岩溶地区超前钻勘察实例阐述

蒋瑜

摘要：作为建筑工程桩基施工勘察阶段的一部分，超前钻对工程整体质量的提升具有关键性的作用。本文通过翁江新城一期12栋、13栋工程实例，并结合相关规范，分析岩溶发育区超前钻施工勘察的重要性，对确定桩型、桩端持力层及入岩判断、溶洞处理、成孔工艺和确保工程质量等方面起着重要的作用。

关键词：岩溶地区；超前钻；溶洞；桩基施工

1.引言

在岩溶地区，经常会遇到地质条件复杂的情况，溶洞、溶沟、溶隙、石芽等不良地质作用十分发育，基岩面埋深不一，起伏较大，无规律性等。而仅仅通过对场地进行详细勘察所获取的地质资料非常有限，如果处理不当，往往会留下质量隐患，有时会造成工期延后、浪费资金等不良后果。

部分业主对勘察方或设计方提出在桩基施工前做超前钻不予重视，认为已经做了详细勘察，勘察就已經结束了，没必要再做超前钻。其实，这是对岩土工程勘察阶段的分级、对施工勘察阶段做超前钻的重要性认识不足而造成的。

岩溶地区桩位超前钻勘察是工程勘察中的一个重要阶段，其钻探所获取的地层资料、溶洞发育情况及岩石试验抗压强度值等资料对桩基施工有重要的指导作用。

2.工程实例与结果

2.1工程概况

翁江新城一期12栋、13栋工程位于广东翁源县，建设二路西南侧，交通便利，拟建2幢23层高层住宅，地下室1层。现采用冲孔灌注桩基础，桩端持力层为微风化石灰岩，共布置钻孔95个，一桩一孔。

2.2勘察技术要求

（1）查明拟建建筑物的桩基持力层和基岩面的深度及变化情况。

（2）查明场地不良地质作用，主要是溶洞发育情况，并提出防治措施。

（3）提供桩基础计算有关参数建议值。

（4）所有钻孔均入完整微风化岩深度不少于5m。

（5）如遇特殊情况，需与设计单位及业主协商后方可更改勘探孔位置或深度。

23勘察方法

勘察方法以钻探为主要勘察手段，辅以泥浆护壁及套管护壁的施工工艺，开孔Φ127mm、终孔Φ91mm；控制性勘探孔采集岩石抗压样，全孔取芯，并对岩芯进行彩色数码拍照，各钻孔钻至基岩面和终孔时均由委托单位现场管理员丈量深度并鉴收。

2.4场地岩土体工程地质条件

（1）地形、地貌：场地地貌构为造剥蚀丘陵，地形起伏不大。

（2）地质构造：工作区内构造不发育，无明显断裂带通过。

（3）岩土体类型：

根据场地钻探资料，场地地基土层主要为：

第1层：第四系填土层（Q₄^ml），杂填土，杂色，稍湿，松散，主要成分为混凝土碎块及建筑垃圾，含少量黏性土及石英颗粒，层厚1.00m～3.10m；

第2层：第四系冲积层（Q₄^al），粉质黏土，红黄色，褐红色，砖红色，硬塑，局部可塑，黏粒为主，粉粒次之，黏性好，局部含少量石英颗粒，层厚0.70m-4.40m；

第3层：第四系残积层（Q₄^el），粉质黏土，褐黄色，褐红色，可塑状为主，局部软塑，黏粒为主，粉粒次之，土质均匀，刀切面光滑，黏性较好，底部夹少量风化基岩碎块，层厚2.30m-7.30m；

第4层：石炭系（C）微风化石灰岩，深灰色、灰黑色，隐晶质结构，中厚层构造，方解石脉发育，岩质较坚硬，局部裂隙发育，沿裂面有溶蚀现象，岩体较完整，岩芯多呈长柱状、少量块状，钻探至岩面处有漏水现象。灰岩岩面起伏较大，岩溶裂隙、溶洞发育。

（4）水文地质特征

①在场地内及周边未发现有地表水。

②场地内地下水主要赋存于灰岩岩溶裂隙中，补径排条件主要受地表降水和侧向含水层影响，灰岩溶洞裂隙中地下水属承压水，水量受洞隙大小及连通性控制，勘察期间地下水位埋深一般在1.30m～3.60m（现地面为基准），水文标高140.12m～141.88m，地下水位变化幅度较大，动态不稳定，场地环境类型属Ⅱ类，地层渗透性为B类。现场采取水样2件做工程水质分析，结果如下：地下水对混凝土结构具有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋有微腐蚀性。

（5）溶洞发育情况

溶洞、溶沟、裂隙发育程度是本场地主要不良工程地质现象，在进行钻探的95个钻孔中，其中有87个钻孔揭露有单个或者多个溶洞共250个，洞高在0.20m～22.00m，最大洞高达22.00m，洞顶板厚度0.10m～12.20m，钻孔见洞率达91.58%。多数溶洞充填软塑状粉质黏土和少量流塑状粉质黏土，并多数为串珠状溶洞，列举其中5个钻孔的溶洞发育情况（详见表1）。

表1反映出场地内溶洞、溶沟、石笋和石芽及其空隙较发育，且局部地段的岩面起伏变化大，为岩溶强发育区。钻探岩芯完整处呈柱状、短柱状，但裂隙、溶蚀发育处则破碎成碎块状，采芯率明显偏低，且可见强烈溶蚀，部分呈半边溶蚀状（半边岩）。所取岩样抗压强度多数为28.00MPa～86.70MPa。

2.5桩基施工建议

由于场地内岩面起伏大，地质条件较复杂，在钻（冲）孔桩基础施工时，以微风化灰岩④层作为桩端持力层，有溶洞发育的钻孔，建议桩端穿过溶洞顶部溶蚀裂隙发育岩石，以下部连续完整基岩为桩端持力层。针对溶洞较大的钻孔，建议对比溶洞层底标高较低的钻孔作为人岩标高，确保桩端入岩不小于1个D（D为桩径）。

由于场地内溶洞强发育，桩基施工时很可能遇到岩面倾斜或不均匀软硬层等情况。若冲桩至倾斜岩面或溶洞壁时应抛入片石、碎石，采用重锤轻打，避免出现斜孔、卡锤等事故。若岩质坚硬，抛石无效时，可采用勘察钻进将凸出岩钻孔取芯再冲桩。

根据超前钻资料提供的溶洞埋深、大小、填充物等内容，分析溶洞的连通性、有无地下暗河等。在冲穿溶洞顶板时不能太快，应采用低冲以防突然漏浆而塌孔埋钻、落距过大而断丝掉锤，亦可保证桩孔圆顺避免卡钻及后续施工顺利。若冲至大溶洞或相互有裂隙连通的小溶洞，则应抛填人石块、碎砖石、泥包，然后低锤密击，使碎砖石冲碎后填塞溶洞孔隙，堵塞泥浆串漏通道，同时向孔内补充泥浆，避免泥浆面下降过多而塌孔。而互相连通的特大溶洞，可向孔内抛入块石，然后用低标号砼灌满，待砼有一定强度后再行冲孔，亦可下钢护筒阻断溶洞连通性。

3.分析与评价

本次岩溶区超前钻施工勘察的目的是查明桩底下5m内有无溶洞，破碎带、软弱夹层等不良地质情况等，与《岩土工程勘察规范》（2009版）（GB50021-2001）5.1.2条，《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）10.2.13条相符。经分析95根桩位处所见的溶洞及石灰岩由于裂隙发育，岩石较破碎，给地下水流通和溶蚀创造了有利的条件；同时证实了场地内有多处岩溶，且无明显分布规律，故采用桩基础时，应进行专门的超前钻勘察工作。通过本次超前钻施工勘察，较准确地掌握了每根桩位溶洞的位置、大小、充填物情况，并可计算出各桩的桩长、桩底标高、岩深度等。根据以上资料，可以对桩基施工过程中可能出现的漏浆、塌孔等情况做好分析预测，并制定相应的处理方案，从而合理安排桩基施工进度计划。本次工程由于进行了较为准确的施工勘察，该项目桩基施工顺利，桩基质量经检测均满足设计要求。

总之，在桩基施工过程中，超前钻是不可或缺的重要阶段，对桩端持力层的性状及桩端位置（标高）、成孔工艺和确保工程质量等方面起着重要的作用。