巖土工程勘察在巖溶地區(qū)的應(yīng)用

黃志成

(桂林市勘察設(shè)計(jì)研究院，廣西桂林 541000)

0 引言

巖土工程勘察結(jié)果是工程項(xiàng)目進(jìn)行設(shè)計(jì)的重要依據(jù)［1］，本文通過對(duì)工程實(shí)例的分析，對(duì)巖溶地區(qū)巖土工程勘查的主要內(nèi)容進(jìn)行闡述及分析，對(duì)于巖溶地區(qū)常見的幾種工程地質(zhì)問題進(jìn)行描述并作出分析評(píng)價(jià)，得出巖溶地區(qū)巖土工程勘查的主要工作內(nèi)容及重點(diǎn)問題，以期為其他巖溶地區(qū)的勘查工作提供參考。

1 工程概況

工程擬建 H1，H2，H3 號(hào)樓，高度 38.0 m ～44.0 m，擬建 D1，D2號(hào)樓高度16.0 m～20.5 m。設(shè)計(jì)室內(nèi)地面高程為151.1 m，場(chǎng)地北側(cè)下設(shè)1層整體地下室，地下室室內(nèi)地面設(shè)計(jì)標(biāo)高為－7.0 m，場(chǎng)地南側(cè)下設(shè)2層地下室，地下室室內(nèi)地面設(shè)計(jì)標(biāo)高為－8.4 m。

2 勘察的目的和任務(wù)

1)查明建筑場(chǎng)地各巖土層的成因、時(shí)代、地層結(jié)構(gòu)和均勻性以及特殊性巖土的性質(zhì)，查明基礎(chǔ)下軟弱和堅(jiān)硬地層分布，以及各巖土層的物理力學(xué)性質(zhì)。對(duì)于巖質(zhì)的地基和基坑工程，應(yīng)查明巖石堅(jiān)硬程度、巖體完整程度、基本質(zhì)量等級(jí)和風(fēng)化程度。

2)查明地下水類型、埋藏條件、補(bǔ)給及排泄條件、腐蝕性、初見及穩(wěn)定水位;提供季節(jié)變化幅度和各主要地層的滲透系數(shù);提供基坑開挖工程應(yīng)采取的地下水控制措施，當(dāng)采用降水控制措施時(shí)，分析評(píng)價(jià)降水對(duì)周圍環(huán)境的影響。

3)查明場(chǎng)地所存在的不良地質(zhì)條件并分析評(píng)價(jià)。

3 勘察的方法

本次詳細(xì)勘察采用綜合勘察方法進(jìn)行，包括:

1)現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)調(diào)查，收集區(qū)域地質(zhì)、構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)及地震等資料。

2)鉆探和現(xiàn)場(chǎng)土性鑒別。

3)標(biāo)準(zhǔn)貫入、重型動(dòng)力觸探等原位測(cè)試。

4)采取土樣、水樣作室內(nèi)試驗(yàn)。

5)鉆孔波速測(cè)試等物探工作。

4 勘查結(jié)果

4.1 場(chǎng)地巖土層分布及評(píng)價(jià)

①層雜填土:分布于整個(gè)場(chǎng)地地表，層厚0.5 m～6.7 m，雜色，為黏性土夾碎磚瓦、碎石、灰渣及有機(jī)物等，硬質(zhì)含量約10% ～30%，分布不均勻，堆填時(shí)間約30年，密實(shí)度不一，大多結(jié)構(gòu)松散。高壓縮性。不宜作為擬建建筑物的天然地基持力層，應(yīng)予以清除。

②層淤泥:局部分布，位于雜填土層之下，層厚0.5 m～2.5 m。灰黑、黑色，流塑狀態(tài)，飽和，主要成分為黏性土及細(xì)砂，含大量有機(jī)質(zhì)，味腥臭。高壓縮性。不宜作為擬建建筑物的天然地基持力層，應(yīng)予以清除。

③層黏土:局部分布，位于雜填土層、淤泥層之下，黃褐色，灰黃、灰色，土質(zhì)細(xì)膩，無搖振反應(yīng)，切面有光澤，黏性強(qiáng)，干強(qiáng)度高，韌性高?？勺鳛榈蛯踊蚨鄬咏ㄖA(chǔ)天然地基。

④層粉質(zhì)黏土:場(chǎng)地大部分區(qū)域均有分布，位于雜填土、淤泥層、黏土層之下。黃褐色，含少量細(xì)粉砂顆粒、云母片，無搖振反應(yīng)，切面稍光澤，干強(qiáng)度中等，韌性中等?？勺鳛榈蛯踊蚨鄬咏ㄖA(chǔ)天然地基。

⑤層粉土:局部分布，位于粉質(zhì)黏土層之下，層厚0.2 m～21.8 m，黃褐色，松散，稍濕～濕，搖振反應(yīng)迅速，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，含較多砂粒，為砂質(zhì)粉土。高壓縮性。不宜作為擬建建筑物的天然地基持力層。若局部地段構(gòu)成下臥軟弱層，應(yīng)進(jìn)行地基處理。

⑥層細(xì)砂:呈不規(guī)則透鏡體局部分布于卵石層之上，層厚0.3 m ～2.4 m，灰褐色，松散，濕，礦物成分以石英、長(zhǎng)石、云母為主，含少量黏性顆粒。高壓縮性。不宜作為擬建建筑物的天然地基持力層。若局部地段構(gòu)成下臥軟弱層，應(yīng)進(jìn)行地基處理。

⑦層卵石:褐、灰褐色，稍濕～濕，卵石含量50% ～70%左右，一般粒徑2 cm～5 cm，亞圓形，成分砂巖、石英砂巖、硅質(zhì)巖等，微風(fēng)化，質(zhì)硬，顆粒間充填圓礫、砂粒，分布不均勻。可作為天然地基持力層或復(fù)合地基樁端持力層。

⑧層含粉質(zhì)黏土卵石:局部分布，位于黏土、粉質(zhì)黏土、卵石層之下。粉質(zhì)黏土呈黃褐色，卵石呈褐、黃褐色。卵石直徑約2 cm～5 cm，含量約50% ～60%，卵石呈亞圓形，成分砂巖、石英砂巖、硅質(zhì)巖等，中等風(fēng)化。粉質(zhì)黏土呈軟～可塑狀態(tài)，干強(qiáng)度低，韌性低?？勺鳛樘烊坏鼗至踊驈?fù)合地基樁端持力層。

4.2 場(chǎng)地地下水條件及評(píng)價(jià)

場(chǎng)地地下水情況如下:

1)地表水:桂林市的區(qū)域水系為漓江，漓江為本區(qū)最大河流，水量充沛，大致由北往南穿過市區(qū)中部。據(jù)資料，漓江1998年6月24日洪水水位為近年最高洪水水位，在該場(chǎng)地東側(cè)漓江橋的高程為150.34 m。

2)地下水:本次勘察深度范圍內(nèi)的地下水為土層孔隙潛水，主要分布于卵石層中。勘察期間(2014年11月)為枯水季節(jié)，測(cè)得地下水初見水位埋深為7.17 m～8.36 m，靜止水位埋深為6.13 m ～6.48 m，靜止水位高程為143.69 m ～145.28 m。下部巖溶水承壓性水頭在混合土中。

場(chǎng)地地下水主要補(bǔ)給來源為大氣降水，場(chǎng)地位于漓江西岸約1 000 m，地下水補(bǔ)給來源充沛，水量豐富，場(chǎng)地的砂、卵石層為強(qiáng)透水層，地下水向漓江排泄，水位隨季節(jié)變化較大，水位年變幅為2 m～3 m。場(chǎng)地屬地下水逕流區(qū)，地下水自西向東流向漓江。

3)抗浮設(shè)防水位:按JGJ 72—2004高層建筑巖土工程勘察規(guī)程［2］，綜合場(chǎng)地的地面高程、地表水、地下水位及其變化幅度、補(bǔ)給排泄條件影響等，擬建場(chǎng)地地下室抗浮設(shè)防水位建議為148.3 m。

4)地下水和土對(duì)建筑材料腐蝕性評(píng)價(jià)。

表1 地下水侵蝕性分析

a.場(chǎng)地周邊無污染源，本次勘察在場(chǎng)地72號(hào)、146號(hào)鉆孔中取水試樣做水的侵蝕性分析試驗(yàn)，其指標(biāo)如表1所示。

本次勘察取80-1號(hào)，161-1號(hào)土試樣做土的侵蝕性分析試驗(yàn)，其指標(biāo)如表2所示。

表2 土侵蝕性分析

b.依據(jù)GB 50021—2001巖土工程勘察規(guī)范［3］中水和土的腐蝕性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，場(chǎng)地地下水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)以及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋有微腐蝕性。

5)抽水試驗(yàn)本次勘察選取139號(hào)鉆孔進(jìn)行抽水試驗(yàn)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，本場(chǎng)地卵石地層綜合滲透系數(shù)為0.5 cm/s。本場(chǎng)地主要土層為卵石層，大量抽排地下水易引起卵石層中細(xì)顆粒流失導(dǎo)致較大范圍地面塌陷等不良地質(zhì)現(xiàn)象，故不應(yīng)直接大規(guī)模抽排地下水，基坑開挖應(yīng)采取截水、降水、集水明排組合的措施進(jìn)行。

4.3 場(chǎng)地不良地質(zhì)條件評(píng)價(jià)

場(chǎng)地不良地質(zhì)現(xiàn)象主要是軟弱土層，隱伏土洞、地表塌陷等:

1)軟弱土層:場(chǎng)地地表分布有厚度較大的①層雜填土、②層淤泥，其土質(zhì)不均勻，強(qiáng)度低，雖在地下室開挖深度范圍內(nèi)，可全部挖除，但其存在對(duì)基坑邊坡穩(wěn)定性不利。

場(chǎng)地局部區(qū)域地基持力層范圍內(nèi)，有厚度較大的③層黏土、⑤層粉土、⑥層細(xì)砂，其強(qiáng)度低，工程性質(zhì)差，不能滿足擬建高層建筑物的地基承載力要求，設(shè)計(jì)和施工時(shí)應(yīng)注意。

2)隱伏土洞、地表塌陷:場(chǎng)地地貌單元為漓江Ⅰ級(jí)階地，場(chǎng)地覆蓋土層的塑性狀態(tài)、密實(shí)程度、組成物質(zhì)差異較大，均勻性差;局部區(qū)域軟弱土層分布范圍廣，厚度大;場(chǎng)地具備土洞、地表塌陷的形成和發(fā)育條件。在地下水變幅較大的情況下，可能誘發(fā)場(chǎng)地形成地表塌陷，進(jìn)而危害建筑物安全。場(chǎng)地南側(cè)約500 m處的龍船坪，其土層結(jié)構(gòu)與本場(chǎng)地相似，于1993年間因人工抽水引發(fā)多個(gè)大面積地表塌陷。

5 結(jié)論

1)巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)場(chǎng)地有部分會(huì)具備土洞、塌陷形成發(fā)育條件。局部地段充填厚度較大的軟弱土層，是場(chǎng)地的不穩(wěn)定的因素。

2)巖溶地區(qū)地下水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)及鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋的微腐蝕性。應(yīng)引起注意。

3)當(dāng)場(chǎng)地處于巖溶、土洞塌陷發(fā)育區(qū)，基坑大量抽水會(huì)產(chǎn)生地面沉降、土洞塌陷等重大問題。應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)工作。