設(shè)計(jì)、勘察、檢測(cè)規(guī)范在巖溶區(qū)樁基方面及矛盾與解決方法

1、設(shè)計(jì)、勘察、檢測(cè)規(guī)范在巖溶區(qū)樁基方面的矛盾與解決方法李學(xué)文 饒其榮（廣東省地質(zhì)物探工程勘察院，廣州 510800）摘 要：本文通過(guò)實(shí)例說(shuō)明了設(shè)計(jì)、勘察、檢測(cè)現(xiàn)行國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范、巖土工程勘察規(guī)范、建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范在巖溶區(qū)樁基方面出現(xiàn)的矛盾，介紹了巖溶區(qū)樁基勘察取得的成功經(jīng)驗(yàn)，提出了相應(yīng)的解決方法。關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)、勘察、檢測(cè)、規(guī)范、巖溶區(qū)、樁基、矛盾、解決方法0、引言據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)巖溶區(qū)總面積達(dá)363萬(wàn)平方千米，占國(guó)土面積的1/3以上1。而在廣東省內(nèi)，巖溶區(qū)，占我省面積的1/6。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、施工技術(shù)的進(jìn)步，越來(lái)越多的建設(shè)項(xiàng)目在巖溶區(qū)興建。巖溶區(qū)建設(shè)項(xiàng)目通常使用大口

2、徑崁巖樁基礎(chǔ)類(lèi)型，巖溶成為困擾建設(shè)方、設(shè)計(jì)方、勘察方和施工方的主要問(wèn)題之一?，F(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50007-2011）對(duì)規(guī)定嵌巖樁持力層做了明確規(guī)定2。現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001，2009版）對(duì)巖溶地區(qū)樁位巖溶勘察作了較為詳細(xì)的規(guī)定3?，F(xiàn)行國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（JGJ 1006-2003）中對(duì)樁底持力層的檢測(cè)也做了明確規(guī)定4。但在巖溶區(qū)，許多工程實(shí)例均表明三個(gè)規(guī)范存在矛盾之處。為了敘述的方便，本文后續(xù)將建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50007-2011）簡(jiǎn)稱(chēng)為設(shè)計(jì)規(guī)范、將巖土工程勘察規(guī)范（GB50021-2001，2009版）簡(jiǎn)稱(chēng)為勘察

3、規(guī)范、將建筑基樁檢測(cè)技術(shù)規(guī)范（JGJ 1006-2003）簡(jiǎn)稱(chēng)為檢測(cè)規(guī)范。1、現(xiàn)狀與實(shí)例設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定：“嵌巖灌注樁端以下3倍樁徑且不小于5m范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布，且在樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)巖體臨空面。”勘察規(guī)范對(duì)巖溶地區(qū)樁位巖溶勘察作了較為詳細(xì)的規(guī)定。規(guī)范以強(qiáng)制條文的形式規(guī)定，擬建工程場(chǎng)地或其附近存在對(duì)工程安全有影響的巖溶時(shí)，應(yīng)進(jìn)行巖溶勘察（條，P52）。當(dāng)采用大直徑嵌巖樁時(shí)，尚應(yīng)進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的樁基勘察（5.1.2條，P52）。巖溶勘察宜采用工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查、物探、鉆探等多種手段結(jié)合的方式進(jìn)行。勘察點(diǎn)應(yīng)逐樁布置，勘探深度應(yīng)不小于（樁）底面以下樁徑的3倍并不小于5米，當(dāng)相鄰樁底

4、的基巖起伏較大時(shí)應(yīng)適當(dāng)加深（5.1.6條，P52）。但是，執(zhí)行過(guò)程中 “勘察點(diǎn)應(yīng)逐樁布置”往往被片面理解成“一樁一孔”，并認(rèn)為一樁一孔包治百病。從而出現(xiàn)了許多問(wèn)題，或留下了許多隱患。檢測(cè)規(guī)范中規(guī)定的基樁檢測(cè)方法中，可以檢測(cè)持力層的僅有鉆芯法，并規(guī)定“對(duì)持力層的鉆探，每根受檢樁不應(yīng)少于一孔，且鉆探深度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求”。因此，執(zhí)行過(guò)程中往往只有一個(gè)鉆孔超出樁底面以下3倍樁徑?？偨Y(jié)上述規(guī)范條款，設(shè)計(jì)、勘察、檢測(cè)三規(guī)范在巖溶區(qū)樁基出現(xiàn)的矛盾表現(xiàn)為：設(shè)計(jì)規(guī)范要求樁端以下3倍樁徑且不小于5m范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布，且在樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)應(yīng)無(wú)巖體臨空面。但是，勘察規(guī)范中的“勘察點(diǎn)應(yīng)逐樁布置

5、”和檢測(cè)規(guī)范中“對(duì)持力層的鉆探，每根受檢樁不應(yīng)少于一孔”均無(wú)法滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。現(xiàn)在以幾個(gè)實(shí)例，說(shuō)明設(shè)計(jì)、勘察、檢測(cè)三規(guī)范在巖溶區(qū)樁基出現(xiàn)的矛盾。因涉及的問(wèn)題比較敏感，姑且隱去具體的工程名稱(chēng)。廣東某高速公路于1994年建成通車(chē)，其中某特大橋處于巖溶區(qū)，采用沖孔崁巖樁基礎(chǔ)。在運(yùn)營(yíng)約十年后，由于T型結(jié)構(gòu)存在基礎(chǔ)沉降不收斂，右幅主墩出現(xiàn)傾斜、橋面變形（見(jiàn)圖1），橋面最大垂直位移超過(guò)200mm，嚴(yán)重影響了營(yíng)運(yùn)安全?，F(xiàn)已拆除重建5。橋面下陷超過(guò)200mm圖1、橋面變形場(chǎng)景大連某高速公路的某座特大橋位于巖溶區(qū)，采用沖孔崁巖樁基礎(chǔ)，共有約400根樁?；A(chǔ)設(shè)計(jì)采用一樁一孔超前鉆探資料，樁端入巖2.5m。建設(shè)

6、期進(jìn)行樁基抽芯檢測(cè)，初期抽檢兩樁均發(fā)現(xiàn)樁端持力層中存在溶洞，存在安全隱患。為根除隱患，業(yè)主委托我院在建設(shè)期采用跨孔彈性波CT法進(jìn)行樁位巖溶勘察及安全性評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)有62根樁存在安全隱患。安全隱患主要是樁端持力層中存在溶洞（見(jiàn)圖2，樁L9-1），部分樁端未完全崁巖（見(jiàn)圖2，樁L9-1）。發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，已經(jīng)采用特殊的工法進(jìn)行加固處理，消除了隱患，于2009年中建成通車(chē)。加固處理雖耗時(shí)費(fèi)力，但取得了很好的效果。經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)營(yíng)、監(jiān)測(cè)，未發(fā)現(xiàn)墩臺(tái)沉降超標(biāo)等問(wèn)題。圖2、樁端持力層巖溶探測(cè)成果深圳某醫(yī)院場(chǎng)地位于巖溶區(qū)，一期沖孔樁33根，圖3為其中17#樁的鉆芯結(jié)果：17-1號(hào)鉆芯孔樁底1.97m發(fā)現(xiàn)土層、17-

7、2號(hào)鉆芯孔樁底為完整基巖、17-3號(hào)鉆芯孔在29.8929.47m段為碎巖，三個(gè)鉆孔同處一個(gè)基樁內(nèi)距離0.3-0.7m，巖芯差異懸殊。圖3 深圳某醫(yī)院沖孔樁17#樁的鉆芯結(jié)果上述項(xiàng)目的共同點(diǎn)是僅僅采用一樁一孔超前鉆探資料確定樁端高程。所幸的是，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后均已修正或正在修正，尚未釀成重大事故發(fā)生。但修正過(guò)程投入了大量資金，耗費(fèi)了大量時(shí)間。2、對(duì)規(guī)范的深層解讀其實(shí)，勘察規(guī)范在條文說(shuō)明的第207頁(yè)中對(duì)巖溶發(fā)育規(guī)律作了高度概括，“巖溶土洞是一種形態(tài)奇特、分布復(fù)雜的自然現(xiàn)象，宏觀上雖有發(fā)育規(guī)律，但在具體場(chǎng)地上，其分布和形態(tài)則是無(wú)常的”?！凹词挂恢豢?，有時(shí)還難以完全控制”。規(guī)范對(duì)樁位巖溶勘察方法作了明確

8、解釋?zhuān)安捎镁C合物探，用多種方法相互印證”。根據(jù)全國(guó)巖溶區(qū)勘察、施工的普遍經(jīng)驗(yàn)，僅僅采用一樁一孔超前鉆探資料確定樁端高程均不同程度地存在問(wèn)題與隱患。其概率與鉆孔見(jiàn)洞率、線巖溶率之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性。見(jiàn)洞率、線巖溶率越高，樁基持力層出現(xiàn)問(wèn)題的概率也越高。出現(xiàn)問(wèn)題后，需要增加大量的資金和時(shí)間進(jìn)行檢測(cè)、處理、加固，及加固效果評(píng)價(jià)。加固處理方法有限，效果不一定理想且難于評(píng)價(jià)，隱患也不一定就能完全根除?！耙粯抖嗫住庇秩绾文?，一樁多孔其實(shí)就是多個(gè)“一孔之見(jiàn)”的總和。巖溶形態(tài)復(fù)雜，一樁多孔往往也未能準(zhǔn)確揭露樁位巖溶發(fā)育情況。巖溶發(fā)育的復(fù)雜性也表明，檢測(cè)時(shí)對(duì)持力層的鉆探，僅規(guī)定每根受檢樁不應(yīng)少于一孔顯然不足。

9、3、樁位巖溶勘察的解決方案與實(shí)例經(jīng)過(guò)多年的研究，我們終于找到了樁位巖溶勘察的解決方案“一樁一孔一管波”。即在“一樁一孔”的基礎(chǔ)上輔以單孔管波探測(cè)?！耙粯兑豢滓还懿ā币呀?jīng)是一種行之有效的樁位巖溶勘察手段。管波探測(cè)法具有成果快速、異常易于識(shí)別、異常的地質(zhì)解釋具有唯一性、勘察成果可靠性高、探測(cè)巖溶分辨能力強(qiáng)、垂向探測(cè)精度高、儀器設(shè)備投資少、不受工作場(chǎng)地限制等特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。其應(yīng)用最終可縮短建設(shè)工期、節(jié)省建設(shè)投資，取得優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。管波探測(cè)法是一種孔中物探方法，主要用于巖溶探測(cè)（包括溶洞探測(cè)、裂隙探測(cè)、軟弱夾層探測(cè)等）。特別適用于大口徑嵌巖樁樁位的巖溶探測(cè)。由饒其榮、李學(xué)文在長(zhǎng)期從事巖溶勘察的

10、工作實(shí)踐中發(fā)明，于2006年獲得國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利（專(zhuān)利號(hào)：ZL200310112325.0）2007年被廣東省建設(shè)廳列入“廣東省建設(shè)行業(yè)科技成果推廣項(xiàng)目”。2004年至2006年，廣東省地質(zhì)局地質(zhì)科學(xué)研究基金資助了“管波探測(cè)法應(yīng)用研究”項(xiàng)目，項(xiàng)目開(kāi)展了管波探測(cè)的理論、管波對(duì)不良地質(zhì)體的探測(cè)有效性、有效探測(cè)半徑和技術(shù)方法的研究。研究項(xiàng)目獲2006年度廣東省科技成果二等獎(jiǎng)7。管波探測(cè)法有效探測(cè)直徑約2米，可分辨大于0.3米的孔旁溶洞、軟弱夾層，對(duì)溶洞的定位誤差小于0.3米，具有非常高的垂向探測(cè)精度。管波探測(cè)法是通過(guò)在樁位中心的一個(gè)勘察鉆孔中進(jìn)行探測(cè)，即可快速探明樁位范圍內(nèi)的巖溶、軟弱夾層及裂隙帶的發(fā)育

11、和分布情況，評(píng)價(jià)嵌巖樁持力層的完整性，為樁基設(shè)計(jì)提供直接依據(jù)，并可指導(dǎo)基樁施工。到2013年中，經(jīng)過(guò)近十年的不斷應(yīng)用與完善，已經(jīng)授權(quán)國(guó)內(nèi)多家勘察、設(shè)計(jì)單位使用，累計(jì)完成超過(guò)三萬(wàn)個(gè)樁位的探測(cè)，取得了優(yōu)秀的探測(cè)效果與良好的社會(huì)效益。應(yīng)用的行業(yè)包括高速公路、高速鐵路、軌道交通、高層建筑、市政工程等，應(yīng)用的地區(qū)包括廣東、廣西、湖南、江西、安徽、江蘇、山東、遼寧等。其中廣州軌道交通五號(hào)線曾經(jīng)完成約200個(gè)樁位的管波探測(cè)，于2009年底開(kāi)通，其巖土工程勘察獲得全國(guó)優(yōu)秀工程勘察一等獎(jiǎng)，管波探測(cè)是獲獎(jiǎng)項(xiàng)目中的主要亮點(diǎn)之一。其中廣（州）梧州高速公路河口至平臺(tái)段工程有4個(gè)合同段共660根樁位于巖溶區(qū)，應(yīng)用“一樁一

12、孔一管波”的方法進(jìn)行樁基勘察。實(shí)踐表明，管波探測(cè)法成果提供了樁基全斷面的溶洞發(fā)育情況，基本規(guī)避了樁底存在溶洞、樁基半邊崁巖等安全隱患，為樁基設(shè)計(jì)提供更可靠的地質(zhì)依據(jù)，指導(dǎo)了樁基施工。相對(duì)于一樁多孔的補(bǔ)勘，每樁節(jié)約勘察費(fèi)用約1.2萬(wàn)元，660根樁共節(jié)約勘察費(fèi)用約792萬(wàn)元、工期縮短約16個(gè)月。管波探測(cè)法的優(yōu)點(diǎn)明顯，在本項(xiàng)目中為業(yè)主創(chuàng)造了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和良好的社會(huì)效益，保證了樁基施工安全8。該項(xiàng)目獲得廣東省優(yōu)秀工程勘察二等獎(jiǎng)。樁位巖溶管波探測(cè)成果實(shí)例見(jiàn)圖4。圖4、廣梧高速公路管波探測(cè)成果實(shí)例4、結(jié)束語(yǔ)實(shí)踐說(shuō)明，巖溶區(qū)樁基勘察相關(guān)條款不能片面地理解為“一樁一孔”的鉆探。樁位巖溶應(yīng)該更多地采用鉆探與孔中物探相結(jié)合的方法予以查明。而檢測(cè)時(shí)對(duì)持力層的鉆探，應(yīng)該修改為每孔均超出樁端以下三倍樁徑，并不小于5.0m。對(duì)三規(guī)范的修改建議如下：1、設(shè)計(jì)規(guī)范應(yīng)該以強(qiáng)制條文的形式增加對(duì)巖溶區(qū)端承樁持力層的要求；2、勘察規(guī)范應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)巖溶區(qū)樁位勘察的要求，增加勘察方法及工作量；3、檢測(cè)規(guī)范應(yīng)以強(qiáng)制性條文規(guī)定，對(duì)巖溶區(qū)基樁持力層的鉆芯法檢測(cè)每孔均應(yīng)超出樁端以下三倍樁徑，并不小于5.0m。5、參考文獻(xiàn)1交通部西部交通建設(shè)科技項(xiàng)目簡(jiǎn)報(bào)（2007年第12期）；2建