淺談港口工程巖溶區(qū)樁基勘察

李炳權(quán)

摘 要：根據(jù)多年港口工程巖溶區(qū)樁基勘察經(jīng)驗(yàn)以及對(duì)巖溶區(qū)溶洞、土洞發(fā)育條件、發(fā)育規(guī)律的認(rèn)識(shí)，總結(jié)出港口工程巖溶區(qū)樁基勘察需注意的事項(xiàng)，為類(lèi)似工程勘察提供參考經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：港口工程 巖溶 樁基勘察

1.巖溶的定義

巖溶，國(guó)際上通稱(chēng)為喀斯特，是指地殼中可溶巖與水相互作用而產(chǎn)生的一種物理地質(zhì)現(xiàn)象，可溶巖被不斷的流動(dòng)的地表水作用，礦物質(zhì)發(fā)生溶解，并隨水下水遷移、沉積；地表上出現(xiàn)溶溝、溶槽、孤峰、石林、天生橋、漏斗、落水井等；地下景觀為溶洞、暗河、鐘乳石、石筍、石柱等自然現(xiàn)象。

2.巖溶對(duì)工程的不利或危害

巖溶會(huì)使巖體的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化、強(qiáng)度降低，給工程建筑造成不利或影響，例如地面塌陷、地基不均勻沉降、庫(kù)區(qū)壩基流水、隧道開(kāi)挖突水、樁基施工過(guò)程中嚴(yán)重漏漿造成質(zhì)量事故等。

3.巖溶的類(lèi)型

巖溶分為裸露型巖溶、覆蓋型巖溶、埋藏型巖溶（一般屬于古巖溶）。廣東省巖溶區(qū)港口工程以覆蓋型巖溶為主。

4.加強(qiáng)巖溶勘察對(duì)港口工程的意義

我國(guó)是世界上巖溶分布最廣泛的國(guó)家之一。廣東省的工程選址絕大多數(shù)位于巖溶區(qū)，其中港口工程多屬覆蓋型巖溶，水文地質(zhì)條件尤其復(fù)雜。而港口工程對(duì)巖溶的勘察在近幾年的工程實(shí)踐中不受重視，引起的設(shè)計(jì)、施工問(wèn)題較多。因此，進(jìn)一步重視、加強(qiáng)巖溶的勘察，合理、有效地做好勘察工作，對(duì)工程設(shè)計(jì)、施工具有重要的指導(dǎo)意義。

5.港口工程巖溶區(qū)樁基勘察常遇到的問(wèn)題

港口工程巖溶區(qū)樁基勘察經(jīng)常遇到的問(wèn)題有：可溶巖持力層巖面起伏不平，高差較大；鉆孔揭示可溶巖巖體內(nèi)巖溶發(fā)育不規(guī)律，甚至是存在巨變；鉆孔施鉆后，在鉆孔周邊可能出現(xiàn)小面積塌陷，尤其是基底巖溶極發(fā)育，上覆蓋土層存在砂性土?xí)r；巖面之上往往在一定范圍內(nèi)土體多呈松散或軟塑～流塑狀，厚度變化較大，對(duì)選用摩擦樁造成影響。

6.對(duì)巖溶區(qū)溶洞、土洞發(fā)育的理解

通過(guò)多年對(duì)可溶巖區(qū)港口工程的勘察工作，溶洞、土洞發(fā)育規(guī)律一般表現(xiàn)在以下三方面：

1）可溶巖巖面之上發(fā)育的巖溶形態(tài)：主要有溶槽、溶溝、溶蝕漏斗、溶蝕崖、溶蝕孤石等，鉆探往往揭露集中表現(xiàn)為相鄰鉆孔的巖面起伏大，甚至巨變；由于在溶蝕過(guò)程中，地下水的變化及流動(dòng)，邊溶蝕邊對(duì)上部覆蓋層的改造，地下水在巖面處的積聚等往往造成巖面之上覆蓋層巖土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，呈現(xiàn)流塑—軟塑狀或松散狀。因此，往往灰?guī)r區(qū)巖面之上一定范圍之內(nèi)覆蓋層的物理力學(xué)性質(zhì)較差。

2）土洞的發(fā)育及地面塌陷：地下水在覆蓋層的滲透流動(dòng)，灰?guī)r中的溶蝕空洞與覆蓋層發(fā)生水力聯(lián)系，則在巖面之上一定范圍內(nèi)的覆蓋層中較易形成空洞穴即土洞。因此，巖溶區(qū)往往伴隨土洞的發(fā)育，其發(fā)育程度與地下水的流動(dòng)性及覆蓋層的巖土性較密切。土洞的進(jìn)一步發(fā)展導(dǎo)致上覆巖土層的支撐不足時(shí)則會(huì)發(fā)生地面塌陷，若巖面之上的覆蓋層為砂性土，由于其自身的穩(wěn)定性較差，粘聚力低，受人為干擾巖土體內(nèi)部的水動(dòng)力發(fā)生變化時(shí)，則較易導(dǎo)致地面的塌陷。

3）灰?guī)r內(nèi)部的溶洞發(fā)育：灰?guī)r在其形成后地質(zhì)年代發(fā)展過(guò)程中，由于地下水位的變化，在地下水位線附近由于水動(dòng)力的反復(fù)作用，極易造成灰?guī)r的溶蝕，發(fā)展成大小不等、形狀各異的溶洞，但其表現(xiàn)為垂直發(fā)育帶往往在地下水位影響的范圍之內(nèi)，呈帶狀分布，由上而下溶蝕由重變輕，因此，上部往往較下部溶洞更發(fā)育。其溶蝕通道不同、上覆土層的不同則導(dǎo)致溶洞中無(wú)充填、半充填或充填各種不同的物質(zhì)，充填情況較復(fù)雜。

7.港口工程巖溶區(qū)的勘察的分析

7.1港口工程巖溶區(qū)勘察的方法和難點(diǎn)

勘察的方法：包括地質(zhì)測(cè)繪、地球物理勘探、工程鉆探、遙感技術(shù)、靜力觸探等。但大部分港口工程由于受客觀條件影響，勘察的使用方法受到限制。

港口工程巖溶區(qū)的勘察的難點(diǎn)有以下幾個(gè)：一是勘察手段局限，可選勘察手段不多；二是水上勘察最主要的手段鉆探工作一般借助船舶和水上施工平臺(tái)，其主要缺點(diǎn)是反力不夠、處理漏水、卡鉆等孔內(nèi)事故難度大，且在水深流急、涌浪大的場(chǎng)地施鉆，鉆孔定位存在一定的難度，采用一般的鉆探方法在孔口高程及回次深度計(jì)算環(huán)節(jié)往往誤差較大；三是地質(zhì)調(diào)繪工作往往受到忽視，加之港口工程鉆探范圍小，在缺少地調(diào)的情況下，容易造成對(duì)地質(zhì)情況的誤判。

7.2巖溶區(qū)地質(zhì)勘察應(yīng)重視的內(nèi)容

7.2.1工程地質(zhì)調(diào)查與測(cè)繪

工程地質(zhì)調(diào)查應(yīng)在巖土工程勘探前進(jìn)行，了解工程區(qū)域內(nèi)的地貌條件和地質(zhì)要素，并在必要時(shí)進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪。對(duì)質(zhì)條件簡(jiǎn)單的場(chǎng)地可采用工程地質(zhì)調(diào)查；對(duì)基巖出露或地質(zhì)條件復(fù)雜的場(chǎng)地應(yīng)進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪。

工程地質(zhì)調(diào)查和測(cè)繪，宜在初勘階段進(jìn)行，在施工圖設(shè)計(jì)和施工階段，可對(duì)工程地質(zhì)條件復(fù)雜地段和工程關(guān)鍵地段的專(zhuān)門(mén)地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)充測(cè)繪。

通過(guò)地質(zhì)調(diào)查，基本查明場(chǎng)地的地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性及主要發(fā)育的不良地質(zhì)現(xiàn)象，為進(jìn)一步勘察提供基礎(chǔ)資料，為勘察的難點(diǎn)和重點(diǎn)提供指導(dǎo)，并避免由于鉆探工藝等原因造成的巖性誤判。

7.2.2工程地質(zhì)鉆探

因港口工程多受地形的影響，勘察的方法受到局限，部分勘察手段難以實(shí)施，工程地質(zhì)鉆探為常規(guī)而有效的手段。

巖溶區(qū)工程地質(zhì)鉆探應(yīng)重點(diǎn)注意以下事項(xiàng)：

1）嚴(yán)格控制施鉆坐標(biāo)和高程，由于巖溶發(fā)育的不規(guī)律性，鉆孔位置不同時(shí)，溶洞發(fā)育情況往往差別非常大。因此，為了保證施鉆坐標(biāo)能準(zhǔn)確指導(dǎo)設(shè)計(jì)，就必須確保施鉆位置無(wú)誤。水深流急的水域中施鉆時(shí)，孔口高程應(yīng)由多次水深測(cè)量確定，并用下入水中套管的長(zhǎng)度進(jìn)校核。也可根據(jù)最新測(cè)繪的水域地形圖及水文、潮汐等情況進(jìn)行核對(duì)。在水深急流區(qū)域不宜用水砣測(cè)量水深，宜采用測(cè)深儀進(jìn)行測(cè)量。

2）采用技術(shù)骨干進(jìn)班組的方法，負(fù)責(zé)勘察質(zhì)量的管理。現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)探、標(biāo)貫試驗(yàn)的試驗(yàn)，由技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)把關(guān)，負(fù)主要技術(shù)責(zé)任。并重點(diǎn)把握以下幾點(diǎn)：

①查清溶洞頂板、及底板埋藏深度；查清洞內(nèi)是否有充填、充填狀態(tài)、充填物、充填物特性；充填飽滿程度（半充填、全充填，或具體到充填物堆積的精確深度）。

②鉆探班組應(yīng)記錄在鉆進(jìn)溶洞過(guò)程中是否有掉鉆、漏水等。

③對(duì)于充填溶洞，應(yīng)想辦法拿到充填物進(jìn)行鑒別，如采取采用下標(biāo)貫器、取土器（較常用）取芯等方法；充填物具有一定的硬度或密實(shí)度時(shí)必須進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入或動(dòng)探試驗(yàn)進(jìn)行核實(shí)。

④應(yīng)正確區(qū)分充填物與灰?guī)r中的風(fēng)化夾層（其它基巖風(fēng)化土，如灰?guī)r中夾粉砂巖風(fēng)化殘積土或風(fēng)化夾層）。

⑤地質(zhì)編錄應(yīng)對(duì)有溶蝕（溶孔、溶隙）的巖芯應(yīng)詳細(xì)描述。

⑥正確區(qū)分溶蝕面與裂隙面，對(duì)嚴(yán)重風(fēng)化（有充填物）的裂隙應(yīng)詳細(xì)描述及確定其深度范圍。

⑦遇串珠狀溶洞時(shí)要密切留意鉆進(jìn)的快慢程度，記錄突然下沉的位置（空洞的垂直分布），厚度大于50cm應(yīng)單獨(dú)分層。

⑧巖芯采取率應(yīng)滿足規(guī)范要求，對(duì)不易取得巖芯的部位，可采用雙層巖芯管鉆取巖芯。

⑨核查可溶巖巖面之上3～5m土體的塑性或密實(shí)度。

其它輔助試驗(yàn)：當(dāng)基底巖溶極發(fā)育時(shí)，可進(jìn)行連通試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)等進(jìn)行一步查明巖溶的連通情況。

3）采用樁基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)在樁位確定后進(jìn)行施工前鉆探。準(zhǔn)確查明樁底巖溶是否發(fā)育，為設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)提供準(zhǔn)確資料，確保鉆入足夠的持力層厚度。

8.結(jié)論

相對(duì)非可溶巖區(qū)，巖溶區(qū)的勘察較為復(fù)雜，而港口工程中巖溶區(qū)的勘察更受水流、潮汐等特殊水文地質(zhì)條件影響，勘察難度相當(dāng)大；因此，應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到巖溶區(qū)勘察的難度，認(rèn)識(shí)到勘察工作不足時(shí)會(huì)產(chǎn)生不利影響，制定合理的勘察方案，采取有效的勘察手段，以確?？辈熨Y料準(zhǔn)確完整。

參考文獻(xiàn)：

[1]工程地質(zhì)學(xué)概論（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社）.

[2]水運(yùn)工程巖土勘察規(guī)范（JTS133—2013）.

[3]工程地質(zhì)學(xué)（地質(zhì)出版社）.endprint