巖土工程勘察注意問題探索
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摘要:通過對幾個巖土工程勘察案例的分析，從地下水、勘探點布置、勘察方式、鉆孔深度等方面，歸納了石灰巖地區進行巖土工程勘察易忽略的問題，并提出了具體的解決措施，從而提高巖土工程的勘察水平。
關鍵詞:巖土工程勘察，石灰巖，地下水，鉆探
0引言
在石灰巖地區，巖溶是一種相當普遍的不良地質作用，其宏觀上雖有發育規律，但在某一場地其分布和形態則是具有隨機性及無規律性。這一特點增大了勘察工作的難度，降低了勘察資料的準確性。在巖土工程勘察工作中應及時徹底查明巖溶分布及特征，確保建筑工程的施工及使用安全。
1工程案例
1．1某教學樓巖土工程勘察
該教學樓高4層，場區上覆土層為可塑～軟塑狀紅粘土，下伏基巖為石灰巖，基巖面埋深0．3m～10．0m，鉆探中未見溶洞。根據地層特征，該教學樓以石灰巖為持力層采用獨立柱基與樁基相結合的基礎形式，樁基采用人工挖孔樁。在挖孔施工階段，當地進入雨季，持續降雨導致地下水位上升至地面以下約2m處，施工無法繼續進行。施工單位采用大功率水泵抽排的方式來降低地下水位，效果不明顯，且在場區內形成了面積約30m2的塌陷區，因發現及時，對周邊建筑物未產生影響。停止抽排地下水后，塌陷漸告停止，人工挖孔樁亦變更為旋挖樁。對勘察報告進行分析發現，在詳勘階段對地下水的調查不夠全面，未查明氣候變化對地下水位的影響。經事后走訪調查，項目所在地附近存在地下暗河，詳勘階段未能查明也是一種失誤。
1．2某教學實驗樓巖土工程勘察
該實驗樓高5層，場區上覆土層為可塑～軟塑狀粘性土，下伏基巖為石灰巖，基巖面埋深4．5m～8．7m，僅一個鉆孔發現有溶洞。根據地層特征，該實驗樓可以粘性土為持力層采用筏板基礎或以石灰巖為基礎持力層采用樁基礎。由于該實驗樓位于山區某中學校園內，考慮到大型樁基設備進場困難及筏板基礎造價偏高等因素，最終采用人工挖孔樁的基礎形式，施工勘察擬采用釬探。在挖孔施工過程中，實驗樓西側中間區域大部分樁發現溶洞，通過鋼筋探底，溶洞垂直高度約1．5m～3．0m，且充填有軟塑～流塑狀粘土。施工方采取了抽排泥漿等多種措施，均未能解決該問題。后將實驗樓西側樁基礎變更為筏板基礎，已成孔部分采用素混凝土回填，問題才得以解決。對勘察報告進行分析發現，詳勘階段鉆孔間距雖然滿足國家規范和地方標準的要求，但其以點帶面，通過經驗推測得到的勘察資料仍具有一定的局限性。特別是對于石灰巖地區，復雜多變的巖溶發育情況常常會導致勘察資料與實際情況存在差別，造成工期延誤和成本增加。
1．3某政府高層安置小區施工勘察
該安置小區由7棟30層高樓組成，以石灰巖為持力層采用樁基礎，基巖面埋深約6．0m～14．5m，上覆土層為可塑～軟塑狀粘性土。施工勘察按照一樁一孔進行布孔，鉆孔位于樁心位置，鉆孔深度根據設計要求進行控制。在施工勘察鉆探過程中發現7號樓第30號樁位處存在土洞，土洞平面尺寸小于2m×2m，高度約7m，頂板厚度僅約為2．0m。為確保施工安全，采取了先對30號樁周圍樁基進行施工，并在30號樁位處鋪設長3m，寬2m，厚15mm鋼板的措施。在對29號樁進行旋挖施工的過程中，30號樁位處發生地面坍塌，因提前采取措施，旋挖機安全撤離，未造成設備傾覆、人員傷亡和財產損失。在樁基施工過程中發現，部分樁施工勘察基巖面埋置深度小于樁基施工基巖面埋置深度的情況，一般是由于鉆孔位于石芽、石柱或基巖面孤石上等原因產生的，若在施工勘察中是嚴格按照設計要求控制鉆孔深度，則會導致實際樁端以下完整基巖厚度不滿足設計要求，存在安全隱患。
從上述幾個實際的工程案例中可以發現，巖土工程勘察的準確性，直接關系到工程的安全、成本、質量和工期。在石灰巖地區進行巖土工程勘察應特別注意以下幾個方面。
2．1詳細查明地下水對工程建設的影響
除對各層地下水位進行有效觀測之外，還應對擬建場區及附近區域的地下暗河、落水洞、巖溶漏斗等進行走訪調查。在石灰巖地區，賦存于上覆土層中的地下水常通過巖溶漏斗、落水洞等通道與石灰巖中發育的溶洞、地下暗河等相通，受補給水量和排泄途徑的影響，巖溶水會隨之發生動態變化。在干旱季節未能觀測到地下水位，雨季則可能因地下水補給充足、地下水位上升、水壓增大而發生突涌，造成基坑垮塌、施工受阻，也可以造成樁基礎混凝土中水泥砂漿流失，形成斷樁。在巖土工程勘察工作中，勘察人員常常會忽略外部條件改變時引起的地下水位的動態變化對工程建設的影響，僅對上層滯水進行觀測和評價，使設計人員對基礎形式做出錯誤的選擇。上述案例1中，雨季地下水位猛漲且無法疏干，就是因為場區附近存在地下暗河，導致雨季來水量充沛。而地面產生塌陷除與持續大量抽排地下水有關之外，也與地下水沿溶洞和巖體裂隙流動，不斷帶走上覆土層中的土顆粒有關。
2．2勘探點布置應根據實際情況進行適當調整
詳勘階段鉆孔布置常根據國家規范和地方標準要求的鉆孔間距沿建筑物角點、邊線和軸線平均布置，鉆探過程中很少有勘察人員會對鉆孔間距和鉆孔數量進行調整。石灰巖地區不良地質現象在某一場地其分布和形態具有隨機性和無規律性，嚴格按照預先布置的勘探點鉆探施工，有時會因勘探點較少，勘探資料不足很難徹底查清其形態特征及分布情況，導致無法準確分析和評價其對建筑工程的施工和安全的影響。因此，必須結合現場勘探施工的具體情況，對勘探點間距和數量進行適當的調整。巖溶發育在宏觀上具有一定的規律性，對于有工程經驗表明該地區巖溶較發育的建設項目，應適當縮小勘探點間距，提高巖溶勘察的準確度。當遇到軟土、紅粘土等特殊性土層及土洞時應適當加密鉆孔，在巖面起伏較大和巖溶發育的地段、地下水異常的地段，也應適當加密或加深鉆孔。上述案例2中所處區域，項目經驗比較豐富，地下巖溶發育程度比較高，野外常見巖溶漏斗及落水洞等，但是詳勘階段勘探點間距仍然取國家規范以及地方標準要求的上限值，導致勘探點間距較大，勘探資料未能準確反映巖溶發育的實際情況，使得設計人員在基礎形式的選擇時出現失誤，導致工期延誤、成本增加。
2．3基礎形式宜優先采用天然地基，后采用樁基，慎用
人工挖孔樁對于輕型建筑物，在能滿足承載力和變形要求的前提下，宜優先采用上覆土層作為基礎持力層。若上覆土層為紅粘土，在滿足基礎埋深大于大氣影響急劇層深度的前提下，基礎宜淺埋，利用淺部硬殼層，并進行下臥層承載力的驗算，不能滿足承載力和變形要求時，再進行地基處理或采用樁基礎。采用樁基礎時，對于地下水埋深淺、水量大，或者外部環境引起的地下水位動態變化對工程建設影響較大的場地和巖溶較發育的場地，應慎用或不用人工挖孔樁。案例1中若直接采用機械樁，案例2中若直接采用天然地基或機械樁，則可以有效避免上述問題的發生。
2．4施工勘察方式宜優先采用鉆探
常用的施工勘察手段有鉆探和釬探。對于采用人工挖孔樁的建設項目，施工勘察以釬探為主，一般在開挖至滿足設計要求的樁端入巖深度后進行人工釬探。理論上這種施工方式是可行的，但實際施工中若遇到類似于案例1中地下水位猛漲、案例2中溶洞發育的情況，人工挖孔尚不能進行，釬探施工更無從談起。雖然采用鉆探的方式較釬探成本偏高，但隨著人工成本的增加，二者的差距也越來越小，且相對于釬探而言，采用鉆探的安全風險幾乎為0。因此，結合多年的工作經驗，筆者建議施工勘察首選鉆探。
2．5施工勘察階段應注意上覆土層中土洞和塌陷的發育情況
土洞與塌陷對工程的危害遠大于巖體中的洞隙，查明其分布尤為重要。對于有土洞和塌陷發育的地段，可采用靜力觸探、輕型動力觸探、小口徑鉆探等手段，詳細查明其分布。在施工勘察階段，由于有詳勘資料作為參考，勘察人員常常會忽略上覆土層，只關注基巖面和巖體中洞隙發育情況，甚至在鉆探過程中沒有旁站，把記錄工作交給不具備專業技術水平的工人。上述案例3中，若沒有重視土洞發育的可能，未采取有效的預防措施，則極有可能造成重大人員傷亡和財產損失。
2．6施工勘察階段應適當增大鉆孔深度
在滿足設計要求的情況下，應該適當的增大鉆孔深度，留有一定的富余量，如此可以有效地避免出現案例3中施工勘察基巖面埋置深度小于樁基施工基巖面埋置深度的現象，導致實際樁端以下完整基巖厚度不滿足設計要求的情況，有效規避了安全風險。
3結語
在石灰巖地區進行巖土工程勘察，具有復雜性和不確定性等特點，勘察手段以及勘察工作量的安排應該結合現場實際情況進行適當調整，不能一概而論。準確的勘察資料、合理的施工建議以及正確的基礎形式對降低工程風險，減少施工成本具有非常重要的意義。
參考文獻:
［1］GB50021—2001，巖土工程勘察規范(2009年版)［S］．
［2］GB50007—2011，建筑地基基礎設計規范［S］．
［3］JGJ79—2012，建筑地基處理技術規范［S］．
［4］工程地質手冊編委會．工程地質手冊［M］．第4版．北京:中國建筑工業出版社，2007．
作者：朱海亮 單位：中國海誠國際工程投資總院武漢輕工院
