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只看楼主正序阅读使用道具楼主发表于: 2008-11-30

摘要：通过对厂区构造稳定性和岩溶初勘研究，查明了岩溶发育地质背景条件及其发育分布特性和规律，得出了场地构

造是稳定的和岩溶是可以治理的结论，回答了建厂的可行性和适宜性两大难题。通过岩溶详勘研究，对该厂区岩溶特性

有了进一步的认识，对岩溶地基给予了评价，提出了处理建议，取得了明显的社会效益和经济效益，并获二○○○年国

家金奖。

关键词：岩溶勘察地基处理

1引言

广西平果铝厂一期工程是国家“八五”重点工程，已经建成投产，厂区面积达4km2。该一期工程厂区处在活动性断裂带

形成的构造复杂、岩溶发育的右江南岸岩溶准平原上，因而在建厂的可行性和适宜性上都存在过疑问。因此一期工程一

开始就面临两大岩土勘察技术难题：一是场地构造稳定性问题；二是场地岩溶地基能否处理。鉴于这两大问题在性质上

各有不同，因而采取了分二个阶段进行勘察研究。前一阶段勘察结果表明：场地内的断层自晚更新世以来没有活动，且

破碎带胶结情况较好（地震基本烈度为7度）。这个结论明确回答了建厂的可行性问题，于是将工作重点转入第二阶段

，即厂区岩溶问题的研究与分析。

2岩溶勘察研究的步骤及方法

2·1　研究步骤

广西平果铝厂一期工程厂区岩溶勘察研究工作主要分为初期、详勘二大步。首先是在选址勘察和稳定性初勘的已有资料

基础上，进行“岩溶初勘”，着重查明岩溶发育的地质背景条件及其发育分布的特性和规律，确定原则性的工程对策，

解决建厂适宜性评价和治理战略问题。第二步进行岩溶详勘，具体解决各建设项目地基岩溶的评价和治理方法问题。

2·2　研究方法

在各阶段的岩溶勘察工作中，依据有关规范和国内已有资料及经验的基础上，结合工程具体情况，实行了一套多种勘探

测试技术相结合，宏观研究与微观研究相结合、生产与科研相结合，以及边实践边总结边充实边改进等求实的勘察工作

方法，收到了良好效果。以岩溶初勘为例，进行了大、中、小比例尺配套的综合工程地质测绘（1：2.5万，1：5千，1

：2千）；多种物探；多种勘探（钻探为主，辅以井槽探，钻探中还进行了孔内地下水位连续观测）；多种室内试验（

如c14法测定溶洞充填物绝对年龄）等工作，从而对岩溶发育的特性和规律取得了较完整的认识。

3岩溶初勘研究及其结论

3·1　区域岩溶发育的地质背景

平果铝厂位于广西山字型构造前弧西冀外的北西向右江构造带（右江系）中，发育有那豆复背斜、果化复向斜和大隆复

背斜，两个复背斜主要是由三迭系、二迭系、石炭系和泥盆系的碳酸盐构成，形成低山～峰丛地貌。一期工程厂区所在

的果化复向斜为三迭系下统的白云质灰岩、白云岩，又存在高椅山倾伏向斜和局祥倾伏背斜两个次一级构造单元。右江

大断裂在果化复向斜中通过，形成长条形断陷槽地～岩溶准平原地貌（简称溶原），按岩溶的埋藏条件分类，属裸露型

岩溶。

3·1·1新构造运动与岩溶发育史

该区域从晚第三纪新构造运动以来，地壳一直处于间歇性的上升运动中，因此当地岩溶发育史又可分为高峰期、低峰期

、准平原期、右江岩滩期和右江河床期等五个岩溶期。其中以右江岩滩期岩溶与一期工程建设关系密切。

3·1·2区域水文地质条件

该区域地处湿热气候区，年平均降水量1374.2mm,年蒸发量1572.6mm，平均气温21.08c°，极适合于岩溶发育。其地下

水由大气降水补给。低山～峰丛区是补给区，溶原区是径流——排泄区，右江是泄水道。在枯水季节，地下水通过岩滩

期地下水通道穿越溶原区直接泄入右江。但在雨季，峰丛区的岩溶水可以大量地在边缘部沿着准平原期岩溶通道以暗河

出口或上升泉形式涌出地面，再沿溶原中的“干沟”流动一段或长或短距离后又与溶原区本身接受的降水—道沿落水洞

或溶蚀裂隙下渗，再次转化为地下径流，再沿岩滩期暗河通道泄入右江，形成地面——地下——地面——地下多次转化

的径流景观。

溶原中的地下水主要是以管道流形式沿岩滩的岩溶通道存在和运动。地面以下至右江岩滩期岩溶顶面为垂直岩溶带，右

江岩滩期岩溶以下为水平循环带。长期观测获得的水位年变化幅度达10米左右，丰水期高水位可接近地表。初勘期间有

过遇到大雨后一天之内落水洞中水位从15米深度涌出地面的记录，但不会发生右江水沿地下通道倒灌厂区的现象。

岩溶初期查明，当地岩溶发育的基本特点是受岩性、构造、地下水、右江（区域岩溶水排泄基面）和新构造运动等因素

的综合控制，由于这些因素存在多种多样的组合形态，才导致了复杂多样的岩溶现象。

3·2厂区岩溶发育的特性和规律

3·2·1构造控制作用明显。受了强烈挤压构造作用的白云质灰岩构造裂隙极为发育，形成以溶蚀裂隙和溶槽为主的岩

溶形态，落水洞和暗河通道也多呈不规则的裂隙状形态。岩溶的平面发育方向与构造线方向密切相关。

3·2·2总的发育深度较浅。由于溶原区的地下岩溶属右江岩滩期，而现代河床从右江岩滩期开始下切深度不大，因此

岩溶埋深仅在地面以下15～25米之间，其发育深度较浅。

3·2·3发育有小型浅层的树枝状暗河网。它具有规模小而数量多，并且连接或交汇的特点。其延伸方向明显地受构造

控制，由于主体构造大体平行右江，次要构造线方向大体垂直右江，因此暗河最终向右江排泄，但并非直线流向右江。

作为暗河通道的洞体形态复杂多变，很不规则，多呈窄沟形，形态完整的水平溶洞不多，空间很大的“地下厅”或洞穴

仅在高椅山4#暗河见到。

岩溶初勘认为，就总体而言厂区岩溶比较发育，形态复杂，又有小型暗河网分布等不利因素，但同时存在如下有利因素

：

3·2·3·1岩溶形态一般规模较小，且埋藏较浅。在地基处理时不存在特殊困难，不会因此而大量增加处理投资或拖延

工期。

3·2·3·2岩溶发育已处于相对稳定状态。在工程使用年限内的新发展可以忽略不计，即现有岩溶发育并不危及建筑物

的稳定性。

3·2·3·3场地岩溶基本上属裸露型，不存在覆盖岩溶区的塌陷问题和土洞问题。

3·2·3·4岩溶发育的规律已经基本掌握。暗河水流问题及局部岩溶复杂区可以通过调整设计来避免，实在不能避免的

亦有办法解决。

3·3岩溶初勘结论和建议

岩溶初勘的基本结论是：厂区岩溶虽然发育，但都是可以处理的。就是说，对这种岩溶的处理不会带来难以解决的技术

难题，也不会因此而导致大量增加工程造价或延长工期等问题。

根据岩溶初期结论，对设计的总图布置提出了以下建议：

3·3·1总图平面布置上，应绕避将深基坑的建（构）筑物分布在主要暗河通道上，以免堵塞暗河通道。

3·3·2总图竖向设计应尽量避免深挖方，以避免揭露暗河。

3·3·3在可能条件下，主要建筑物宜避免布在强溶区中，以减少地基处理量。

4岩溶详勘研究与地基处理建议

4·1厂区岩溶详勘研究及岩溶特性认识的深化

通过系统的详勘，进一步查明厂区岩溶发育形态，主要有溶沟，溶槽、石芽、溶蚀孤石、溶蚀裂隙及溶洞。以电解车间

为例，对773个钻孔资料统计可以看到这些岩溶现象较普遍存在（见表1）。

电解车间钻孔揭露岩溶现象统计表表1

岩溶现象综合岩溶溶蚀孤石石芽溶沟溶蚀裂隙溶洞

见岩溶钻孔（个） 398 28 83 83 225 145

与钻孔进尺之比（） 51.49 7.04 20.85 20.85 56.23 36.43

这些岩溶现象，其分布与特征归纳起来有以下几点：

4·1·1地表溶沟、溶槽、石芽丛生，基岩面凹凸不平。

场地基岩裸露，象大片“石海”，期间发育着大小形态各异的裸露溶沟、溶槽和石芽，构成地表相对凹凸不平的杂乱景

观。在低凹处多填充有粘土或碎石，往往具有顺层面、沿裂隙延伸的特点。

4·1·2地下岩溶多被充填，空间形态较为复杂。

大量钻探资料反映，在钻孔内遇到的各类岩溶现象大部分被粘性土充填，且充填物单一，局部夹极小量碎块石。同时经

探井开挖基坑验证，充填粘性土的岩溶主要以溶蚀裂隙和张裂隙为主，也有不少溶蚀弧石被粘性土包裹着。以电解车间

701个钻孔所遇岩溶充填情况列入表2：

电解车间岩溶充填情况表2
充填情况全充填半充填未充填

岩溶现象数量（个） 507 48 25

与总数量之比（） 87.41 8.28 4.31

从统计数值可分析，这些被充填的岩溶与地表有较好的联通，是由于地表水流和大气降水垂直下渗将基岩表面覆盖粘性

土携带到岩溶中而形成的。

4·1·3岩溶的垂直形态

岩溶在垂直方向上的表现，其发育程度与岩性、构造有关，形态以溶沟、溶槽、溶蚀裂隙为主，吻合于区域岩溶发育规

律：即在可溶岩中发育强，沿断层发育，顺岩层层面发育。在可溶岩中发育强烈表现为在白云质灰岩、灰岩中的岩溶数

量比在构造岩中多；沿断层发育表现出多在构造岩（主要为角砾岩）及受断层影响形成的碎裂岩与围岩的接触处，往往

形成了溶蚀带；顺岩层层面发育则表现在岩溶沿不同岩性的交接带，沿层面走向延伸呈夹层状展布，还有形成条带状、

水平状、拱状的形态各异岩溶分布。

综上所述，厂区范围内地下岩溶总的特点是以浅部发育为主，以垂直形态多见。大量勘察数据表明，地面以下0～6m深

度内岩溶发育，向下岩溶发育程度明显减弱。如电解车间资料统计（见表3）：

电解车间岩溶发育情况表3
深度（m） 0.0～2.0 2.0～4.0 4.0～6.0 6.0～8.0 >8.0

见岩溶次数 197 302 167 61 24

与见岩溶总次数之比（） 26.23 40.31 22.24 8.12 3.21

厂区内这些发育的岩溶虽然形态复杂，但从工程角度上说，这些岩溶较易治理。根据统计资料，这些岩溶现象中以溶蚀

孤石、溶沟、溶槽和溶蚀裂隙形态为主，占70.92。从而使复杂的岩溶治理简化到集中浅部处理，为地基基础设计及处

理提供了可靠的依据和较为有利的条件。就岩石的地基而言，其力学性质指标及承载力是足够的，只是因为有了断层、

岩溶的存在才破坏了岩体的完整，影响建筑物的安全。这些浅表岩溶，大多可直接处理。因其可见度高，只需使岩溶化

岩体与完整基岩连成一个牢固的整体。所以从工程角度上讲，可以避免大规模处理的昂贵费用及难度，达到安全可靠的

目的。

4·2厂区岩溶地基处理

根据岩溶详勘的深化认识，对设计的地基处理提出以下建议：

4·2·1一般处理原则

4·2·1·1基础下有岩溶发育的地基，当设计要求进行处理后，可按“地基为岩层”看待，并充分利用基岩的承载力。

4·2·1·2对岩溶的处理必须不影响场地地基的稳定，在场地范围及附近不得大量抽取地下水，以相对保持场地地下水

的平衡，以免造成地表沉陷。

4·2·1·3厂区的地层出露有白云岩，而强风化白云岩遇水软化，极易风化，故要求在地基开挖后应尽快地及时处理，

以免基岩裸露或浸水时间过长而降低地基承载力。

4·2·2对有溶洞存在的不良地基的处理

厂区溶洞处理方法是：当基底下溶顶板厚度1m以内者，原则上挖开处理，即剔除溶洞、溶槽裂隙中的充填土，用100#毛

石混凝土灌满填实，作为基础的垫层；当基底下溶洞顶板厚度大于3m，可不予处理；当基底下溶洞顶板在1～3m之间者

，经确认顶板厚度大于洞径的，可以不处理，小于洞径的，则处理。

4·2·3对溶沟、溶槽不良地基的处理

勘察结果表明厂区岩溶为浅部发育，发育形态以溶沟、溶槽为主。因此，对溶沟、溶槽不良地基的处理工作量较大，基

本处理方法是：在基坑中存在溶沟时，当沟宽<300mm者不必处理，沟宽300～600mm者可挖去沟宽深度的土，表面用木夯

夯实，填100#砼即可，因为小于600mm宽溶沟内留下的充填土，在荷载作用下沟侧及底部岩石对土的限制，其压缩变形

很小，不会对基础产生影响。

沟宽>600mm者，或者沟宽虽<600mm，但基坑底面积虽小而需要处理的面积>20，应采用钢筋网跨越的方法处理。

4·2·4对断层泥地基的处理

厂区的断层经鉴定认为是不活动的，厂房可建于断层破碎带上。但是，落在断层上的基础在开挖过程中，有时会遇到断

层泥，因断层泥类似碎裂岩石，所以对此类地基的处理可参照处理溶沟、溶槽的方法进行。

5岩溶勘察研究几点认识

由于厂区岩溶地基的复杂性和隐蔽性，要对其进行清楚的认识和作出正确的评价，勘察研究工作是关键性环节。如何做

好岩溶勘察，总结起来有下面几点认识：

5·1应高度重视从宏观上进行岩溶发育规律和特性的研究，因此就需认真做好基础地质工作，在一个较大范围内查明岩

溶发育的各种地质背景条件和发育历史。

5·2合理运用多种勘察方法和探测技术进行综合勘察研究。在地质测绘、物探、钻探“三结合”的综合勘察方法中，地

质是基础，据此指导物探，物探又可以指导钻探。在钻探布置时，勘探线垂直构造线（即岩溶发育带）布置，并沿地质

测绘和物探所示异常分布带进行布孔。该疏则疏，该密则密，不作均布。

5·3勘察工程既要满足设计要求，又要符合有关规程规范，但不能生搬硬套，而是根据实际情况，合理掌握。如钻孔布

置与基础的重要性或荷载大小有关，一般重要的设备基础按设计要求需一孔或多孔，对荷重大于200吨或有特殊要求的

柱基要求每柱一孔。对一般柱基或条形基础可按有关规范定：20～25m间距沿柱列线或条形基础中心线布孔。对无钻孔

的部位，可采用探井或小钻控制土层厚度。孔深应按“以浅为主，深浅结合”的原则确定，一般孔在基础底面标高以下

进入基岩3～5m或溶洞底板以下完整岩石3m，同时安排20的孔深为15m左右的控制孔，重点布置在强岩溶带中和深部可能

存在暗河通道的地段。

5·4“过程工作法”是岩溶勘察的良好工作方法。在厂区岩溶评价、初期和详勘过程中都及时整理资料，及时反馈信息

，边实践，边研究，边总结，及时修正并指导下一步工作，做到了实践——认识—再实践—再认识的反复循环，因此收

到了良好的效果。

5·5重视施工验槽以检验勘察成果的准确性。