巖溶地區(qū)基坑工程勘察的重點與難點分析

黃 玻

(南寧市勘測設(shè)計院集團(tuán)有限公司，廣西 南寧530000)

0 引 言

隨著社會的發(fā)展，國土空間的利用越來越精細(xì)化，地下空間的開發(fā)利用越來越受關(guān)注，伴隨著開發(fā)利用，基坑設(shè)計施工必不可少，巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)情況相對較復(fù)雜，進(jìn)而給基坑的設(shè)計施工帶來了許多難題和風(fēng)險，查明巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)情況，提出合理的設(shè)計參數(shù)和支護(hù)建議，正確地指導(dǎo)基坑的設(shè)計與施工，是巖土工程勘察工作的重點難點。

1 巖溶地區(qū)基坑勘察的目的

基坑勘察的目的主要為查明場地存在巖土層種類，判斷該類巖土層的依據(jù)，并提出各巖土層的相關(guān)參數(shù)、力學(xué)性質(zhì)等，同時提出場地水文情況，降水措施，對開挖后形成的邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性分析評價，查明場地內(nèi)不良地質(zhì)情況，對基坑工程的設(shè)計、施工等方案提出意見等。

2 巖溶地區(qū)的基坑勘察重點

2.1 查明場地巖土工程特性

以南寧市五象新區(qū)某工程為例，該項目巖土層主要為素填土①、礫質(zhì)黏性土②、黏土③、全風(fēng)化硅質(zhì)巖④、強(qiáng)巖溶化灰?guī)r⑤、弱巖溶化灰?guī)r⑥、溶洞⑦，巖土工程特性如下：

素填土①呈稍密-中密狀，各向異性，壓縮性中等，承載力一般，自穩(wěn)性較差；礫質(zhì)黏性土②呈硬塑狀態(tài)，承載力較高，厚度較大，分布穩(wěn)定，自穩(wěn)性較好；黏土③呈硬塑狀態(tài)，承載力較高，厚度較大，局部分布，自穩(wěn)性較好；全風(fēng)化硅質(zhì)巖④呈堅硬狀態(tài)，為較硬巖，承載力高，自穩(wěn)性一般；強(qiáng)巖溶化灰?guī)r⑤呈堅硬狀態(tài)，為較硬巖，承載力高，自穩(wěn)性較好；弱巖溶化灰?guī)r⑥呈堅硬狀態(tài)，為較硬巖，承載力高，自穩(wěn)性較好；溶洞⑦主要充填物為可塑狀～軟塑狀黏土、含礫黏土及碎石土，該充填物物理力學(xué)性質(zhì)較差，自穩(wěn)性較差。

2.2 水文地質(zhì)情況

當(dāng)?shù)厮那闆r：南寧市屬亞熱帶海洋氣候，夏雨冬干，節(jié)氣分明，年平均降水量1 298 mm，年蒸發(fā)量945 mm，每年雨季為5—9月。距本場地北側(cè)約1 500 m處存在流經(jīng)南寧最大的河流-邕江，是地表水和地下水的主要排泄通道。邕江歷史水文情況見表1。近年最高洪峰水位為77.42 m。

表1 洪水頻率、最高水位、最大流量、最大流速統(tǒng)計一覽表Tab.1 Statistics of flood frequencies，and maximum water levels and flow rates

場地水文情況：場地內(nèi)有3層地下水，即：①上層滯水；②孔隙潛水；③巖溶裂隙水。

勘察期間為旱季，施工期間無上層滯水，但在雨季，雨后尚可形成地下水?？紫稘撍x存于礫質(zhì)黏性土層中，巖溶裂隙水賦存于硅質(zhì)巖裂隙及灰?guī)r層的溶洞、裂隙中，地下水補(bǔ)給源主要來自地表積水下滲、上層滯水越流及場地外圍地下水側(cè)向徑流，地下水位、水質(zhì)、水量變化主要受季節(jié)氣候影響，動態(tài)相對穩(wěn)定；排泄方式主要為地下水側(cè)向徑流。

勘察時應(yīng)重點調(diào)查清楚各層水的穩(wěn)定水位，每層水位分別隔水測量，并查明年地下水位變化的幅度。

2.3 基坑設(shè)計方案意見

基坑支護(hù)形式主要有放坡、土釘墻、圍護(hù)墻深層攪拌混凝土、高壓旋噴樁、SMW工法、槽鋼鋼板樁、地下連續(xù)墻、重力式水泥土墻、排樁等，方案的選取主要考慮工程安全性、可行性、環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性等。該工程場地周邊均為市政道路，因該區(qū)域正在開發(fā)，市政路施工車輛頻繁進(jìn)出，基坑頂部荷載應(yīng)按不利考慮。以南寧市五象新區(qū)某工程為例，基坑支護(hù)建議見表2。

表2 基坑支護(hù)建議表Tab.2 Recommended foundation pit support

2.4 參數(shù)選取

參數(shù)的合理選取是決定基坑支護(hù)設(shè)計安全與經(jīng)濟(jì)的前提，選取參數(shù)時應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場原位測試數(shù)據(jù)和土工試驗數(shù)據(jù)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行合理選取。當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況不良時，應(yīng)進(jìn)行折減，確保工程安全性。

2.5 基坑邊坡穩(wěn)定性評價

通常情況下，巖質(zhì)基坑邊坡應(yīng)收集項目的巖體節(jié)理產(chǎn)狀等信息，可用赤平投影法分析，結(jié)合實際情況判斷該巖質(zhì)邊坡的穩(wěn)定情況；對土質(zhì)基坑邊坡可用圓弧滑動法分析，結(jié)合對應(yīng)的基坑安全等級系數(shù)，評判其穩(wěn)定性。進(jìn)行計算時，應(yīng)綜合考慮現(xiàn)場周邊環(huán)境荷載，結(jié)合現(xiàn)場巖土工程特性，選取有代表性的剖面進(jìn)行計算。

2.6 不良地質(zhì)調(diào)查

勘察時應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，應(yīng)重點調(diào)查不良地質(zhì)情況，如填土、膨脹土、溶洞、土洞等。

不良地質(zhì)是工程不穩(wěn)定的主要因素之一，特別是水源充沛的地區(qū)，在水的作用下，不良地質(zhì)容易造成基坑垮塌、坑底隆起或滲流破壞等。

3 巖溶地區(qū)基坑勘察難點

3.1 巖土工程性質(zhì)變化大

巖溶地區(qū)巖土工程性質(zhì)變化大，主要原因為受巖溶影響，部分區(qū)域巖土體溶蝕，導(dǎo)致巖土體力學(xué)性質(zhì)變差，受水文地質(zhì)或人類生產(chǎn)生活影響，可能形成溶洞、土洞或者巖溶塌陷，灰?guī)r巖面起伏變化大，勘察發(fā)現(xiàn)，巖溶地區(qū)的地層復(fù)雜多變，巖面落差大。

3.2 水文地質(zhì)調(diào)查困難

水是影響工程安全穩(wěn)定的最大因素，而目前勘察大多數(shù)水文地質(zhì)調(diào)查主要方法為測量鉆孔水位以及收集當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)資料，很少花費精力財力進(jìn)行抽水試驗或壓水試驗等，導(dǎo)致大多勘察報告所出具的水文資料不精確。同時，水文環(huán)境易受大氣降水、季節(jié)變化等影響，與勘察期間的實際水位有偏差，故調(diào)查時應(yīng)予綜合考慮。

3.3 施工過程中取芯難

巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況非常復(fù)雜，因此在進(jìn)行巖溶勘察時，僅靠傳統(tǒng)的鉆探方法難以得到滿意結(jié)果，特別是施工采取巖芯時，受工藝影響，如鉆探過程中采用送水回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，巖土體極易受到擾動，導(dǎo)致填土、硅質(zhì)巖、強(qiáng)巖溶化灰?guī)r等巖土體采取率低，現(xiàn)場技術(shù)員難以分辨，同時擾動巖土樣品對土工試驗的結(jié)果影響較大，從而影響參數(shù)的準(zhǔn)確性。

3.4 參數(shù)的準(zhǔn)確選取

參數(shù)的選取主要根據(jù)現(xiàn)場原位測試數(shù)據(jù)和土工試驗數(shù)據(jù)，結(jié)合當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗選取，但考慮到現(xiàn)場施工操作和土工試驗的人為誤差，巖溶地區(qū)的巖土性質(zhì)變化大，可能存在較多、較大的溶洞、土洞，勘察工作通常是以點帶面，無法完全探清軟弱土層的情況，導(dǎo)致土層信息不精準(zhǔn)，這種情況下，巖溶發(fā)育區(qū)域應(yīng)適當(dāng)加密鉆孔的布置，同時可采用物探等方式進(jìn)行輔助勘察。

4 結(jié) 語

巖土工程勘察是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要環(huán)節(jié)，巖土工程的勘察工作對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計施工的順利開展有著至關(guān)重要的作用，特別是水文地質(zhì)情況復(fù)雜的巖溶地區(qū)。該文總結(jié)了巖溶地區(qū)基坑勘察的重點難點，在實際工程勘察中應(yīng)引起注意，同時應(yīng)注意基坑周邊環(huán)境的調(diào)查，結(jié)合工程實際提出合理的巖土參數(shù)。