设计、勘察、检测规范在岩溶区桩基方面的矛盾与解决方法

设计、勘察、检测规范在岩溶区桩基⽅⾯的⽭盾与解决⽅法李学⽂饶其荣

（⼴东省地质物探⼯程勘察院，⼴州510800）

摘要：本⽂通过实例说明了设计、勘察、检测现⾏国家及⾏业标准《建筑地基基础设计规范》、《岩⼟⼯程勘察规范》、《建筑基桩检测技术规范》在岩溶区桩基⽅⾯出现的⽭盾，介绍了岩溶区桩基勘察取得的成功经验，提出了相应的解决⽅法。关键词：设计、勘察、检测、规范、岩溶区、桩基、⽭盾、解决⽅法0、引⾔

据不完全统计，我国岩溶区总⾯积达363万平⽅千⽶，占国⼟⾯积的1/3以上[1]。⽽在⼴东省内，岩溶区，占我省⾯积的1/6。随着国民经济的发展、施⼯技术的进步，越来越多的建设项⽬在岩溶区兴建。岩溶区建设项⽬通常使⽤⼤⼝径崁岩桩基础类型，岩溶成为困扰建设⽅、设计⽅、勘察⽅和施⼯⽅的主要问题之⼀。现⾏国家标准《建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）》对规定嵌岩桩持⼒层做了明确规定[2]。

现⾏国家标准《岩⼟⼯程勘察规范》（GB50021-2001，2009版）对岩溶地区桩位岩溶勘察作了较为详细的规定[3]。现⾏国家⾏业标准《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 1006-2003）中对桩底持⼒层的检测也做了明确规定[4]。但在岩溶区，许多⼯程实例均表明三个规范存在⽭盾之处。

为了叙述的⽅便，本⽂后续将《建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）》简称为设计规范、将《岩⼟⼯程勘察规范》（GB50021-2001，2009版）简称为勘察规范、将《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 1006-2003）简称为检测规范。1、现状与实例

设计规范规定：“嵌岩灌注桩端以下3倍桩径且不⼩于5m范围内应⽆软弱夹层、断裂破碎带和洞⽳分布，且在桩底应⼒扩散范围内应⽆岩体临空⾯。”

勘察规范对岩溶地区桩位岩溶勘察作了较为详细的规定。规范以强制条⽂的形式规定，拟建⼯程场地或其附近存在对⼯程安全有影响的岩溶时，应进⾏岩溶勘察（5.1.1条，P52）。当采⽤⼤直径嵌岩桩时，尚应进⾏专门的桩基勘察（5.1.2

条，P52）。岩溶勘察宜采⽤⼯程地质测绘和调查、物探、钻探等多种⼿段结合的⽅式进⾏。勘察点应逐桩布置，勘探深度应不⼩于（桩）底⾯以下桩径的3倍并不⼩于5⽶，当相邻桩底的基岩起伏较⼤时应适当加深（5.1.6条，P52）。但是，执⾏过程中“勘察点应逐桩布置”往往被⽚⾯理解成“⼀桩⼀孔”，并认为⼀桩⼀孔包治百病。从⽽出现了许多问题，或留下了许多隐患。

检测规范中规定的基桩检测⽅法中，可以检测持⼒层的仅有钻芯法，并规定“对持⼒层的钻探，每根受检桩不应少于⼀孔，且钻探深度应满⾜设计要求”。因此，执⾏过程中往往只有⼀个钻孔超出桩底⾯以下3倍桩径。

总结上述规范条款，设计、勘察、检测三规范在岩溶区桩基出现的⽭盾表现为：设计规范要求桩端以下3倍桩径且不⼩于5m范围内应⽆软弱夹层、断裂破碎带和洞⽳分布，且在桩底应⼒扩散范围内应⽆岩体临空⾯。但是，勘察规范中的“勘察点应逐桩布置”和检测规范中“对持⼒层的钻探，每根受检桩不应少于⼀孔”均⽆法满⾜设计规范的要求。

现在以⼏个实例，说明设计、勘察、检测三规范在岩溶区桩基出现的⽭盾。因涉及的问题⽐较敏感，姑且隐去具体的⼯程名称。

⼴东某⾼速公路于1994年建成通车，其中某特⼤桥处于岩溶区，采⽤冲孔崁岩桩基础。在运营约⼗年后，由于T型结构存在基础沉降不收敛，右幅主墩出现倾斜、桥⾯变形（见图1），桥⾯最⼤垂直位移超过200mm，严重影响了营运安全。现已拆除重建[5]。桥⾯下陷超过200mm图1、桥⾯变形场景

⼤连某⾼速公路的某座特⼤桥位于岩溶区，采⽤冲孔崁岩桩基础，共有约400根桩。基础设计采⽤⼀桩⼀孔超前钻探资料，桩端⼊岩2.5m。建设期进⾏桩基抽芯检测，初期抽检两桩均发现桩端持⼒层中存在溶洞，存在安全隐患。为根除隐患，业主委托我院在建设期采⽤跨孔弹性波CT法进⾏桩位岩溶勘察及安全性评价，发现有62根桩存在安全隐患。安全隐患主要是桩端持⼒层中存在溶洞（见图2，桩L9-1），部分桩端未完全崁岩（见图2，桩L9-1）。发现问题后，已经采⽤特殊的⼯法进⾏加固处理，消除了隐患，于2009年中建成通车。加固处理虽耗时费⼒，但取得了很好的效果。经过多年的运营、监测，未发现墩台沉降超标等问题。

图2、桩端持⼒层岩溶探测成果

深圳某医院场地位于岩溶区，⼀期冲孔桩33根，图3为其中17#桩的钻芯结果：17-1号钻芯孔桩底1.97m发现⼟层、17-2号钻芯孔桩底为完整基岩、17-3号钻芯孔在29.~29.47m段为碎岩，三个钻孔同处⼀个基桩内距离0.3-0.7m，岩芯差异悬殊。

图3 深圳某医院冲孔桩17#桩的钻芯结果

上述项⽬的共同点是仅仅采⽤⼀桩⼀孔超前钻探资料确定桩端⾼程。所幸的是，发现问题后均已修正或正在修正，尚未酿成重⼤事故发⽣。但修正过程投⼊了⼤量资⾦，耗费了⼤量时间。2、对规范的深层解读

其实，勘察规范在条⽂说明的第207页中对岩溶发育规律作了⾼度概括，“岩溶⼟洞是⼀种形态奇特、分布复杂的⾃然现象，宏观上虽有发育规律，但在具体场地上，其分布和形态则是⽆常的”。“即使⼀柱⼀孔，有时还难以完全控制”。规范对桩位岩溶勘察⽅法作了明确解释，“采⽤综合物探，⽤多种⽅法相互印证”。根据全国岩溶区勘察、施⼯的普遍经验，仅仅采⽤⼀桩⼀孔超前钻探资料确定桩端⾼程均不同程度地存在问题与隐患。其概率与钻孔见洞率、线岩溶率之间存在很强的相关性。见洞率、线岩溶率越⾼，桩基持⼒层出现问题的概率也越⾼。出现问题后，需要增加⼤量的资⾦和时间进⾏检测、处理、加固，及加固效果评价。加固处理⽅法有限，效果不⼀定理想且难于评价，隐患也不⼀定就能完全根

除。“⼀桩多孔”⼜如何呢，⼀桩多孔其实就是多个“⼀孔之见”的总和。岩溶形态复杂，⼀桩多孔往往也未能准确揭露桩位岩溶发育情况。岩溶发育的复杂性也表明，检测时对持⼒层的钻探，仅规定每根受检桩不应少于⼀孔显然不⾜。3、桩位岩溶勘察的解决⽅案与实例

经过多年的研究，我们终于找到了桩位岩溶勘察的解决⽅案——“⼀桩⼀孔⼀管波”。即在“⼀桩⼀孔”的基础上辅以单孔管波探测。“⼀桩⼀孔⼀管波”已经是⼀种⾏之有效的桩位岩溶勘察⼿段。管波探测法具有成果快速、异常易于识别、异常的地质解释具有唯⼀性、勘察成果可靠性⾼、探测岩溶分辨能⼒强、垂向探测精度⾼、仪器设备投资少、不受⼯作场地等特点和优势。其应⽤最终可缩短建设⼯期、节省建设投资，取得优良的经济效益和社会效益。

管波探测法是⼀种孔中物探⽅法，主要⽤于岩溶探测（包括溶洞探测、裂隙探测、软弱夹层探测等）。特别适⽤于⼤⼝径嵌岩桩桩位的岩溶探测。由饶其荣、李学⽂在长期从事岩溶勘察的⼯作实践中发明，于2006年获得国家发明专利（专利号：ZL200310112325.0）2007年被⼴东省建设厅列⼊“⼴东省建设⾏业科技成果推⼴项⽬”。2004年⾄2006年，⼴东省地质局地质科学研究基⾦资助了“管波探测法应⽤研究”项⽬，项⽬开展了管波探测的理论、管波对不良地质体的探测有效性、有效探测半径和技术⽅法的研究。研究项⽬获2006年度⼴东省科技成果⼆等奖[7]。

管波探测法有效探测直径约2⽶，可分辨⼤于0.3⽶的孔旁溶洞、软弱夹层，对溶洞的定位误差⼩于0.3⽶，具有⾮常⾼的垂向探测精度。

管波探测法是通过在桩位中⼼的⼀个勘察钻孔中进⾏探测，即可快速探明桩位范围内的岩溶、软弱夹层及裂隙带的发育和分布情况，评价嵌岩桩持⼒层的完整性，为桩基设计提供直接依据，并可指导基桩施⼯。

到2013年中，经过近⼗年的不断应⽤与完善，已经授权国内多家勘察、设计单位使⽤，累计完成超过三万个桩位的探测，取得了优秀的探测效果与良好的社会效益。应⽤的⾏业包括⾼速公路、⾼速铁路、轨道交通、⾼层建筑、市政⼯程等，应⽤的地区包括⼴东、⼴西、湖南、江西、安徽、江苏、⼭东、辽宁等。其中⼴州轨道交通五号线曾经完成约200个桩位的管波探测，于2009年底开通，其岩⼟⼯程勘察获得全国优秀⼯程勘察⼀等奖，管波探测是获奖项⽬中的主要亮点之⼀。

其中⼴（州）梧州⾼速公路河⼝⾄平台段⼯程有4个合同段共660根桩位于岩溶区，应⽤“⼀桩⼀孔⼀管波”的⽅法进⾏桩基勘察。实践表明，管波探测法成果提供了桩基全断⾯的溶洞发育情况，基本规避了桩底存在溶洞、桩基半边崁岩等安全隐患，为桩基设计提供更可靠的地质依据，指导了桩基施⼯。相对于⼀桩多孔的补勘，每桩节约勘察费⽤约1.2万元，660根桩共节约勘察费⽤约792万元、⼯期缩短约16个⽉。管波探测法的优点明显，在本项⽬中为业主创造了明显的经济效益和良好的社会效益，保证了桩基施⼯安全[8]。该项⽬获得⼴东省优秀⼯程勘察⼆等奖。桩位岩溶管波探测成果实例见图4。

图4、⼴梧⾼速公路管波探测成果实例4、结束语

实践说明，岩溶区桩基勘察相关条款不能⽚⾯地理解为“⼀桩⼀孔”的钻探。桩位岩溶应该更多地采⽤钻探与孔中物探相结合的⽅法予以查明。⽽检测时对持⼒层的钻探，应该修改为每孔均超出桩端以下三倍桩径，并不⼩于 5.0m。对三规范的修改建议如下：1、设计规范应该以强制条⽂的形式增加对岩溶区端承桩持⼒层的要求；2、勘察规范应该加强对岩溶区桩位勘察的要求，增加勘察⽅法及⼯作量；

3、检测规范应以强制性条⽂规定，对岩溶区基桩持⼒层的钻芯法检测每孔均应超出桩端以下三倍桩径，并不⼩于5.0m。5、参考⽂献

[1]《交通部西部交通建设科技项⽬简报（2007年第12期）》；[2]《建筑地基基础设计规范（GB 50007-2011）；[3]《岩⼟⼯程勘察规范》（GB50021-2001，2009版）；[4]《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 1006-2003）；

[5]《流溪河特⼤桥125m连续刚构设计及技术特点》，魏朝柱等，⼴东公路勘察设计，2008年第4期；

[6]《对基桩抽芯检测中两个问题的探讨》，肖兵等，2013；[7]《基桩声测与动测技术》，吴庆曾，2009；

[8]《新理念下⼭区⾼速公路建设实践》，杨红军等，2010。