关于在岩溶发育区进行岩溶专项勘察的论述

张建 张浩洋

【摘 要】岩溶发育地区往往地层种类多，区域地质构造复杂，地下水作用强烈，岩溶现象多、繁、杂，地质条件的不确定性很大，查明建筑场区内的岩溶现象对工程建设尤为重要。本文主要工程实例说明岩溶勘察的具体方法及对工程项目可行性的建议，以大连小窑湾国际商务区D区和E区地块勘察工程为例说明场岩溶专项岩土工程勘察工作方法。

【关键词】岩溶 地质构造 地下水

国内岩溶现象分布广泛，特征既有相似之处，又各有不同，本文以大连小窑湾国际商务区D区和E区地块勘察工程为例说明场岩溶专项岩土工程勘察工作方法。

1 前言

1.1 勘察目的、任务

勘察的目的是对建筑物场地的岩溶做出工程地质评价，对地基处理与加固、不良地质作用及地质灾害的防治方案提出建议和意见。

主要任务是查明建筑范围内地形、地貌及地质构造、地层结构、岩土工程特性；查明场地内岩溶的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度；查明地下水的埋藏条件，并判定地下水对建筑材料的腐蚀性；对场地和地基的地震效应做出评价。

1.2 拟建工程概述和特点

该项目场地位于大连小窑湾国际商务中心，包含D及E两个地块。其中，D地块面积为18.9419公顷， E地块面积为19.9889公顷，建筑物主要为商业住宅。

依据对场地的调查，本工程重要性等级为二级，场地等级二级，地基等级二级，综合评定岩土工程勘察等级为乙级。

1.3 勘察方法及勘察工作量

1.3.1工作布置

本次勘察共布钻孔568个，孔深要求：根据投标书及委托方的要求，钻孔进入连续中风化基岩8.0-10.0m。孔位、孔深及技术方法满足规范要求。

1.3.2勘察方法

（1）钻探方法：勘察使用XY—1A型钻机15台、DDP—100型汽车钻2台及配套设备投入外业工作。钻探过程中，采用冲击和回转方法钻进，第四系土层及全风化岩石采用无水干钻的钻进方法、套管护壁，对强风化和中风化岩石采用复合片钻头循环水钻进方法。

（2）原位测试：工作场地内原位测试采用的是标准贯入，在测试过程中严格保证落距、垂直度和重锤自由下落无阻力。对溶洞、岩溶裂隙中的充填物进行了标准贯入原位测试，以间接判断充填物的状态。

（3）岩土样采取：本次勘察对中风化白云质灰岩、中风化灰岩、中风化砂岩层分别取岩样6件。岩样利用钻探岩芯制作，现场人工采取，毛样尺寸满足试块加工要求。

（4）工程物探：采用高密度电法对本场地的岩溶钻孔进行了物探工作，高密度电法兼具电阻率剖面法与测深法的功能，野外测量装置采用温纳装置，电极数60根/排，最小隔离系数：16，供电电压180～360V，电极点距5m，探测深度30～40m。

（5）测量工作：本工程钻孔点的测放工作是执行《工程测量规范》（GB50026—2007），测量放点采用GPS，控制点为5i289：（X=4325409.972 ；Y=60838.483 ；H=8.494m），5i290：（X=4325412.523；Y=61286.44；H=7.409m），测量误差要求小于5cm，坐标系统为大连市城建坐标系，高程系统为1985国家高程基准。（详钻孔布置一览表）。

1.3.3勘察工作量

本次勘察，野外钻探工作21天，然后进行室内资料整理、编写报告，共完成了422个钻探孔，钻孔深度9.1—89.6米。

2 场地岩土体工程地质条件

2.1 地形、地貌

场地地貌为海漫滩及海积阶地地貌，海漫滩经人工回填过，场地标高3.71—24.65米，相对高差20.94米。

2.2 地质构造

工作区内断裂构造发育，有煤窑屯北西向断裂带，呈北西320°方向舒缓波状延伸，贯穿整个场地。断裂带倾向南西，倾角67°，破碎带宽10余米，其内充填有构造碎裂岩、构造角砾岩、挤压扁豆体及断层泥等。断裂东侧为桥头组石英砂岩、砂质板岩，柔皱发育。破碎带内主要由太原组砂、页岩受挤压破碎所组成。西侧为太原组砂岩及粉砂岩、页岩组成，层间柔皱发光，并发育有与主断面平行的小断层。

构造破碎带上覆Q4与Q3的地层，并没有错断。说明在近10万年以来本区没有断裂活动，属于非全新活动断裂。

另外，在煤窑屯北西向断裂带的西侧发育一条与其平行的又一条北西向断裂，赋存于太原组与甘井子组之间。其断层性质与煤窑屯北西向断裂带相同，都属于同一时代，同一方向的断层。断层走向320°∠30—50°之间。

2.3 各土层工程性质评价

本次勘察范围出露的各土层工程性质如下：

（1）素填土：结构松散，欠固结，压缩性大，强度低，为软弱土，属于特殊性岩土。（2）含碎石粘土：可塑状态，压缩性中等，强度中等，为中软土，属于混合土。（3）细砂：稍密—中密，压缩性中等，强度较低，属于中软土。（4）粗砂：中密，压缩性中等，强度中等，属于中软土。5）全风化白云质灰岩：可塑状态，压缩性中等，强度中等，为极软岩，属于特殊性岩土。（6）强风化白云质灰岩：岩芯呈碎块状，呈中密状态，压缩性低，强度较高，为软质岩，属于特殊性岩土。（7）中风化白云质灰岩：饱和单轴抗压强度30.15-39.73Mpa，节理裂隙较发育。（8）构造带：经野外鉴定和本地区经验，该层强度介于全风化砂岩和强风化砂岩之间，压缩性中等，属中硬土。（9）全风化砂岩：处于可塑状态，压缩性中等，强度中等，为极软岩，属于特殊性岩土。（10）强风化砂岩：岩芯呈碎块状，呈中密状态，压缩低，强度较高，为软质岩，属于特殊性岩土。（11）中风化砂岩：饱和单轴抗压强度7.65-13.28Mpa，节理裂隙较发育，强度高，属于较软岩。（12）全风化灰岩：处于可塑状态，压缩性中等，强度中等，为极软岩，属于特殊性岩土。（13）中风化灰岩：饱和单轴抗压强度15.34-22.18Mpa，节理裂隙较发育，强度较高，属于较软岩。（14）溶洞充填物：准贯入锤击数6-9击，处于可塑状态，压缩性中等，强度中等。

2.4 地下水情况

钻探期间，钻孔中采取水样经化验其腐蚀性为：受环境类型影响，水对混凝土结构的腐蚀性为微腐蚀；受地层渗透性影响，水对混凝土结构微腐蚀；水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性在长期浸水条件下为微腐蚀，在干湿交替条件下为中等腐蚀。

2.5 不良地质作用

场地内不存在岩土体崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷（岩溶塌陷、采矿塌陷）、地裂缝等不良地质作用。

2.6 岩溶发育情况

本次勘察布置钻孔568个，共完成钻孔422个，其中67个钻孔发现岩溶现象，岩溶发育情况百分比为15.8%。

3 岩溶地基稳定性评价

3.1 岩溶发育特点

场地局部地区见有岩溶现象，岩溶发育特点为：发育于灰岩、白云质灰岩中；岩溶现象以溶洞、岩溶裂隙为主，其连通性不好；多为浅层岩溶现象（埋藏深度以10-20米为主，极少数超过20米），但洞径小；其中多由粘土、碎石、含碎石粘土等密实物充填，极少数为空洞；溶洞以单体发育为主，少数呈窜洞出现，非溶洞群；局部见有间歇性水流，为海水入侵、潜水和基岩裂隙水共同作用的结果。

3.2岩溶地基稳定性评价

综合考虑地质构造、岩层产状、岩性和层厚、洞体形态及埋藏条件、顶板情况、充填情况、地下水、地震设防烈度等因素对地基稳定性的影响，对各存在岩溶现象的钻孔进行了稳定性评价，评定本场地的岩溶为一般发育。

4 建议

对于重要性等级为二级和三级工程，钻孔所见溶洞、岩溶裂隙被密实的沉淀物充填，其承载力特征值为160Kpa，且无水冲蚀的可能性，当采用浅基础时，可不考虑岩溶对地基稳定性的影响，可采取有效结构措施处理（选择有利于与上部结构共同工作），并可适应小范围变位、整体性好的基础型式，同时采取必要的结构加强措施。

以中风化灰岩、中风化白云质灰岩做持力层时，应充分考虑溶洞的不利影响，可采用钻孔灌注桩或墩穿过岩溶单体，坐落于完整岩石上；如采用桩基，须做一桩一孔勘察。

如采用筏板基础，可对开挖出露的溶洞采用混凝土浇筑即可；如采用独立柱基础，可对不稳定、裂隙发育、风化破碎的岩体进行注浆加固，埋藏较深的洞隙可通过钻孔灌注水泥砂浆、混凝土、沥青及硅胶等以添堵溶洞，对局部突出的基岩可凿去设置褥垫（可采用炉渣、中砂、粗砂、土夹石等材料），以调整地基不均匀沉降。

根据野外观测及前期工程抽水试验结果，该场地地下水量较大，水位受潮汐的影响明显，对工程施工的影响大，建议设置长期水文观测孔，以精确确定长期水位变幅。

由于本场地下部盐滩咸水—半咸水侵蚀导致电流低阻屏蔽层，供电电流无法通过此层向深部传导，仪器无法采取深部真实电参数，所以分辨不出基岩里是否发育“溶洞”影像，依据方法试验结果表明利用高密度电法解决不了该本场地地下“岩溶”分布情况。