

巖溶地區(qū)的巖土工程勘察工作一直以來(lái)都是一項(xiàng)重點(diǎn)、難點(diǎn)工作，雖然現(xiàn)在有較多對(duì)巖溶發(fā)育特殊地區(qū)的勘察技術(shù)手段及避讓或處理工程措施，但是也正因?yàn)閹r溶發(fā)育的不規(guī)律性，迫使在今后的勘察實(shí)踐過(guò)程中繼續(xù)對(duì)此種特殊地質(zhì)條件的勘察工作進(jìn)行更加深入的研究。

參考文獻(xiàn)：

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［4］陳志平.淺析巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察方法技術(shù).2013.

作者：何興鵬 單位：廣東省有色金屬地質(zhì)局九三二隊(duì)