巖溶地區(qū)超前鉆勘察實(shí)例闡述

蔣瑜

摘要：作為建筑工程樁基施工勘察階段的一部分，超前鉆對(duì)工程整體質(zhì)量的提升具有關(guān)鍵性的作用。本文通過翁江新城一期12棟、13棟工程實(shí)例，并結(jié)合相關(guān)規(guī)范，分析巖溶發(fā)育區(qū)超前鉆施工勘察的重要性，對(duì)確定樁型、樁端持力層及入巖判斷、溶洞處理、成孔工藝和確保工程質(zhì)量等方面起著重要的作用。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū)；超前鉆；溶洞；樁基施工

1.引言

在巖溶地區(qū)，經(jīng)常會(huì)遇到地質(zhì)條件復(fù)雜的情況，溶洞、溶溝、溶隙、石芽等不良地質(zhì)作用十分發(fā)育，基巖面埋深不一，起伏較大，無規(guī)律性等。而僅僅通過對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行詳細(xì)勘察所獲取的地質(zhì)資料非常有限，如果處理不當(dāng)，往往會(huì)留下質(zhì)量隱患，有時(shí)會(huì)造成工期延后、浪費(fèi)資金等不良后果。

部分業(yè)主對(duì)勘察方或設(shè)計(jì)方提出在樁基施工前做超前鉆不予重視，認(rèn)為已經(jīng)做了詳細(xì)勘察，勘察就已經(jīng)結(jié)束了，沒必要再做超前鉆。其實(shí)，這是對(duì)巖土工程勘察階段的分級(jí)、對(duì)施工勘察階段做超前鉆的重要性認(rèn)識(shí)不足而造成的。

巖溶地區(qū)樁位超前鉆勘察是工程勘察中的一個(gè)重要階段，其鉆探所獲取的地層資料、溶洞發(fā)育情況及巖石試驗(yàn)抗壓強(qiáng)度值等資料對(duì)樁基施工有重要的指導(dǎo)作用。

2.工程實(shí)例與結(jié)果

2.1工程概況

翁江新城一期12棟、13棟工程位于廣東翁源縣，建設(shè)二路西南側(cè)，交通便利，擬建2幢23層高層住宅，地下室1層?，F(xiàn)采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)，樁端持力層為微風(fēng)化石灰?guī)r，共布置鉆孔95個(gè)，一樁一孔。

2.2勘察技術(shù)要求

（1）查明擬建建筑物的樁基持力層和基巖面的深度及變化情況。

（2）查明場(chǎng)地不良地質(zhì)作用，主要是溶洞發(fā)育情況，并提出防治措施。

（3）提供樁基礎(chǔ)計(jì)算有關(guān)參數(shù)建議值。

（4）所有鉆孔均入完整微風(fēng)化巖深度不少于5m。

（5）如遇特殊情況，需與設(shè)計(jì)單位及業(yè)主協(xié)商后方可更改勘探孔位置或深度。

2.3勘察方法

勘察方法以鉆探為主要勘察手段，輔以泥漿護(hù)壁及套管護(hù)壁的施工工藝，開孔Φ127mm、終孔Φ91mm；控制性勘探孔采集巖石抗壓樣，全孔取芯，并對(duì)巖芯進(jìn)行彩色數(shù)碼拍照，各鉆孔鉆至基巖面和終孔時(shí)均由委托單位現(xiàn)場(chǎng)管理員丈量深度并鑒收。

2.4場(chǎng)地巖土體工程地質(zhì)條件

（1）地形、地貌：場(chǎng)地地貌構(gòu)為造剝蝕丘陵，地形起伏不大。

（2）地質(zhì)構(gòu)造：工作區(qū)內(nèi)構(gòu)造不發(fā)育，無明顯斷裂帶通過。

（3）巖土體類型：

根據(jù)場(chǎng)地鉆探資料，場(chǎng)地地基土層主要為：

第1層：第四系填土層（Q₄^ml），雜填土，雜色，稍濕，松散，主要成分為混凝土碎塊及建筑垃圾，含少量黏性土及石英顆粒，層厚1.00m～3.10m；

第2層：第四系沖積層（Q₄^al），粉質(zhì)黏土，紅黃色，褐紅色，磚紅色，硬塑，局部可塑，黏粒為主，粉粒次之，黏性好，局部含少量石英顆粒，層厚0.70m～4.40m；

第3層：第四系殘積層（QQ₄^el），粉質(zhì)黏土，褐黃色，褐紅色，可塑狀為主，局部軟塑，黏粒為主，粉粒次之，土質(zhì)均勻，刀切面光滑，黏性較好，底部夾少量風(fēng)化基巖碎塊，層厚2.30m～7.30m；

第4層：石炭系（C）微風(fēng)化石灰?guī)r，深灰色、灰黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，方解石脈發(fā)育，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，局部裂隙發(fā)育，沿裂面有溶蝕現(xiàn)象，巖體較完整，巖芯多呈長(zhǎng)柱狀、少量塊狀，鉆探至巖面處有漏水現(xiàn)象?；?guī)r巖面起伏較大，巖溶裂隙、溶洞發(fā)育。

（4）水文地質(zhì)特征

①在場(chǎng)地內(nèi)及周邊未發(fā)現(xiàn)有地表水。

②場(chǎng)地內(nèi)地下水主要賦存于灰?guī)r巖溶裂隙中，補(bǔ)徑排條件主要受地表降水和側(cè)向含水層影響，灰?guī)r溶洞裂隙中地下水屬承壓水，水量受洞隙大小及連通性控制，勘察期間地下水位埋深一般在1.30m～3.60m（現(xiàn)地面為基準(zhǔn)），水文標(biāo)高140.12m～141.88m，地下水位變化幅度較大，動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定，場(chǎng)地環(huán)境類型屬Ⅱ類，地層滲透性為B類?，F(xiàn)場(chǎng)采取水樣2件做工程水質(zhì)分析，結(jié)果如下：地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋有微腐蝕性。

（5）溶洞發(fā)育情況

溶洞、溶溝、裂隙發(fā)育程度是本場(chǎng)地主要不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，在進(jìn)行鉆探的95個(gè)鉆孔中，其中有87個(gè)鉆孔揭露有單個(gè)或者多個(gè)溶洞共250個(gè)，洞高在0.20m～22.00m，最大洞高達(dá)22.00m，洞頂板厚度0.10m～12.20m，鉆孔見洞率達(dá)91.58%。多數(shù)溶洞充填軟塑狀粉質(zhì)黏土和少量流塑狀粉質(zhì)黏土，并多數(shù)為串珠狀溶洞，列舉其中5個(gè)鉆孔的溶洞發(fā)育情況（詳見表1）。

表1反映出場(chǎng)地內(nèi)溶洞、溶溝、石筍和石芽及其空隙較發(fā)育，且局部地段的巖面起伏變化大，為巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)。鉆探巖芯完整處呈柱狀、短柱狀，但裂隙、溶蝕發(fā)育處則破碎成碎塊狀，采芯率明顯偏低，且可見強(qiáng)烈溶蝕，部分呈半邊溶蝕狀（半邊巖）。所取巖樣抗壓強(qiáng)度多數(shù)為28.00MPa～86.70MPa。

2.5樁基施工建議

由于場(chǎng)地內(nèi)巖面起伏大，地質(zhì)條件較復(fù)雜，在鉆（沖）孔樁基礎(chǔ)施工時(shí)，以微風(fēng)化灰?guī)r④層作為樁端持力層，有溶洞發(fā)育的鉆孔，建議樁端穿過溶洞頂部溶蝕裂隙發(fā)育巖石，以下部連續(xù)完整基巖為樁端持力層。針對(duì)溶洞較大的鉆孔，建議對(duì)比溶洞層底標(biāo)高較低的鉆孔作為入巖標(biāo)高，確保樁端入巖不小于1個(gè)D（D為樁徑）。

由于場(chǎng)地內(nèi)溶洞強(qiáng)發(fā)育，樁基施工時(shí)很可能遇到巖面傾斜或不均勻軟硬層等情況。若沖樁至傾斜巖面或溶洞壁時(shí)應(yīng)拋入片石、碎石，采用重錘輕打，避免出現(xiàn)斜孔、卡錘等事故。若巖質(zhì)堅(jiān)硬，拋石無效時(shí)，可采用勘察鉆進(jìn)將凸出巖鉆孔取芯再?zèng)_樁。

根據(jù)超前鉆資料提供的溶洞埋深、大小、填充物等內(nèi)容，分析溶洞的連通性、有無地下暗河等。在沖穿溶洞頂板時(shí)不能太快，應(yīng)采用低沖以防突然漏漿而塌孔埋鉆、落距過大而斷絲掉錘，亦可保證樁孔圓順避免卡鉆及后續(xù)施工順利。若沖至大溶洞或相互有裂隙連通的小溶洞，則應(yīng)拋填入石塊、碎磚石、泥包，然后低錘密擊，使碎磚石沖碎后填塞溶洞孔隙，堵塞泥漿串漏通道，同時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，避免泥漿面下降過多而塌孔。而互相連通的特大溶洞，可向孔內(nèi)拋入塊石，然后用低標(biāo)號(hào)砼灌滿，待砼有一定強(qiáng)度后再行沖孔，亦可下鋼護(hù)筒阻斷溶洞連通性。

3.分析與評(píng)價(jià)

本次巖溶區(qū)超前鉆施工勘察的目的是查明樁底下5m內(nèi)有無溶洞，破碎帶、軟弱夾層等不良地質(zhì)情況等，與《巖土工程勘察規(guī)范》（2009版）（GB50021-2001）5.1.2條，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2011）10.2.13條相符。經(jīng)分析95根樁位處所見的溶洞及石灰?guī)r由于裂隙發(fā)育，巖石較破碎，給地下水流通和溶蝕創(chuàng)造了有利的條件；同時(shí)證實(shí)了場(chǎng)地內(nèi)有多處巖溶，且無明顯分布規(guī)律，故采用樁基礎(chǔ)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行專門的超前鉆勘察工作。通過本次超前鉆施工勘察，較準(zhǔn)確地掌握了每根樁位溶洞的位置、大小、充填物情況，并可計(jì)算出各樁的樁長(zhǎng)、樁底標(biāo)高、巖深度等。根據(jù)以上資料，可以對(duì)樁基施工過程中可能出現(xiàn)的漏漿、塌孔等情況做好分析預(yù)測(cè)，并制定相應(yīng)的處理方案，從而合理安排樁基施工進(jìn)度計(jì)劃。本次工程由于進(jìn)行了較為準(zhǔn)確的施工勘察，該項(xiàng)目樁基施工順利，樁基質(zhì)量經(jīng)檢測(cè)均滿足設(shè)計(jì)要求。

總之，在樁基施工過程中，超前鉆是不可或缺的重要階段，對(duì)樁端持力層的性狀及樁端位置（標(biāo)高）、成孔工藝和確保工程質(zhì)量等方面起著重要的作用。