巖溶地區(qū)工程勘察現(xiàn)場質(zhì)量控制探討★

曹聚鳳 龍 舉

(1.貴州地質(zhì)工程勘察設(shè)計研究院，貴州 貴陽 550081； 2.貴州省地礦局111地質(zhì)大隊，貴州 貴陽 550081)

0 引言

我國的可溶巖分布面積占國土面積的1/3以上[1]，而貴州是最集中、最典型、最復(fù)雜的一個區(qū)域，碳酸鹽巖分布面積占全省總面積的71.7%[2]。隨著城鎮(zhèn)化的快速推進，城市建設(shè)都得到了前所未有的發(fā)展，建設(shè)用地問題非常突出，很多建筑物都不得不修建在強巖溶場地之上。

巖溶地區(qū)就區(qū)域而言，巖溶的發(fā)育規(guī)模、發(fā)育深度和發(fā)育方向是有一定規(guī)律可尋的，可以通過鉆探、物探和地質(zhì)調(diào)繪等手段對其進行區(qū)域性的確定；但是在工程建設(shè)中，需要對某一點或某個樁位的巖溶發(fā)育情況，特別是巖溶的橫向發(fā)育情況進行查明時，巖溶的發(fā)育規(guī)律就變得無規(guī)律可尋了，這也正是巖溶勘察的難點之所在。本文主要針對巖溶地區(qū)工程勘察中工程測量、鉆探工作量布置和鉆孔深度控制等幾個影響勘察質(zhì)量的幾個關(guān)鍵問題進行分析與探討。

1 勘探點位測設(shè)

巖溶地區(qū)地質(zhì)條件非常復(fù)雜，主要表現(xiàn)為巖面起伏大、巖溶發(fā)育，相鄰鉆孔間所揭露的地質(zhì)情況都可能存在較大差異，因此鉆孔定位不準(zhǔn)確是巖溶場地巖土工程勘察致命的質(zhì)量問題。

1.1 規(guī)范要求[3]

1)在陸地上，初勘階段勘探點的平面位置測設(shè)精度要求控制在0～0.50 m，高程允許偏差為±0.10 m；詳勘階段勘探點的平面位置測設(shè)精度要求控制在0～0.25 m，高程允許偏差為±0.05 m。

2)在水域上，初勘階段勘探點的平面位置測設(shè)精度要求控制在0～2.0 m，高程允許偏差為±0.20 m；詳勘階段勘探點的平面位置測設(shè)精度要求控制在0～1.0 m，高程允許偏差為±0.10 m。

1.2 存在的主要問題

1)房屋建筑工程(特別是房地產(chǎn)開發(fā)項目)的勘察項目都有一個共性，工期要求特別緊，能分給巖土工程勘察的工期少之又少。

2)巖溶地區(qū)的巖土工程勘察布孔原則一般為“一樁一孔”，鉆孔密度非常大。

3)為了滿足業(yè)主的工期要求，常常會出現(xiàn)一個小范圍內(nèi)存在多臺，甚至上十臺鉆機在同時施工。測量人員對鉆孔進行測設(shè)定位后，在鉆探施工過程中，由于人員走動、鉆機移動、鉆桿堆放、水管鋪設(shè)等原因，導(dǎo)致鉆孔定位標(biāo)識移位或者消失。如果鉆孔的定位標(biāo)識消失了，進行補測僅僅只是增加了測設(shè)工作的時間成本和經(jīng)濟成本；但是如果鉆孔的定位標(biāo)識移位了，那么鉆孔揭露的地質(zhì)情況無法代表基礎(chǔ)所在位置的地質(zhì)情況，將會對后期基礎(chǔ)施工，甚至是上部結(jié)構(gòu)埋下安全隱患。

1.3 分析與探討

針對上述存在的問題，通常是通過以下幾種方式進行孔位復(fù)核：

1)傳統(tǒng)復(fù)核方式：現(xiàn)場技術(shù)人員根據(jù)鉆孔布置圖，采用皮尺對孔位進行復(fù)核。針對存在疑慮的點位，采用測量儀器對該點位進行復(fù)核。該方法在孔位復(fù)核過程中能起到一定的積極作用，但其效率低、精度差。

2)基于北斗云定位系統(tǒng)的鉆孔復(fù)核方式：現(xiàn)場技術(shù)人員在手機終端安裝北斗云APP，采用便攜式定位儀即可對鉆孔坐標(biāo)進行復(fù)核。該方法方便、快捷、經(jīng)濟，且精度能滿足規(guī)范要求。

2 鉆探工作量的布置

2.1 規(guī)范要求[4-6]

1)GB 50021—2001巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)第5.1.5條規(guī)定：詳細勘察勘探點間距復(fù)雜地基不應(yīng)大于10 m～15 m，中等復(fù)雜地基不應(yīng)大于15 m～30 m，簡單地基不應(yīng)大于30 m～50 m；條件復(fù)雜時每個獨立基礎(chǔ)均應(yīng)布置勘探點。

2)DBJ/T 45—066—2018廣西壯族自治區(qū)巖土工程勘察規(guī)范第11.2.6條規(guī)定：詳細勘察勘探點間距復(fù)雜地基為8 m～15 m，中等復(fù)雜地基為15 m～20 m，簡單地基為20 m～25 m；異常地段加密勘探點；對一柱一樁基礎(chǔ)，應(yīng)每柱布置勘探點。

3)DBJ 52/T046—2018貴州省建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范第7.2.3條規(guī)定：當(dāng)預(yù)估基底面積A≤2 m2時布置1個鉆孔，A>2 m2時布置2個鉆孔。針對巖溶強發(fā)育地段，A>2 m2時，對采用機械成孔的樁基，應(yīng)在上述鉆孔基礎(chǔ)上增加不宜少于2個鉆孔。

2.2 存在的主要問題

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展、施工技術(shù)得到了快速進步，機械成孔施工工藝在巖溶地區(qū)進行了大量的應(yīng)用。但是與傳統(tǒng)的人工挖孔樁相比，機械成孔樁勘察技術(shù)人員無法下孔驗槽，成孔后的也無法采用釬探等對樁端持力層的完整性進行檢驗。由于巖溶地區(qū)地質(zhì)條件非常復(fù)雜，采用機械成孔施工工藝時，一樁一鉆孔的勘察方式顯然很難查明樁側(cè)及樁底的巖溶發(fā)育情況，這將為擬建工程埋下較大安全隱患。

2.3 分析與探討

針對上述存在的問題，勘察技術(shù)人員可通過以下幾種方式來規(guī)避地質(zhì)復(fù)雜性帶來的風(fēng)險，確保擬建建筑的工程質(zhì)量：

1)鉆探：先采取“一樁一鉆孔”的布孔方式進行勘察。如果場地屬于巖溶強發(fā)育地段，基礎(chǔ)形式為機械成孔的大直徑樁時，每樁至少布置3個鉆探孔；當(dāng)基底面積A>2 m2時，每樁不宜少于4個鉆孔。在樁位上增加鉆孔數(shù)量，能有效的提高樁端持力層完整性判斷的準(zhǔn)確性，但是仍然無法彌補鉆探“一孔之見”缺點。

2)鉆探與管波探測技術(shù)相結(jié)合法：管波探測法是在鉆孔內(nèi)利用管波在波阻抗變化處產(chǎn)生的反射波的變化來確定周圍地層是否存在異常區(qū)。該方法在半徑2 m范圍內(nèi)能分辨出大于0.3 m的異常區(qū)。管波探測技術(shù)與鉆探相結(jié)合，在鉆探取芯的基礎(chǔ)上拓展了鉆孔探測范圍，能有效的提高巖溶勘察的質(zhì)量。

3)物探驗槽法：針對機械成孔樁勘察技術(shù)人員無法下孔驗槽，成孔后的也無法采用釬探等傳統(tǒng)方法對樁端持力層的完整性進行檢驗的問題，可以采用樁底溶洞探測技術(shù)來解決這一難題，它是利用彈性波反射探測法對樁底一定范圍內(nèi)的巖溶、溶溝溶槽等不良地質(zhì)體進行探測，從而根據(jù)反射回波評價樁端持力層的完整性。

3 鉆探深度的控制

3.1 規(guī)范要求[4-6]

1)綜合GB 50021—2001巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)第4.1.18條、第4.9.4條、第5.1.5條和第5.1.6條，對于大直徑樁，勘探孔深度應(yīng)進入預(yù)計樁底面以下3d～5d(d為樁徑)且不小于5 m，并穿過溶洞、破碎帶，到達穩(wěn)定地層，當(dāng)相鄰樁基底的巖面起伏較大時，應(yīng)適當(dāng)加大鉆探深度。

2)DBJ/T 45—066—2018廣西壯族自治區(qū)巖土工程勘察規(guī)范第11.2.7條規(guī)定：對于大直徑樁，勘探深度應(yīng)進入樁底面以下不小于3倍樁徑且不小于5 m，當(dāng)相鄰樁底的基巖面起伏較大時，應(yīng)適當(dāng)加大鉆探深度。

3)DBJ 52/T046—2018貴州省建筑巖土工程技術(shù)規(guī)范第7.2.3條規(guī)定：控制性鉆孔最大孔深以查明溶洞空間分布為目的，不做具體限制；一般性鉆孔用以查明地基的建筑條件，孔深宜進入持力層3d～5d(d為基礎(chǔ)短邊寬度或樁底面直徑)，當(dāng)鉆探深度范圍內(nèi)遇見溶洞時，應(yīng)鉆穿溶洞，進入洞底持力層，并滿足上述持力層厚度要求。

3.2 存在的主要問題

1)在巖溶地區(qū)開展勘察工作，業(yè)主方為了控制勘察成本，在鉆探深度上嚴格按照規(guī)范“進入樁底面以下不小于3倍～5倍樁徑且不小于5 m”的規(guī)定來進行控制，未留有任何富余。

2)巖溶區(qū)的地質(zhì)特點是巖溶發(fā)育、巖面起伏大；而鉆探的局限性是勘探范圍小，揭露的地質(zhì)情況是“一孔之見”。因此，由于巖面起伏、溶溝、溶槽、溶洞等地質(zhì)現(xiàn)象的存在，常常樁孔開挖過程中出現(xiàn)半巖半土的現(xiàn)象，在勘察報告建議的基底標(biāo)高處未能遇見完整基巖而需要繼續(xù)往下開挖尋找完整持力層，從而導(dǎo)致鉆探深度不足而需要補勘。

3.3 分析與探討

巖土工程是一門經(jīng)驗性的學(xué)科，不切合實際的精細化要求必將適得其反。在巖溶地區(qū)，特別是強巖溶區(qū)，為了避免樁基施工過程中的大量補勘，建議鉆探進入持力層的深度在滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上預(yù)留3 m～5 m的富余。

因地質(zhì)條件復(fù)雜超挖導(dǎo)致持力層鉆探深度不足的，樁孔均已形成。就機械成孔樁而言，樁孔無護壁，鉆機在孔口進行鉆探施工，安全風(fēng)險極高；鉆機打懸空鉆，鉆桿因無側(cè)限導(dǎo)致施工難度極大，甚至無法施工，且取鉆后難以再次進入原鉆探孔內(nèi)；如果將樁孔回填后再進行補勘，工期和成本大大增加。

巖土工程勘察的費用相對于整個建設(shè)項目的投資來說是非常小的一部分。補勘工作的施工難度、安全風(fēng)險、鉆探費用均很高，且施工工期長。因此在詳勘階段進入持力層的鉆探深度留有一定富余是很有必要的。

4 結(jié)語

1)就目前巖溶地區(qū)勘察現(xiàn)狀來看，主要的勘察手段還是傳統(tǒng)的鉆探。在巖溶地區(qū)，特別是機械成孔樁，用一個鉆探孔揭露的地質(zhì)資料來按“樁底面以下3倍～5倍樁徑且不小于5 m無溶洞”的標(biāo)準(zhǔn)進行樁基驗收，是存在著安全隱患的。巖溶地區(qū)的巖土工程勘察工作應(yīng)加快采用新技術(shù)新方法來攻克難題的步伐。

2)單一的勘察手段和傳統(tǒng)的樁孔檢驗方法已經(jīng)不能滿足現(xiàn)階段巖溶區(qū)的巖土工程勘察需求了，應(yīng)積極吸收新技術(shù)新方法與傳統(tǒng)方法進行綜合應(yīng)用和集成創(chuàng)新才能有效的提高巖溶地區(qū)的勘察質(zhì)量水平。

3)本文針對巖溶場地巖土工程勘察中勘探點位測設(shè)、鉆探工作量的布置、鉆探深度的控制等幾個常見的問題進行分析和探討，提出了初步的解決思路和方法，可供同行參考和討論。