摘要：通過(guò)對廠(chǎng)區構造穩定性和巖溶初勘研究，查明了巖溶發(fā)育地質(zhì)背景條件及其發(fā)育分布特性和規律，得出了場(chǎng)地構造是穩定的和巖溶是可以治理的結論，回答了建廠(chǎng)的可行性和適宜性?xún)纱箅y題。通過(guò)巖溶詳勘研究，對該廠(chǎng)區巖溶特性有了進(jìn)一步的認識，對巖溶地基給予了評價(jià)，提出了處理建議，取得了明顯的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益，并獲二○○○年國家金獎。

　　關(guān)鍵詞：巖溶 勘察 地基處理

　　1、引言

　　廣西平果鋁廠(chǎng)一期工程是國家“八五”重點(diǎn)工程，已經(jīng)建成投產(chǎn)，廠(chǎng)區面積達4km2.該一期工程廠(chǎng)區處在活動(dòng)性斷裂帶形成的構造復雜、巖溶發(fā)育的右江南岸巖溶準平原上，因而在建廠(chǎng)的可行性和適宜性上都存在過(guò)疑問(wèn)。因此一期工程一開(kāi)始就面臨兩大巖土勘察技術(shù)難題：一是場(chǎng)地構造穩定性問(wèn)題；二是場(chǎng)地巖溶地基能否處理。鑒于這兩大問(wèn)題在性質(zhì)上各有不同，因而采取了分二個(gè)階段進(jìn)行勘察研究。前一階段勘察結果表明：場(chǎng)地內的斷層自晚更新世以來(lái)沒(méi)有活動(dòng)，且破碎帶膠結情況較好（地震基本烈度為7度）。這個(gè)結論明確回答了建廠(chǎng)的可行性問(wèn)題，于是將工作重點(diǎn)轉入第二階段，即廠(chǎng)區巖溶問(wèn)題的研究與分析。

　　2、巖溶勘察研究的步驟及方法

　　2.1　研究步驟

　　廣西平果鋁廠(chǎng)一期工程廠(chǎng)區巖溶勘察研究工作主要分為初期、詳勘二大步。首先是在選址勘察和穩定性初勘的已有資料基礎上，進(jìn)行“巖溶初勘”，著(zhù)重查明巖溶發(fā)育的地質(zhì)背景條件及其發(fā)育分布的特性和規律，確定原則性的工程對策，解決建廠(chǎng)適宜性評價(jià)和治理戰略問(wèn)題。第二步進(jìn)行巖溶詳勘，具體解決各建設項目地基巖溶的評價(jià)和治理方法問(wèn)題。

　　2.2　研究方法

　　在各階段的巖溶勘察工作中，依據有關(guān)規范和國內已有資料及經(jīng)驗的基礎上，結合工程具體情況，實(shí)行了一套多種勘探測試技術(shù)相結合，宏觀(guān)研究與微觀(guān)研究相結合、生產(chǎn)與科研相結合，以及邊實(shí)踐邊總結邊充實(shí)邊改進(jìn)等求實(shí)的勘察工作方法，收到了良好效果。以巖溶初勘為例，進(jìn)行了大、中、小比例尺配套的綜合工程地質(zhì)測繪（1：2.5萬(wàn)，1：5千，1：2千）；多種物探；多種勘探（鉆探為主，輔以井槽探，鉆探中還進(jìn)行了孔內地下水位連續觀(guān)測）；多種室內試驗（如c14法測定溶洞充填物絕對年齡）等工作，從而對巖溶發(fā)育的特性和規律取得了較完整的認識。

　　3、巖溶初勘研究及其結論

　　3.1　區域巖溶發(fā)育的地質(zhì)背景

　　平果鋁廠(chǎng)位于廣西山字型構造前弧西冀外的北西向右江構造帶（右江系）中，發(fā)育有那豆復背斜、果化復向斜和大隆復背斜，兩個(gè)復背斜主要是由三迭系、二迭系、石炭系和泥盆系的碳酸鹽構成，形成低山～峰叢地貌。一期工程廠(chǎng)區所在的果化復向斜為三迭系下統的白云質(zhì)灰巖、白云巖，又存在高椅山傾伏向斜和局祥傾伏背斜兩個(gè)次一級構造單元。右江大斷裂在果化復向斜中通過(guò)，形成長(cháng)條形斷陷槽地～巖溶準平原地貌（簡(jiǎn)稱(chēng)溶原），按巖溶的埋藏條件分類(lèi)，屬裸露型巖溶。

　　3.1.1 新構造運動(dòng)與巖溶發(fā)育史

　　該區域從晚第三紀新構造運動(dòng)以來(lái)，地殼一直處于間歇性的上升運動(dòng)中，因此當地巖溶發(fā)育史又可分為高峰期、低峰期、準平原期、右江巖灘期和右江河床期等五個(gè)巖溶期。其中以右江巖灘期巖溶與一期工程建設關(guān)系密切。

　　3.1.2 區域水文地質(zhì)條件

　　該區域地處濕熱氣候區，年平均降水量1374.2mm，年蒸發(fā)量1572.6mm，平均氣溫21.08c°，極適合于巖溶發(fā)育。其地下水由大氣降水補給。低山～峰叢區是補給區，溶原區是徑流——排泄區，右江是泄水道。在枯水季節，地下水通過(guò)巖灘期地下水通道穿越溶原區直接泄入右江。但在雨季，峰叢區的巖溶水可以大量地在邊緣部沿著(zhù)準平原期巖溶通道以暗河出口或上升泉形式涌出地面，再沿溶原中的“干溝”流動(dòng)一段或長(cháng)或短距離后又與溶原區本身接受的降水—道沿落水洞或溶蝕裂隙下滲，再次轉化為地下徑流，再沿巖灘期暗河通道泄入右江，形成地面——地下——地面——地下多次轉化的徑流景觀(guān)。

　　溶原中的地下水主要是以管道流形式沿巖灘的巖溶通道存在和運動(dòng)。地面以下至右江巖灘期巖溶頂面為垂直巖溶帶，右江巖灘期巖溶以下為水平循環(huán)帶。長(cháng)期觀(guān)測獲得的水位年變化幅度達10米左右，豐水期高水位可接近地表。初勘期間有過(guò)遇到大雨后一天之內落水洞中水位從15米深度涌出地面的記錄，但不會(huì )發(fā)生右江水沿地下通道倒灌廠(chǎng)區的現象。

　　巖溶初期查明，當地巖溶發(fā)育的基本特點(diǎn)是受巖性、構造、地下水、右江（區域巖溶水排泄基面）和新構造運動(dòng)等因素的綜合控制，由于這些因素存在多種多樣的組合形態(tài)，才導致了復雜多樣的巖溶現象。

　　3.2 廠(chǎng)區巖溶發(fā)育的特性和規律

　　3.2.1構造控制作用明顯。受了強烈擠壓構造作用的白云質(zhì)灰巖構造裂隙極為發(fā)育，形成以溶蝕裂隙和溶槽為主的巖溶形態(tài)，落水洞和暗河通道也多呈不規則的裂隙狀形態(tài)。巖溶的平面發(fā)育方向與構造線(xiàn)方向密切相關(guān)。

　　3.2.2總的發(fā)育深度較淺。由于溶原區的地下巖溶屬右江巖灘期，而現代河床從右江巖灘期開(kāi)始下切深度不大，因此巖溶埋深僅在地面以下15～25米之間，其發(fā)育深度較淺。

　　3.2.3發(fā)育有小型淺層的樹(shù)枝狀暗河網(wǎng)。它具有規模小而數量多，并且連接或交匯的特點(diǎn)。其延伸方向明顯地受構造控制，由于主體構造大體平行右江，次要構造線(xiàn)方向大體垂直右江，因此暗河最終向右江排泄，但并非直線(xiàn)流向右江。作為暗河通道的洞體形態(tài)復雜多變，很不規則，多呈窄溝形，形態(tài)完整的水平溶洞不多，空間很大的“地下廳”或洞穴僅在高椅山4#暗河見(jiàn)到。

　　巖溶初勘認為，就總體而言廠(chǎng)區巖溶比較發(fā)育，形態(tài)復雜，又有小型暗河網(wǎng)分布等不利因素，但同時(shí)存在如下有利因素：

　　3.2.3.1巖溶形態(tài)一般規模較小，且埋藏較淺。在地基處理時(shí)不存在特殊困難，不會(huì )因此而大量增加處理投資或拖延工期。

　　3.2.3.2巖溶發(fā)育已處于相對穩定狀態(tài)。在工程使用年限內的新發(fā)展可以忽略不計，即現有巖溶發(fā)育并不危及建筑物的穩定性。

　　3.2.3.3 場(chǎng)地巖溶基本上屬裸露型，不存在覆蓋巖溶區的塌陷問(wèn)題和土洞問(wèn)題。

　　3.2.3.4巖溶發(fā)育的規律已經(jīng)基本掌握。暗河水流問(wèn)題及局部巖溶復雜區可以通過(guò)調整設計來(lái)避免，實(shí)在不能避免的亦有辦法解決。

　　3.3巖溶初勘結論和建議

　　巖溶初勘的基本結論是：廠(chǎng)區巖溶雖然發(fā)育，但都是可以處理的。就是說(shuō)，對這種巖溶的處理不會(huì )帶來(lái)難以解決的技術(shù)難題，也不會(huì )因此而導致大量增加工程造價(jià)或延長(cháng)工期等問(wèn)題。

　　根據巖溶初期結論，對設計的總圖布置提出了以下建議：

　　3.3.1 總圖平面布置上，應繞避將深基坑的建（構）筑物分布在主要暗河通道上，以免堵塞暗河通道。

　　3.3.2 總圖豎向設計應盡量避免深挖方，以避免揭露暗河。

　　3.3.3 在可能條件下，主要建筑物宜避免布在強溶區中，以減少地基處理量。

　　4、巖溶詳勘研究與地基處理建議

　　4.1廠(chǎng)區巖溶詳勘研究及巖溶特性認識的深化

　　通過(guò)系統的詳勘，進(jìn)一步查明廠(chǎng)區巖溶發(fā)育形態(tài)，主要有溶溝，溶槽、石芽、溶蝕孤石、溶蝕裂隙及溶洞。以電解車(chē)間為例，對773個(gè)鉆孔資料統計可以看到這些巖溶現象較普遍存在（見(jiàn)表1）。

　　電解車(chē)間鉆孔揭露巖溶現象統計表                     表1

　　這些巖溶現象，其分布與特征歸納起來(lái)有以下幾點(diǎn)：

　　4.1.1  地表溶溝、溶槽、石芽叢生，基巖面凹凸不平。

　　場(chǎng)地基巖裸露，象大片“石�！�，期間發(fā)育著(zhù)大小形態(tài)各異的裸露溶溝、溶槽和石芽，構成地表相對凹凸不平的雜亂景觀(guān)。在低凹處多填充有粘土或碎石，往往具有順層面、沿裂隙延伸的特點(diǎn)。

　　4.1.2 地下巖溶多被充填，空間形態(tài)較為復雜。

　　大量鉆探資料反映，在鉆孔內遇到的各類(lèi)巖溶現象大部分被粘性土充填，且充填物單一，局部夾極小量碎塊石。同時(shí)經(jīng)探井開(kāi)挖基坑驗證，充填粘性土的巖溶主要以溶蝕裂隙和張裂隙為主，也有不少溶蝕弧石被粘性土包裹著(zhù)。以電解車(chē)間701個(gè)鉆孔所遇巖溶充填情況列入表2：

　　電解車(chē)間巖溶充填情況                         表2

　　從統計數值可分析，這些被充填的巖溶與地表有較好的聯(lián)通，是由于地表水流和大氣降水垂直下滲將基巖表面覆蓋粘性土攜帶到巖溶中而形成的。

　　4.1.3 巖溶的垂直形態(tài)

　　巖溶在垂直方向上的表現，其發(fā)育程度與巖性、構造有關(guān)，形態(tài)以溶溝、溶槽、溶蝕裂隙為主，吻合于區域巖溶發(fā)育規律：即在可溶巖中發(fā)育強，沿斷層發(fā)育，順巖層層面發(fā)育。在可溶巖中發(fā)育強烈表現為在白云質(zhì)灰巖、灰巖中的巖溶數量比在構造巖中多；沿斷層發(fā)育表現出多在構造巖（主要為角礫巖）及受斷層影響形成的碎裂巖與圍巖的接觸處，往往形成了溶蝕帶；順巖層層面發(fā)育則表現在巖溶沿不同巖性的交接帶，沿層面走向延伸呈夾層狀展布，還有形成條帶狀、水平狀、拱狀的形態(tài)各異巖溶分布。

　　綜上所述，廠(chǎng)區范圍內地下巖溶總的特點(diǎn)是以淺部發(fā)育為主，以垂直形態(tài)多見(jiàn)。大量勘察數據表明，地面以下0～6m深度內巖溶發(fā)育，向下巖溶發(fā)育程度明顯減弱。如電解車(chē)間資料統計（見(jiàn)表3）：

　　電解車(chē)間巖溶發(fā)育情況                         表3

　　廠(chǎng)區內這些發(fā)育的巖溶雖然形態(tài)復雜，但從工程角度上說(shuō)，這些巖溶較易治理。根據統計資料，這些巖溶現象中以溶蝕孤石、溶溝、溶槽和溶蝕裂隙形態(tài)為主，占70.92%.從而使復雜的巖溶治理簡(jiǎn)化到集中淺部處理，為地基基礎設計及處理提供了可靠的依據和較為有利的條件。就巖石的地基而言，其力學(xué)性質(zhì)指標及承載力是足夠的，只是因為有了斷層、巖溶的存在才破壞了巖體的完整，影響建筑物的安全。這些淺表巖溶，大多可直接處理。因其可見(jiàn)度高，只需使巖溶化巖體與完整基巖連成一個(gè)牢固的整體。所以從工程角度上講，可以避免大規模處理的昂貴費用及難度，達到安全可靠的目的。

　　4.2廠(chǎng)區巖溶地基處理

　　根據巖溶詳勘的深化認識，對設計的地基處理提出以下建議：

　　4.2.1 一般處理原則

　　4.2.1.1 基礎下有巖溶發(fā)育的地基，當設計要求進(jìn)行處理后，可按“地基為巖層”看待，并充分利用基巖的承載力。

　　4.2.1.2對巖溶的處理必須不影響場(chǎng)地地基的穩定，在場(chǎng)地范圍及附近不得大量抽取地下水，以相對保持場(chǎng)地地下水的平衡，以免造成地表沉陷。

　　4.2.1.3 廠(chǎng)區的地層出露有白云巖，而強風(fēng)化白云巖遇水軟化，極易風(fēng)化，故要求在地基開(kāi)挖后應盡快地及時(shí)處理，以免基巖裸露或浸水時(shí)間過(guò)長(cháng)而降低地基承載力。

　　4.2.2 對有溶洞存在的不良地基的處理

　　廠(chǎng)區溶洞處理方法是：當基底下溶頂板厚度1m以?xún)日�，原則上挖開(kāi)處理，即剔除溶洞、溶槽裂隙中的充填土，用100#毛石混凝土灌滿(mǎn)填實(shí)，作為基礎的墊層；當基底下溶洞頂板厚度大于3m，可不予處理；當基底下溶洞頂板在1～3m之間者，經(jīng)確認頂板厚度大于洞徑的，可以不處理，小于洞徑的，則處理。

　　4.2.3 對溶溝、溶槽不良地基的處理

　　勘察結果表明廠(chǎng)區巖溶為淺部發(fā)育，發(fā)育形態(tài)以溶溝、溶槽為主。因此，對溶溝、溶槽不良地基的處理工作量較大，基本處理方法是：在基坑中存在溶溝時(shí)，當溝寬<300mm者不必處理，溝寬300～600mm者可挖去溝寬深度的土，表面用木夯夯實(shí)，填100#砼即可，因為小于600mm寬溶溝內留下的充填土，在荷載作用下溝側及底部巖石對土的限制，其壓縮變形很小，不會(huì )對基礎產(chǎn)生影響。

　　溝寬>600mm者，或者溝寬雖<600mm，但基坑底面積雖小而需要處理的面積>20%，應采用鋼筋網(wǎng)跨越的方法處理。

　　4.2.4對斷層泥地基的處理

　　廠(chǎng)區的斷層經(jīng)鑒定認為是不活動(dòng)的，廠(chǎng)房可建于斷層破碎帶上。但是，落在斷層上的基礎在開(kāi)挖過(guò)程中，有時(shí)會(huì )遇到斷層泥，因斷層泥類(lèi)似碎裂巖石，所以對此類(lèi)地基的處理可參照處理溶溝、溶槽的方法進(jìn)行。

　　5、巖溶勘察研究幾點(diǎn)認識

　　由于廠(chǎng)區巖溶地基的復雜性和隱蔽性，要對其進(jìn)行清楚的認識和作出正確的評價(jià)，勘察研究工作是關(guān)鍵性環(huán)節。如何做好巖溶勘察，總結起來(lái)有下面幾點(diǎn)認識：

　　5.1 應高度重視從宏觀(guān)上進(jìn)行巖溶發(fā)育規律和特性的研究，因此就需認真做好基礎地質(zhì)工作，在一個(gè)較大范圍內查明巖溶發(fā)育的各種地質(zhì)背景條件和發(fā)育歷史。

　　5.2 合理運用多種勘察方法和探測技術(shù)進(jìn)行綜合勘察研究。在地質(zhì)測繪、物探、鉆探“三結合”的綜合勘察方法中，地質(zhì)是基礎，據此指導物探，物探又可以指導鉆探。在鉆探布置時(shí)，勘探線(xiàn)垂直構造線(xiàn)（即巖溶發(fā)育帶）布置，并沿地質(zhì)測繪和物探所示異常分布帶進(jìn)行布孔。該疏則疏，該密則密，不作均布。

　　5.3 勘察工程既要滿(mǎn)足設計要求，又要符合有關(guān)規程規范，但不能生搬硬套，而是根據實(shí)際情況，合理掌握。如鉆孔布置與基礎的重要性或荷載大小有關(guān)，一般重要的設備基礎按設計要求需一孔或多孔，對荷重大于200噸或有特殊要求的柱基要求每柱一孔。對一般柱基或條形基礎可按有關(guān)規范定：20～25m間距沿柱列線(xiàn)或條形基礎中心線(xiàn)布孔。對無(wú)鉆孔的部位，可采用探井或小鉆控制土層厚度�？咨顟�按“以淺為主，深淺結合”的原則確定，一般孔在基礎底面標高以下進(jìn)入基巖3～5m或溶洞底板以下完整巖石3m，同時(shí)安排20%的孔深為15m左右的控制孔，重點(diǎn)布置在強巖溶帶中和深部可能存在暗河通道的地段。

　　5.4“過(guò)程工作法”是巖溶勘察的良好工作方法。在廠(chǎng)區巖溶評價(jià)、初期和詳勘過(guò)程中都及時(shí)整理資料，及時(shí)反饋信息，邊實(shí)踐，邊研究，邊總結，及時(shí)修正并指導下一步工作，做到了實(shí)踐——認識—再實(shí)踐—再認識的反復循環(huán)，因此收到了良好的效果。

　　5.5重視施工驗槽以檢驗勘察成果的準確性。