夏一平
（北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070）
0.引言
我国的岩溶分布范围广，由岩溶发育形成的复杂地基常常会因溶洞顶板坍塌、土洞发育引起地面塌陷、岩溶地下水的突袭、不均匀地基沉降等工程问题[1]，对工程建设产生重大影响，故在岩溶地区对拟建场地进行岩土工程勘察，详细查明拟建场地的工程地质条件，对后续的基础设计和施工有重要指导作用。
1.工程概况
大朗站信号楼属于京广线广州至坪石段自动闭塞和连锁设备改造工程中的一座重要构筑物，该信号楼位于广东省广州市白云区石井镇大朗货场内。信号楼长38.3m，宽17.4m，共3层，上部结构形式采用钢筋混凝土框架结构，基础方案采用泥浆护壁冲击钻孔灌注桩，桩基数量25根，单桩竖向极限承载力标准值≥7200kN，设计桩长27m～54m，平均桩长33m。
2.工程勘察
根据大朗站信号楼的重要性程度、场地的复杂程度和场地的地基复杂程度综合判断该信号楼的岩土工程勘察等级为甲级，先开展了详细勘察阶段勘察工作，详细查明拟建场地的工程地质条件，为基础方案选型提供了科学依据，在桩基施工前又开展了超前钻勘察，采取逐桩布置勘探孔，为桩基施工提供了准确的地质资料[2]。
2.1 详细勘察工作重点
详细勘察阶段对信号楼拟建场地共实施勘探孔5个，其中控制勘探孔2个，一般性勘探孔3个，钻探进尺合计149.9m。
2.2 超前钻勘察工作重点
按照场地工程地质条件，基础设计最终方案采用桩基方案，超前钻勘察采用一桩一钻孔的方式进行布置，钻孔孔位位于桩中心，共实施勘探孔24个，钻探进尺合计907.7m。超前钻勘察所有钻孔均穿过溶洞揭露至5m～6m的连续完整岩层。
通过实施超前钻勘探孔，结合详细勘察阶段勘察成果资料，重点查明各桩端的基岩性状。
3.工程地质条件
根据详细勘察和超前钻勘察成果报告，大朗站信号楼拟建场地的地层自上而下按成因类型分为第四系全新统素填土、冲积层淤泥质土、淤泥质粉细砂、细砂和粉质黏土，下伏基岩为石炭系大塘阶测水段灰岩[3]。
拟建场地存在的不良地质作用为岩溶和液化。其中超前钻勘察24个钻孔中，22个钻孔均揭露有溶洞，溶洞约占钻孔总数的91.67%，见洞率＞30%，根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）[4]本场地岩溶发育程度为岩溶强发育等级。揭露洞身高度0.80m～7.70m，平均高度2.84m；洞顶埋深23.20m～51.00m，平均埋深29.00m。溶洞内大多数为全充填，填充物以软塑状粉质粘土及稍密状细砂为主，部分溶洞为半充填，充填物以稍密状细砂为主，极少数溶洞为空洞。
综上所述，拟建场地揭露的岩溶顶板厚度较薄，且岩体裂隙较发育，揭露的溶洞洞径较大，顶板厚跨比较小，属对稳定不利地段。
4.基础方案
大朗站信号楼设备荷载较大，对沉降极敏感，而拟建场地地质条件差，依据勘察报告、行业规范和相关计算，浅基础无法满足信号楼对承载力和沉降的要求，从安全性、可行性、经济效益和工期等方面综合考虑，较适合本工程的基础初步方案主要有桩基和筏型基础+复合地基。
4.1 桩基方案
由于采用摩擦桩无法满足承载力要求，且根据广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2016）第10.1.5第8条规定：岩溶地区的桩基不宜直接采用直接支承于基岩面上的预制桩，宜采用嵌岩桩，因此可采用端承桩，桩基形式可采用钻（冲）孔灌注桩，以③2层微风化灰岩作为桩基持力层。
（1）旋挖钻孔灌注桩。本信号楼拟建场地施工空间相对狭小，且上部土层承载力很小，无法承受旋挖钻机重量，有存在地面大面积塌陷的风险。
（2）冲击钻孔灌注桩。冲击钻孔灌注桩施工优点是对岩溶地质有较好的适应性，由于溶洞发育极不规则，岩层均匀性极差，冲击成孔灌注桩可避免回旋钻卡钻和进尺困难等缺点，缺点是经反复冲击后，孔径变大，混凝土超灌量增加，工程造价较高。
4.2 筏型基础+复合地基方案
复合地基中碎石桩和CFG桩联合使用的多桩型复合地基能同时达到处理砂土液化和提高地基承载力作用。首先碎石桩用具有振动挤密效应的挤土成桩工艺，将项目场地上部土松散砂土层振密，消除细砂层的液化和震陷，提高地基承载力和减少沉降量。
根据广东省标准《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2016）[5]第8.5.3规定：岩溶发育地区基岩上覆土为饱和砂土时，不宜采用复合地基持力层，而本场地基岩上覆土存在饱和砂土，故此方案不适宜本信号楼。
4.3 最终方案
根据拟建场地工程地质情况，综合各方案优缺点，经过业主组织专家论证，最终基础设计方案选择冲击钻孔灌注桩方案。
5.桩基施工
5.1 护筒护壁
因场地下部岩溶强烈发育，为了防止溶洞漏水、钻孔内水头急剧下降而造成坍孔，引发地面塌陷，在冲击钻进行成桩施工前，先采用液压震动锤将钢护筒穿透第四系地层，最终坐落在土岩交界面处，保证桩基施工过程中安全。
5.2 问题及措施
该信号楼拟建场地岩溶强烈发育，在冲击成桩过程中在冲击到溶洞处，均出现泥浆大量渗漏现象，经多次试验各类堵漏方法和结合地区施工经验，最终采用黏土、片石和水泥按一定比例进行回填，收到了较好的效果。
当钻孔至溶洞层时，护筒内泥浆会全部流失或部分流失，这时可采用片石、黏土、水泥（按体积比1:1:1）回填，当溶洞较大时可多加入部分水泥，回填一层，采用钻头冲击一遍，尽量使片石和黏土保持密实，直至回填至溶洞顶部约2m。在溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和黏土挤入溶洞内，形成泥石护壁，若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填、冲击，反复回填、冲击，直至形成泥石护壁不再漏浆为止。
在参建单位的共同努力下，该信号楼的基础最终顺利完成，经第三方检测机构检测桩基均合格。
6.总结
岩溶发育地区的工程建设中的工程勘察、设计和基础施工往往具有复杂性和特殊性，并伴随着不安全、不确定因素，本文通过大朗站信号楼的工程实例，对工程勘察的全过程进行了分析总结，得出以下结论：（1）岩溶发育地区的工程勘察宜分阶段进行，并在各阶段布置相对应的工作量，逐步认清的拟建场地的工程地质条件，条件复杂或有特殊要求的工程宜进行超前钻勘察或施工勘察。（2）通过工程地质测绘和调查、物探和钻探等多种手段相结合的方式，最终查明拟建场地内各岩土层的工程性质、溶洞分布及发育情况，指导基础设计和基础施工等工作。（3）岩溶地区的基础方案和施工工艺选择应充分考虑场地的岩溶发育状况，因地制宜，采用最佳方案，从而保证工程安全、造价合理、实施顺利。
