探討基于不同巖溶發(fā)育地區(qū)不同的勘察技術(shù)

◎彭蛟龍

引言：巖溶發(fā)育地區(qū)，巖石強(qiáng)度的穩(wěn)定性相對(duì)較差，很難作為基礎(chǔ)為巖溶地區(qū)上層建筑物提供穩(wěn)定、可靠的支撐力，因此巖溶地區(qū)地質(zhì)勘察工作具有重要意義，可為后續(xù)的工程項(xiàng)目建設(shè)提供合理、科學(xué)的依據(jù)，以保證工程質(zhì)量。針對(duì)此，本文結(jié)合實(shí)際案例，探討分析巖溶地區(qū)勘察技術(shù)及注意事項(xiàng)。

一、巖溶地區(qū)地質(zhì)類型及勘察技術(shù)要點(diǎn)

1.巖溶地區(qū)地質(zhì)類型。由于巖溶隨時(shí)間的發(fā)育，其表面往往參差不齊、溝壑叢生，再通過地下水或者地表水的侵蝕，破壞了巖體的強(qiáng)度，隨著水流的動(dòng)力的變化，又會(huì)使得巖體產(chǎn)生不同程度的凹陷、開裂。為便于地質(zhì)勘察，根據(jù)巖體露出條件以及穩(wěn)定性，現(xiàn)將巖溶地區(qū)地質(zhì)分為以下幾種類型：（1）裸露型，這類巖體一般被土層以及少量植被覆蓋，巖體大部分裸露覆蓋在地表上，僅有很薄的土層。同時(shí)又可以分為石芽地基和溶洞地基，石芽地基大部分分布在山谷斜坡以河流谷坡上，因此基巖面起伏較大，會(huì)造成地表建筑物地基滑動(dòng)、不均勻凹陷等問題，給建筑工程造成困難。溶洞地基的穩(wěn)定性與巖溶性質(zhì)、表面結(jié)構(gòu)以及分布區(qū)域有關(guān)，溶洞頂板是溶洞地基安全的關(guān)鍵；（2）覆蓋型，碳酸鹽巖體之上覆蓋厚度達(dá)到十幾米到幾十米不等，規(guī)定30m 以上覆蓋層稱為深覆蓋層，30m 以下覆蓋層稱為淺覆蓋層。覆蓋層可以是各種類型的土層或是砂石層，對(duì)于保證這類地基穩(wěn)定需要考慮上部建筑物結(jié)構(gòu)以及下層巖體承載力的共同作用；（3）埋藏型，巖體位置較深，在埋藏型碳酸鹽巖體之上一般會(huì)覆蓋著其他非可溶性巖體，其厚度也不盡相同，埋藏型巖體作為地基穩(wěn)定性相對(duì)較高。

2.不同巖溶發(fā)育地區(qū)特點(diǎn)。

（1）補(bǔ)給區(qū)特點(diǎn)。針對(duì)地下水補(bǔ)給區(qū)而言，巖溶地貌主要囊括了溶蝕溝槽以及石牙、巖溶峰叢等地質(zhì)地貌，此外還有溶蝕落水洞等一系列的巖溶地貌環(huán)境。這些地區(qū)巖溶發(fā)育主要以垂向發(fā)育為主，并且相對(duì)密集。

（2）徑流區(qū)特點(diǎn)。對(duì)于徑流區(qū)而言，其巖溶發(fā)育主要以水平溶洞、暗河為主，并且分布相對(duì)集中。在局部匯水補(bǔ)給區(qū)域，巖溶發(fā)育主要以垂向落水洞為主，并且有溶隙發(fā)育現(xiàn)象。這些地下溶洞具有相互連通的特點(diǎn)。

（3）排泄區(qū)特點(diǎn)。在該地區(qū)，巖溶發(fā)育主要以盆地邊緣的暗河以及溶洞為主，此外還有盆地覆蓋型巖溶發(fā)育現(xiàn)象。具體勘察工作中，會(huì)發(fā)現(xiàn)規(guī)模相對(duì)較大的裸露暗河或者是溶洞現(xiàn)象，它們是地下水的集中排泄點(diǎn)。

二、巖溶地區(qū)地質(zhì)勘察技術(shù)要點(diǎn)

巖溶地區(qū)的勘察目的在于勘察巖溶的發(fā)育規(guī)律，確定對(duì)巖溶上層建筑物的影響，通過勘察巖溶的規(guī)模、形態(tài)、分布區(qū)域，非可溶性巖體厚度等條件對(duì)巖溶上層建筑場(chǎng)地的適宜性以及建筑物地基的穩(wěn)定性作出正確評(píng)價(jià)。

巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察與一般的工程地質(zhì)勘察不同，最顯著的特點(diǎn)是查明巖溶地區(qū)巖體結(jié)構(gòu)以及對(duì)其穩(wěn)定性或?qū)Φ孛娼ㄖ锟赡茉斐傻奈：M(jìn)行分析。一般來說巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察可以分為可行性研究勘察、初步勘察、詳細(xì)勘察等幾個(gè)步驟，根據(jù)勘察步驟的不同而選擇不同的勘察技術(shù)。

可行性研究勘察階段應(yīng)該首先確定巖溶地區(qū)地質(zhì)類型，查明巖溶發(fā)育基本情況，并對(duì)接下來的工程項(xiàng)目建筑的可行性作出判斷，根據(jù)勘察結(jié)果制定出巖溶未來形勢(shì)。

初步勘察階段應(yīng)該查明巖溶發(fā)育程度和規(guī)律，同時(shí)根據(jù)巖溶洞隙發(fā)育、地表凹陷程度對(duì)該地區(qū)進(jìn)行建筑適宜性分區(qū)。將采用工程地質(zhì)測(cè)繪和綜合物探勘察方法進(jìn)行勘察，對(duì)于物探異常地段，應(yīng)用鉆探進(jìn)行驗(yàn)證核實(shí)，根據(jù)工程實(shí)際將鉆探孔深穿過巖溶帶，以確保勘察結(jié)果的嚴(yán)謹(jǐn)性。

詳細(xì)勘察階段應(yīng)該查明建筑物范圍內(nèi)對(duì)建筑物產(chǎn)生影響的各種巖溶洞隙的位置、狀態(tài)、埋深、洞內(nèi)填充物狀態(tài)以及地下水或地表水動(dòng)力等條件對(duì)建筑物基礎(chǔ)的穩(wěn)定性作出詳細(xì)勘察評(píng)價(jià)。

三、巖溶地區(qū)主要地質(zhì)勘察技術(shù)

1.鉆探。鉆探技術(shù)為原位測(cè)試、土工試驗(yàn)及各種地球物理勘探工作提供便利，如進(jìn)行電磁波透視、井中攝像等。鉆孔布置原則：（1）鉆孔平面布置、孔深應(yīng)根據(jù)勘察階段，結(jié)合物探、水文地質(zhì)要求確定，滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；（2）鉆探應(yīng)盡可能提高鉆孔利用率；（3）巖溶區(qū)鉆探應(yīng)根據(jù)需要進(jìn)行土工試驗(yàn)取樣和原位測(cè)試，充分了解巖、土體及溶洞的水文地質(zhì)、地質(zhì)性質(zhì)、變化規(guī)律等，為基坑、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工提供準(zhǔn)確巖土工程參數(shù)。

2.工程物探。適用于巖溶地區(qū)的常用物探方法有電阻率法、電磁法、地震法、探地雷達(dá)等。（1）電阻率法：以高密度電阻率法最為流行，該方法一般采用陣列式溫納裝置、小極距，能快速自動(dòng)采集、并調(diào)整間隔系數(shù)。巖溶地區(qū)勘察一般采用0。5～1m電極距，以準(zhǔn)確查明小巖溶及土洞、下伏基巖面起伏、斷裂破碎帶等。（2）電磁法：目前常用瞬變電磁法。利用趨膚效應(yīng)，高頻部分主要集中在地表附近，較低頻部分傳播到深處，對(duì)巖溶深度、范圍進(jìn)行探測(cè)。充水溶洞一般顯示為低阻，一次場(chǎng)電壓振幅值衰減慢，而空洞一般顯示為高阻，一次場(chǎng)電壓振幅值衰減快。（3）地震法：主要包括淺層地震法、瞬態(tài)瑞雷面波法及地震映像法。淺層地震法以巖土層彈性差異為物性前提，查明巖溶地區(qū)覆蓋層厚度、灰?guī)r深度、起伏、溶洞軟弱帶、溶蝕破碎帶范圍等。瞬態(tài)瑞雷面波法利用面波頻散曲線，反演計(jì)算各巖土層面波速度?？商綔y(cè)巖、土分界面的埋深、起伏及溶洞深度、大小。在巖溶地區(qū)界面起伏較大的情況下，不適用反射波或面波法，更適合地震映像法。（4）探地雷達(dá)：用高頻無線電波確定巖土層及溶洞分布規(guī)律，頻率范圍一般為10～109Hz，可探測(cè)巖土分界面及地下洞穴等。但該方法不適用于覆蓋層太厚的巖溶發(fā)育地區(qū)。

四、巖溶地區(qū)地質(zhì)勘察技術(shù)應(yīng)用分析

從事工程建設(shè)或施工活動(dòng)都是帶著必要的目的進(jìn)行的，本次針對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行的勘察工程施工也不例外，主要就是查明場(chǎng)地的地下地質(zhì)情況，為后續(xù)的建設(shè)工程施工做準(zhǔn)備，并對(duì)后續(xù)可能的工程建設(shè)的基礎(chǔ)部分提出相關(guān)的方案及措施。

1.工程概況。在我國西南地區(qū)，石灰?guī)r分布較為廣泛，在特定的地層結(jié)構(gòu)以及經(jīng)過地下水或地表水的長期作用，很容易形成巖溶現(xiàn)象。某建筑工程占地約8.5 萬m2，建筑類型多為高層住宅和小高層住宅和部分別墅住宅，場(chǎng)內(nèi)地質(zhì)條件較為復(fù)雜。

2.工程地質(zhì)條件。該地區(qū)屬于沉積地貌，為淤泥和潛水區(qū)段，為滿足施工建設(shè)條件，該地區(qū)經(jīng)過回填后規(guī)劃為本項(xiàng)目用地。因此，該地區(qū)上表面覆蓋著較厚的新近填土和原本沉積的淤泥類土層，這兩者對(duì)于建筑用地來說都屬于不良基礎(chǔ)。由于地質(zhì)條件的不利，土層的分布不均，故本項(xiàng)目只能選擇深基礎(chǔ)。通過可行性研究勘察揭露，該地區(qū)具有巖溶現(xiàn)象，對(duì)于深基礎(chǔ)的建立可能會(huì)造成不良影響。

3.勘察工作。本項(xiàng)目建筑規(guī)模較為龐大，且建筑類型多種多樣，加之地質(zhì)條件復(fù)雜，存在巖溶發(fā)育現(xiàn)象，要求勘察工作：（1）詳細(xì)查明該地區(qū)地形結(jié)構(gòu)；（2）準(zhǔn)確判斷巖溶發(fā)育分布、規(guī)模以及影響范圍，對(duì)于巖溶現(xiàn)象對(duì)后續(xù)施工建設(shè)可能造成的危害作出科學(xué)評(píng)價(jià)。本次勘察工作分為初步勘察和詳細(xì)勘察兩個(gè)階段進(jìn)行。

初步勘察工作采用工程地質(zhì)測(cè)繪和綜合物探勘察方法進(jìn)行勘察并用使網(wǎng)格狀布設(shè)，首先考慮到該地區(qū)具有填土層和淤泥的存在，在部分勘探孔檢測(cè)到巖溶洞隙后，這時(shí)勘察工作變得復(fù)雜起來，首要目的是查明巖溶發(fā)育分布、規(guī)模以及影響范圍。（1）所有勘察孔深度大幅度增加，以查明巖溶位置，確定巖溶分界；（2）同時(shí)對(duì)每一個(gè)勘探孔進(jìn)行對(duì)比，以掌握基礎(chǔ)層基本結(jié)構(gòu)，確定下一階段重點(diǎn)勘察層位置。

詳細(xì)勘察根據(jù)初步勘察的結(jié)果基礎(chǔ)上有針對(duì)性的進(jìn)行勘察，揭露巖溶依然以鉆探孔檢測(cè)為主。要求：（1）全面增加鉆探孔深度；（2）對(duì)于每一個(gè)勘探層采用多種方法測(cè)定，要求測(cè)定結(jié)果具備代表性；（3）勘探過程中注意巖溶洞隙上方土層，查明巖溶不穩(wěn)定地段；（4）對(duì)于巖芯和鉆進(jìn)情況做好記錄和鑒別，便于控制和分析。

本次初勘和詳勘工作共計(jì)完成鉆探孔250 個(gè)，近4000m 鉆探工作量，通過細(xì)致的勘察工作，對(duì)于該地區(qū)巖溶發(fā)育分布、規(guī)模以及影響范圍有了一定掌握。

五、加強(qiáng)巖溶地區(qū)地質(zhì)勘察工程質(zhì)量措施

1. 制定正確的勘察方案。在各勘察階段，應(yīng)制定適用于巖溶地區(qū)高層建筑的勘察方案，重點(diǎn)做好鉆孔平面布置、孔深、取樣、原位測(cè)試、室內(nèi)土工試驗(yàn)項(xiàng)目選取的布置和安排。為盡可能掌握巖溶地區(qū)高層建筑地層結(jié)構(gòu)變化，勘察點(diǎn)間距要小，一般為15～35m?？辈禳c(diǎn)深度要盡可能深，以查明基礎(chǔ)壓縮層。

2.嚴(yán)控勘察內(nèi)外業(yè)質(zhì)量。（1）嚴(yán)控測(cè)量放樣。①控制點(diǎn)復(fù)核：放樣前，應(yīng)安排不同的測(cè)量人員復(fù)核控制點(diǎn)。②坐標(biāo)復(fù)核：每次鉆孔測(cè)量放樣前，應(yīng)確保平面圖確認(rèn)無誤后方可將相關(guān)設(shè)計(jì)圖與地形圖進(jìn)行整合，以提取鉆孔坐標(biāo)和放樣。各階段應(yīng)認(rèn)真核對(duì)各類測(cè)量文件的鉆孔編號(hào)與坐標(biāo)X、Y 值，做好相關(guān)記錄。（2）嚴(yán)控鉆探與原位測(cè)試。①鉆孔位置有效性復(fù)核：對(duì)于樁基施工勘察的“一樁一孔”，鉆孔密度高、數(shù)量大，鉆孔定位標(biāo)識(shí)經(jīng)常發(fā)生移動(dòng)或丟失，鉆探期間技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)圖紙、RTK 或手機(jī)奧維地圖等動(dòng)態(tài)地圖，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行孔位復(fù)核，并簽字確認(rèn)。②孔口高程有效性復(fù)核：仔細(xì)區(qū)分高程系統(tǒng)為“1985 國家高程基準(zhǔn)”還是地方坐標(biāo)系。對(duì)各原因?qū)е峦汇@孔多次測(cè)量定位，尤其在施工勘察階段，鉆探前，須仔細(xì)復(fù)核孔口高程。③取樣、原位測(cè)試與編錄：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探揭露地質(zhì)情況，進(jìn)行編錄后形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)“隨鉆隨記”。應(yīng)盡可能采取溶洞充填物樣品。嚴(yán)格控制標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)及圓錐動(dòng)力觸探試驗(yàn)的質(zhì)量，杜絕鉆機(jī)作業(yè)人員造假行為。④鉆孔深度：現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要嚴(yán)格按照勘察大綱要求進(jìn)行收孔。⑤擺樣及留取數(shù)字影像：要求鉆機(jī)作業(yè)人員采用標(biāo)準(zhǔn)巖芯盒及時(shí)擺樣，提高擺樣質(zhì)量；應(yīng)用紙條注明巖土樣的進(jìn)尺段，宜以5m 為周期，標(biāo)注溶洞起始深度，并拍照留底。⑥合理安排原位測(cè)試，為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、基坑支護(hù)及施工提供準(zhǔn)確巖土工程參數(shù)。（3）嚴(yán)控土工試驗(yàn)及報(bào)告編寫。①土工試驗(yàn)：對(duì)于詳勘，土工試驗(yàn)與常規(guī)項(xiàng)目要求一致，但應(yīng)盡可能采取溶洞充填物樣品，測(cè)定相關(guān)土工參數(shù)。②報(bào)告編寫：技術(shù)負(fù)責(zé)人應(yīng)嚴(yán)格做好數(shù)據(jù)錄入，重點(diǎn)做好單孔、標(biāo)貫、取樣、分層數(shù)據(jù)。詳勘階段，應(yīng)著重反映基坑范圍內(nèi)巖土層工程性質(zhì)和溶洞發(fā)育。對(duì)于施工勘察階段，則應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注“一樁一孔”位置的準(zhǔn)確性和持力層深度、高程。

結(jié)束語：巖溶地區(qū)的巖土工程勘察工作一直以來都是一項(xiàng)重點(diǎn)、難點(diǎn)工作，雖然現(xiàn)在有較多對(duì)巖溶發(fā)育特殊地區(qū)的勘察技術(shù)手段及避讓或處理工程措施，但是也正因?yàn)閹r溶發(fā)育的不規(guī)律性，迫使在今后的勘察實(shí)踐過程中繼續(xù)對(duì)此種特殊地質(zhì)條件的勘察工作進(jìn)行更加深入的研究。