在灰?guī)r地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察應(yīng)注意的問題

朱 海 亮

(中國海誠國際工程投資總院武漢輕工院,湖北 武漢 430060)

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在灰?guī)r地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察應(yīng)注意的問題

朱 海 亮

(中國海誠國際工程投資總院武漢輕工院,湖北 武漢 430060)

通過對幾個(gè)巖土工程勘察案例的分析，從地下水、勘探點(diǎn)布置、勘察方式、鉆孔深度等方面，歸納了石灰?guī)r地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察易忽略的問題，并提出了具體的解決措施，從而提高巖土工程的勘察水平。

巖土工程勘察，石灰?guī)r，地下水，鉆探

0 引言

在石灰?guī)r地區(qū)，巖溶是一種相當(dāng)普遍的不良地質(zhì)作用，其宏觀上雖有發(fā)育規(guī)律，但在某一場地其分布和形態(tài)則是具有隨機(jī)性及無規(guī)律性。這一特點(diǎn)增大了勘察工作的難度，降低了勘察資料的準(zhǔn)確性。在巖土工程勘察工作中應(yīng)及時(shí)徹底查明巖溶分布及特征，確保建筑工程的施工及使用安全。

1 工程案例

1.1 某教學(xué)樓巖土工程勘察

該教學(xué)樓高4層，場區(qū)上覆土層為可塑～軟塑狀紅粘土，下伏基巖為石灰?guī)r，基巖面埋深0.3 m～10.0 m，鉆探中未見溶洞。根據(jù)地層特征，該教學(xué)樓以石灰?guī)r為持力層采用獨(dú)立柱基與樁基相結(jié)合的基礎(chǔ)形式，樁基采用人工挖孔樁。

在挖孔施工階段，當(dāng)?shù)剡M(jìn)入雨季，持續(xù)降雨導(dǎo)致地下水位上升至地面以下約2 m處，施工無法繼續(xù)進(jìn)行。施工單位采用大功率水泵抽排的方式來降低地下水位，效果不明顯，且在場區(qū)內(nèi)形成了面積約30 m2的塌陷區(qū)，因發(fā)現(xiàn)及時(shí)，對周邊建筑物未產(chǎn)生影響。停止抽排地下水后，塌陷漸告停止，人工挖孔樁亦變更為旋挖樁。

對勘察報(bào)告進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在詳勘階段對地下水的調(diào)查不夠全面，未查明氣候變化對地下水位的影響。經(jīng)事后走訪調(diào)查，項(xiàng)目所在地附近存在地下暗河，詳勘階段未能查明也是一種失誤。

1.2 某教學(xué)實(shí)驗(yàn)樓巖土工程勘察

該實(shí)驗(yàn)樓高5層，場區(qū)上覆土層為可塑～軟塑狀粘性土，下伏基巖為石灰?guī)r，基巖面埋深4.5 m～8.7 m，僅一個(gè)鉆孔發(fā)現(xiàn)有溶洞。根據(jù)地層特征，該實(shí)驗(yàn)樓可以粘性土為持力層采用筏板基礎(chǔ)或以石灰?guī)r為基礎(chǔ)持力層采用樁基礎(chǔ)。由于該實(shí)驗(yàn)樓位于山區(qū)某中學(xué)校園內(nèi)，考慮到大型樁基設(shè)備進(jìn)場困難及筏板基礎(chǔ)造價(jià)偏高等因素，最終采用人工挖孔樁的基礎(chǔ)形式，施工勘察擬采用釬探。

在挖孔施工過程中，實(shí)驗(yàn)樓西側(cè)中間區(qū)域大部分樁發(fā)現(xiàn)溶洞，通過鋼筋探底，溶洞垂直高度約1.5 m～3.0 m，且充填有軟塑～流塑狀粘土。施工方采取了抽排泥漿等多種措施，均未能解決該問題。后將實(shí)驗(yàn)樓西側(cè)樁基礎(chǔ)變更為筏板基礎(chǔ)，已成孔部分采用素混凝土回填，問題才得以解決。

對勘察報(bào)告進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，詳勘階段鉆孔間距雖然滿足國家規(guī)范和地方標(biāo)準(zhǔn)的要求，但其以點(diǎn)帶面，通過經(jīng)驗(yàn)推測得到的勘察資料仍具有一定的局限性。特別是對于石灰?guī)r地區(qū)，復(fù)雜多變的巖溶發(fā)育情況常常會(huì)導(dǎo)致勘察資料與實(shí)際情況存在差別，造成工期延誤和成本增加。

1.3 某政府高層安置小區(qū)施工勘察

該安置小區(qū)由7棟30層高樓組成，以石灰?guī)r為持力層采用樁基礎(chǔ)，基巖面埋深約6.0 m～14.5 m，上覆土層為可塑～軟塑狀粘性土。施工勘察按照一樁一孔進(jìn)行布孔，鉆孔位于樁心位置，鉆孔深度根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制。

在施工勘察鉆探過程中發(fā)現(xiàn)7號(hào)樓第30號(hào)樁位處存在土洞，土洞平面尺寸小于2 m×2 m，高度約7 m，頂板厚度僅約為2.0 m。為確保施工安全，采取了先對30號(hào)樁周圍樁基進(jìn)行施工，并在30號(hào)樁位處鋪設(shè)長3 m，寬2 m，厚15 mm鋼板的措施。在對29號(hào)樁進(jìn)行旋挖施工的過程中，30號(hào)樁位處發(fā)生地面坍塌，因提前采取措施，旋挖機(jī)安全撤離，未造成設(shè)備傾覆、人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

在樁基施工過程中發(fā)現(xiàn)，部分樁施工勘察基巖面埋置深度小于樁基施工基巖面埋置深度的情況，一般是由于鉆孔位于石芽、石柱或基巖面孤石上等原因產(chǎn)生的，若在施工勘察中是嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求控制鉆孔深度，則會(huì)導(dǎo)致實(shí)際樁端以下完整基巖厚度不滿足設(shè)計(jì)要求，存在安全隱患。

2 在石灰?guī)r地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察應(yīng)注意的問題

從上述幾個(gè)實(shí)際的工程案例中可以發(fā)現(xiàn)，巖土工程勘察的準(zhǔn)確性，直接關(guān)系到工程的安全、成本、質(zhì)量和工期。在石灰?guī)r地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面。

2.1 詳細(xì)查明地下水對工程建設(shè)的影響

除對各層地下水位進(jìn)行有效觀測之外，還應(yīng)對擬建場區(qū)及附近區(qū)域的地下暗河、落水洞、巖溶漏斗等進(jìn)行走訪調(diào)查。在石灰?guī)r地區(qū)，賦存于上覆土層中的地下水常通過巖溶漏斗、落水洞等通道與石灰?guī)r中發(fā)育的溶洞、地下暗河等相通，受補(bǔ)給水量和排泄途徑的影響，巖溶水會(huì)隨之發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。在干旱季節(jié)未能觀測到地下水位，雨季則可能因地下水補(bǔ)給充足、地下水位上升、水壓增大而發(fā)生突涌，造成基坑垮塌、施工受阻，也可以造成樁基礎(chǔ)混凝土中水泥砂漿流失，形成斷樁。在巖土工程勘察工作中，勘察人員常常會(huì)忽略外部條件改變時(shí)引起的地下水位的動(dòng)態(tài)變化對工程建設(shè)的影響，僅對上層滯水進(jìn)行觀測和評(píng)價(jià)，使設(shè)計(jì)人員對基礎(chǔ)形式做出錯(cuò)誤的選擇。

上述案例1中，雨季地下水位猛漲且無法疏干，就是因?yàn)閳鰠^(qū)附近存在地下暗河，導(dǎo)致雨季來水量充沛。而地面產(chǎn)生塌陷除與持續(xù)大量抽排地下水有關(guān)之外，也與地下水沿溶洞和巖體裂隙流動(dòng)，不斷帶走上覆土層中的土顆粒有關(guān)。

2.2 勘探點(diǎn)布置應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整

詳勘階段鉆孔布置常根據(jù)國家規(guī)范和地方標(biāo)準(zhǔn)要求的鉆孔間距沿建筑物角點(diǎn)、邊線和軸線平均布置，鉆探過程中很少有勘察人員會(huì)對鉆孔間距和鉆孔數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。石灰?guī)r地區(qū)不良地質(zhì)現(xiàn)象在某一場地其分布和形態(tài)具有隨機(jī)性和無規(guī)律性，嚴(yán)格按照預(yù)先布置的勘探點(diǎn)鉆探施工，有時(shí)會(huì)因勘探點(diǎn)較少，勘探資料不足很難徹底查清其形態(tài)特征及分布情況，導(dǎo)致無法準(zhǔn)確分析和評(píng)價(jià)其對建筑工程的施工和安全的影響。因此，必須結(jié)合現(xiàn)場勘探施工的具體情況，對勘探點(diǎn)間距和數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

巖溶發(fā)育在宏觀上具有一定的規(guī)律性，對于有工程經(jīng)驗(yàn)表明該地區(qū)巖溶較發(fā)育的建設(shè)項(xiàng)目，應(yīng)適當(dāng)縮小勘探點(diǎn)間距，提高巖溶勘察的準(zhǔn)確度。當(dāng)遇到軟土、紅粘土等特殊性土層及土洞時(shí)應(yīng)適當(dāng)加密鉆孔，在巖面起伏較大和巖溶發(fā)育的地段、地下水異常的地段，也應(yīng)適當(dāng)加密或加深鉆孔。

上述案例2中所處區(qū)域，項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)比較豐富，地下巖溶發(fā)育程度比較高，野外常見巖溶漏斗及落水洞等，但是詳勘階段勘探點(diǎn)間距仍然取國家規(guī)范以及地方標(biāo)準(zhǔn)要求的上限值，導(dǎo)致勘探點(diǎn)間距較大，勘探資料未能準(zhǔn)確反映巖溶發(fā)育的實(shí)際情況，使得設(shè)計(jì)人員在基礎(chǔ)形式的選擇時(shí)出現(xiàn)失誤，導(dǎo)致工期延誤、成本增加。

2.3 基礎(chǔ)形式宜優(yōu)先采用天然地基，后采用樁基，慎用人工挖孔樁

對于輕型建筑物，在能滿足承載力和變形要求的前提下，宜優(yōu)先采用上覆土層作為基礎(chǔ)持力層。若上覆土層為紅粘土，在滿足基礎(chǔ)埋深大于大氣影響急劇層深度的前提下，基礎(chǔ)宜淺埋，利用淺部硬殼層，并進(jìn)行下臥層承載力的驗(yàn)算，不能滿足承載力和變形要求時(shí)，再進(jìn)行地基處理或采用樁基礎(chǔ)。

采用樁基礎(chǔ)時(shí)，對于地下水埋深淺、水量大，或者外部環(huán)境引起的地下水位動(dòng)態(tài)變化對工程建設(shè)影響較大的場地和巖溶較發(fā)育的場地，應(yīng)慎用或不用人工挖孔樁。案例1中若直接采用機(jī)械樁，案例2中若直接采用天然地基或機(jī)械樁，則可以有效避免上述問題的發(fā)生。

2.4 施工勘察方式宜優(yōu)先采用鉆探

常用的施工勘察手段有鉆探和釬探。對于采用人工挖孔樁的建設(shè)項(xiàng)目，施工勘察以釬探為主，一般在開挖至滿足設(shè)計(jì)要求的樁端入巖深度后進(jìn)行人工釬探。理論上這種施工方式是可行的，但實(shí)際施工中若遇到類似于案例1中地下水位猛漲、案例2中溶洞發(fā)育的情況，人工挖孔尚不能進(jìn)行，釬探施工更無從談起。雖然采用鉆探的方式較釬探成本偏高，但隨著人工成本的增加，二者的差距也越來越小，且相對于釬探而言，采用鉆探的安全風(fēng)險(xiǎn)幾乎為0。因此，結(jié)合多年的工作經(jīng)驗(yàn)，筆者建議施工勘察首選鉆探。

2.5 施工勘察階段應(yīng)注意上覆土層中土洞和塌陷的發(fā)育情況

土洞與塌陷對工程的危害遠(yuǎn)大于巖體中的洞隙，查明其分布尤為重要。對于有土洞和塌陷發(fā)育的地段，可采用靜力觸探、輕型動(dòng)力觸探、小口徑鉆探等手段，詳細(xì)查明其分布。

在施工勘察階段，由于有詳勘資料作為參考，勘察人員常常會(huì)忽略上覆土層，只關(guān)注基巖面和巖體中洞隙發(fā)育情況，甚至在鉆探過程中沒有旁站，把記錄工作交給不具備專業(yè)技術(shù)水平的工人。上述案例3中，若沒有重視土洞發(fā)育的可能，未采取有效的預(yù)防措施，則極有可能造成重大人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。

2.6 施工勘察階段應(yīng)適當(dāng)增大鉆孔深度

在滿足設(shè)計(jì)要求的情況下，應(yīng)該適當(dāng)?shù)脑龃筱@孔深度，留有一定的富余量，如此可以有效地避免出現(xiàn)案例3中施工勘察基巖面埋置深度小于樁基施工基巖面埋置深度的現(xiàn)象，導(dǎo)致實(shí)際樁端以下完整基巖厚度不滿足設(shè)計(jì)要求的情況，有效規(guī)避了安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)語

在石灰?guī)r地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察，具有復(fù)雜性和不確定性等特點(diǎn)，勘察手段以及勘察工作量的安排應(yīng)該結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，不能一概而論。準(zhǔn)確的勘察資料、合理的施工建議以及正確的基礎(chǔ)形式對降低工程風(fēng)險(xiǎn)，減少施工成本具有非常重要的意義。

[1] GB 50021—2001，巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)[S].

[2] GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] JGJ 79—2012，建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].

[4] 工程地質(zhì)手冊編委會(huì).工程地質(zhì)手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

On problems in geotechnical engineering survey of limestone areas

Zhu Hailiang

(WuhanLightIndustryInstitute,ChinaHaichengInternationalEngineeringInvestmentInstitute,Wuhan430060,China)

According to the analysis of some geotechnical engineering survey cases, the paper sums up some neglected problems of the limestone areas from the underground water, allocation of surveyed points, surveying approaches, and drilling depth, and points out the solutions, so as to improve the survey standards of the geotechnical projects.

geotechnical engineering survey, limestone, underground water, drilling

1009-6825(2016)18-0080-02

2016-04-15

朱海亮(1989- )，男，助理工程師

P624

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