（江苏省有色金属华东地质勘查局805队，江苏南京210000）
摘要：在工程项目的建设中，岩土工程勘察是一项非常关键的工作，直接影响着工程的施工质量和施工安全。灰岩地区的地质条件非常复杂，岩溶、构造带发育，地下水资源丰富，对于桩基础的选型和施工影响巨大，应该得到足够的重视。本文从岩土工程勘察的角度，对灰岩地区浅层岩溶的形态特征进行了分析和论证，并研究了其对于桩基勘察深度的影响，希望能够为工程的建设提供相应的参考。
关键词：岩土工程勘察；灰岩；浅层岩溶；形态特征；桩基；勘察深度
前言
岩土工程勘察，主要是根据工程项目的建设需要，从不同勘察阶段出发，正确反映施工现场的工程地质条件及岩土体性态的影响，同时结合工程设计、施工条件以及地基处理等工程的具体要求，进行相应的技术性论证和评价，提交岩土工程问题及解决问题的建议和措施。在工程项目的建设中，岩土工程勘察工作是必须的，能够为项目的规划设计和施工提供切实有效的数据支持，保证工程的施工质量和施工安全，应该得到足够的重视。
1灰岩发育与岩溶地貌
灰岩是一种沉积岩，俗称石灰岩，其组分绝大部分为方解石，存在有碎屑结构和晶粒结构两种形态。由于石灰岩在水的侵蚀下会出现溶解的情况，因此其灰岩地区的地质条件非常复杂，土洞、岩溶、构造带发育，地下水丰富，对于工程项目基础的施工，尤其是桩基础的选型和施工质量有着不容忽视的影响，应该得到岩土工程勘察人员的重视。
岩溶，是指灰岩、白云岩等碳酸盐类岩石以及岩盐、石膏等可溶岩在机械作用以及水的侵蚀下，产生的各类地质作用和地质形态。岩溶地区存在着大量的土洞和溶洞等，而且很难发现，从而给工程的建设带来了很大的困难。考虑到岩土工程勘察中，钻探的深度一般在3～10m，浅层岩溶对于施工质量和施工安全的影响巨大，因此主要针对灰岩地区的浅层岩溶进行研究和讨论。
岩溶发育的基本条件包括：首先，必须存在碳酸盐类岩石、岩盐、石膏等可溶性岩层；其次，应该具备丰富的地表水或者地下水，同时水中富含二氧化碳，具有相应的溶解能力；然后，地表水必须具有下渗的途径，地下水则必须具备流动性。
2浅层岩溶发育的形态特征
所谓的浅层岩溶，是指基岩表面的溶沟、溶槽和溶芽部分，以及基岩面以下10cm左右的洞穴及溶隙发育等，其形态特征包括了以下两种形态：
2.1地表形态
地表形态指存在与基岩表面的岩溶发育，（1）在地表水的侵蚀作用下，于岩体表面溶蚀后，形成的石芽（锥状柱体），无数的石芽林立则称之为石林；（2）地表水在岩石表面侵蚀所形成的沟槽，若沟槽的长宽比小于5倍，则为溶沟，大于5倍则为溶槽；（3）在水的侵蚀作用下，岩层塌陷所形成的漏斗，以及塌陷后堆积物所形成的塌陷洼地；（4）作为地表水流入地下通道的落水洞，以及没有水流入的竖井等。
2.2地下形态
（1）水在岩层裂隙中运动，被侵蚀作用拓展的裂隙，称为溶隙；（2）地下水溶蚀所形成的地下孔洞，称为溶洞；（3）溶蚀作用下矿物质等滴落所形成的石笋、石柱等。
在岩土工程勘察中，大量灰岩地区的勘察报告表明，对于一些潜伏的浅层岩溶形态，一般都定性为“溶洞”，洞体高度多在10m以内，顶板厚度从数公分到数米不等。而实际上，在岩土工程勘察中，所提到的“溶洞”在很多时候仅仅是溶隙、溶槽等，并非真正意义上的溶洞。分析其原因，一方面，溶隙与溶沟的充填物比较简单，成本基本与第四系土层一致，而溶洞的充填物相对复杂，多是经地下河搬运后的沉积物；另一方面，溶隙和溶槽的顶板埋深并不固定，会随着基岩面起伏，高差大，裂隙宽度变化大，连通性差；溶洞受地下水的影响，顶板埋深变化小，高度的变化也比较下，连通性好。
这里通过例证的方式，对上述分析加以证明。在灰岩地区岩土工程勘察中，通常会采用钻探的方式，需要首先在岩面处下入相应的护壁套管，对岩层进行保护，然后结合回转岩芯钻进。不过在实际操作中，会出现套管下入深度小于未下套管前钻具接触的基岩面深度，但是对钻取的岩芯进行观察，发现其并没有缺陷，表明套管确实接触了岩面。简单来讲，就是在下管前后，基岩面出现了相应的高差，这个高差可能只有数厘米，也可能达到数米乃至数十米。对其原因进行分析，主要是在未下套管前，钻孔钻进了溶隙或者溶槽中，而套管自身的抗弯能力更强，只可能下到溶隙旁的岩石上，从而导致了相应的高差。如图1所示。
结合统计学的相关知识，高差现象出现的频率与区域的地层及岩性密切相关，构造越复杂、岩层倾角越抖，高差现象越普遍。在灰岩地区，之所有会出现这一现象，主要是受基岩面起伏变化的影响。因此，通常采用单位面积的溶沟、溶槽数量及基岩面埋深的均方差来表征基岩面的起伏程度。
3浅层岩溶发育对桩基勘察深度的影响
结合现行的《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37-2012）中的相关规范，在岩溶地区，嵌岩桩基础的施工，应该确保勘察孔深入到了预计嵌岩面以下3～5d（成为“n个d作法”），同时必须穿越溶洞和破碎带，到达相对稳定的地层。从字面意思分析，“n个d作法”的理论依据，是将钻孔所揭露的岩溶现象概化成为存在连续顶板的地下河模型。需要注意的是，这种概化模式并不符合多数事实，对于灰岩岩溶地区桩基勘察深度的确定，应该立足对岩溶规律的认识，而非“n个d作法”。对于岩土工程勘察人员而言，在对灰岩地区的浅层岩溶持力层进行勘察时，必须确保岩体的完整性，确保桩端能够切实进入完整的基岩层。
3.1实例分析
以某桥梁事故工程为例，分析浅层岩溶发育对于桩基勘察深度的影响。
该桥梁的设计桩径为2.2m，在桥梁的前期勘察阶段，对于单桩单孔的勘察深度，采用的是进入到完整灰岩中4d（d表示设计桩径），由此勘察所得到的结论是岩溶不发育。结合相应的勘察结论，施工单位按照设计对桩基础进行施工，而在施工完成后，对桩基进行了抽芯检测，检测结果表明，在桥梁的4号和5号主墩中，有超过一半的桩体持力层存在溶洞发育，洞内充填物为松散状卵石，顶板厚度在5cm～300cm之间，最大洞高17m。以旋喷加固的方式对基础进行加固，不仅极其消耗材料，而且还存在有冒浆问题。由于主墩问题一直得不到有效解决，桥梁整体搁置，造成了巨大的经济损失。
重新对工程岩溶发育情况进行分析，得出两个结论：（1）4号和5号主墩下的溶洞实际上是高倾角的溶隙和溶槽，因此并不能依照原本的模型指导进行勘察和设计施工。相关统计数据显示，在岩溶发育地区，预应力桩的断桩率达到了20%以上，不仅是因为桩体自身的抗弯矩较低，更多的是受溶隙的影响；（2）4号主墩两侧存在高差达到十米的溶沟凌空面，基础的稳固性难以保证。
3.2发展动态
从目前的发展情况看，在部分发达国家和地区，对于灰岩地区浅层岩溶形态的勘察，仅仅是针对某种岩溶率发育的下限深度进行查明，然后按照复合地基的方式，设置相应的钻孔桩或者井下风动冲击桩，作为承重，桩基深度设置在预定岩溶率的发育下限。相比较而言，这种思路将岩溶发育看做是一种随机现象，符合其发育的不规则性特点，即使部分桩体没有支承在完整的基岩上，对于地基整体也不会产生较大的影响，虽然是工程费用较高，但是符合岩溶地区复杂的发育规律，适用于经济发达的国家和地区。而从我国目前的发展情况看，冲孔桩是岩溶地区桩基础的最佳选择，但是其不仅存在处理困难、易掉锤的缺点，还容易引发土洞坍塌，而且桩体的垂直度也无法保证。对此，相关技术人员应该深入研究，对桩基础技术进行相应的改进和创新，确保其能够在灰岩地区岩溶发育的影响下得到有效应用。
4结语
总而言之，在灰岩地区，工程项目的建设难度较大，需要考虑浅层岩溶发育的影响。结合相应的岩土工程勘察数据，浅层岩溶发育的形态特征以溶隙和溶槽为主，溶洞较少，因此工程项目的建设不能单纯的以“n个d作法”进行指导，而应该把握岩体的完整性，分析浅层岩溶发育对于桩基勘察深度的影响，确保桩端能够深入到完整的基岩中，保证工程基础的稳定性和安全性。
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[4]黄万勇．略论灰岩地区岩土工程勘察[J]．中国科技投资，2013（A12）
论文作者:管箫
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年9月下
论文发表时间:2016/9/8
标签：岩溶论文; 岩土论文; 基岩论文; 地区论文; 桩基论文; 溶洞论文; 工程勘察论文; 《建筑建材装饰》2015年9月下论文;