【关键词】一级阶地  覆盖型岩溶  砂性土层  岩溶塌陷易发区  岩溶塌陷重点防治区  桩基础持力层

【摘要】通过收集及综合分析武汉市岩溶地面塌陷的现状、程度及发展趋势，岩溶地面塌陷地质灾害易发程度分区，岩溶地面塌陷地质灾害重点防治区和湖北省、武汉市地方技术标准有关对岩溶场地桩基持力层确定的规定，明确指出其中的合理与不足，结合正反两方面的工程案例与经验，提出按照岩溶发育条带、岩溶发育程度、岩溶场地稳定性及适宜性、岩溶塌陷易发区分区、岩溶塌陷防治区、桩基础持力层及桩型与适宜行政区域等七个方面按照先后顺序进行判别并汇总成“表三 武汉长江一级阶地覆盖型岩溶场地桩基础持力层确定流程及内容一览表”，对省市有关地方技术标准的相应条款开展修订。省市规范编制单位在修订规范时可以考虑对相应的章节和条款照此进行修订，政府建设行政主管部门可以考虑照此对有关文件相应内容进行修改完善。该表科学合理，客观地反映了岩溶塌陷地质灾害防治的历史、现状及举措，对武汉市长江一级阶地覆盖型岩溶场地桩基础持力层确定方法进行了补充和完善，化解了建设工程“五方责任主体”中勘察、设计企业及图审机构技术人员在该项工作中的困扰，确保了政府建设行政主管部门倡导和关心的“地基基础与结构主体”安全问题，与此同时对建设工程“五方责任主体”中的建设单位降低工程造价和节省工期具有一定的实际效果。

一、问题的提出

武汉地区沿长江一级阶地上部分布有全新统粘性土层、下部分布有砂性土(含卵砾石)层，呈现典型的“二元结构”特征。深度50m左右为基岩，基岩岩性主要为非可溶岩粉砂质泥岩和泥质粉砂岩(石英砂岩)、可溶岩灰岩两种。基岩面上直接覆盖有砂性土(含卵砾石)，对高层或超高层建筑主体直接以中风化基岩作为桩基础持力层，或裙楼(商业配套、小高层、低层建(构)筑物等)和地下室以砂性土作为桩基础持力层。当基岩为非可溶岩粉砂质泥岩或泥质粉砂岩或石英砂岩时，上述做法没有异议;但当基岩为可溶岩灰岩时上述做法在项目建设工程“五方责任主体”、施工图审查机构和地区专家工程经验之间存在分歧，问题的关键在于灰岩面上的第四系覆盖层是否会产生地面塌陷成为制约前述主体和附属建构筑物桩基础持力层确定的主要因素。其中尤其是当以砂性土(含卵砾石)作为桩基础持力层时是否仅以下伏灰岩岩溶的发育程度和产生地面塌陷作为主要依据，而不论岩溶发育程度(从强发育、中等发育到微发育)、场地稳定性和适宜性初步判定结果、地面塌陷分区(从高易发区A区、中易发区B区到低易发区C区)和地面塌陷发生的概率，直接将岩溶发育基岩面上的砂性土(含卵砾石)层确定为不得作为桩基础持力层确实值得探讨。

二、岩溶地面塌陷的现状、程度及发展趋势

《武汉市地质灾害防治规划(2011年—2020年)》明确指出“由于武汉市所处的地质环境复杂，降雨充沛，加之人类经济工程活动强烈，因而在市内产生了岩溶地面塌陷、滑坡、崩塌等地质灾害，且局部地段灾情严重，对国民经济建设及社会安定造成了一定的危害和影响。”

就本文关注的“岩溶地面塌陷”而言，地面塌陷共计19处，占滑坡(不稳定斜坡)、崩塌(危岩体)、地面塌陷三种地质灾害类型共73个灾害点总数的26.0%。19处塌陷点分布于武昌、洪山、汉阳、江夏和汉南区的平原地带，主要分布于中心城区，总面积约为10.74×104m2。区内塌陷均为小型，塌陷面积小的仅约为4m2，最大的总面积达4.68×104m2。市域发生的地面塌陷均具有典型覆盖型塌陷的特点，但每处塌陷又因岩溶发育特征、上覆盖层结构和物质成分差异、以及诱发因素等的细微差别而表现出不同的发育规模和形态特征。地面塌陷仍是威胁主城区安全的主要地质灾害，伴随着工程建设在地面塌陷易发区内仍有可能发生影响较大的地面塌陷灾害。

总体而言，随着武汉市城市建设的快速发展，尤其是主城区，大规模的基本建设将改变地质环境，特殊的地质条件在人为因素的作用下局部易发地段地质灾害将较为突出，地质灾害发展总体趋势较为严重，需各方加以重视。

“武汉市岩溶地面塌陷地质灾害基本情况表”“武汉市岩溶地面塌陷地质灾害防治规划表”分别详见下表一、表二。

 

 

 

 

 

 

三、武汉市岩溶地面塌陷地质灾害易发程度分区

根据塌陷易发程度分区原则，通过综合分析，将市域范围分为(岩溶地面塌陷)地质灾害高易发区A区、中易发区B区(含B1区、B2区及B3区三个亚区)、低易发区C区(含C1区、C2区及C3区三个亚区)和不易发区D区四大区。

1.(1)汉阳中南轧钢厂～洪山青菱乡岩溶地面塌陷地质灾害高易发区(A区)：该区包括汉阳的中南轧钢厂、武昌陆家街、洪山青菱烽火村一带，属于长江一级阶地，地面高程在19m～22m之间，地面平坦开阔，中间为长江隔断，面积为44.1km2。区内下伏分布石炭~三叠系碳酸盐岩，受近东西向褶皱控制，岩溶发育，且上覆基本直接为第四系松散土层覆盖，同时长江地表水体与松散岩类孔隙水、岩溶水地下水联系密切，再加上抽汲地下水、建筑桩基勘察与施工等人类工程活动强烈，极易发生岩溶地面塌陷灾害。

自1977年9月中南轧钢厂塌陷至今主城区内已发生的岩溶地面塌陷全集中在此区段内。2000年4月烽火村塌陷产生23个陷坑，十余栋房屋倒塌，直接损失为610余万元。2009年伴随白沙洲大道高架桥桩基工程施工接连发生8处地面塌陷，造成车辆陷入坑内、道路交通堵塞，社会影响极大。

区内有岩溶地面塌陷地质灾害15处，其中稳定性差的灾害点1处，稳定性较差的灾害点14处。灾害造成的直接经济损失为4201万元，威胁资产为2100万元。

2.(4)汉南纱帽～江夏乌龙泉滑坡、崩塌、岩溶地面塌陷地质灾害中易发区(B3区)：区内分布有覆盖型碳酸盐岩，在自然及人工作用下易产生岩溶地面塌陷，已发生汉南陡埠村、江夏范湖乡、乌龙泉等3处地面塌陷。B1区与B2区无岩溶地面塌陷地质灾害发生，属于滑坡、崩塌等地质灾害发生区，所以不列入研究范畴。

3.(5)黄陂黄花涝～青山岩溶地面塌陷地质灾害低易发区(C1区)：该区呈长条形自北西向南东延伸，包括黄陂南部、江岸区堤角、青山区等部分区域，面积为56.5km2，平原、垄岗地貌，区内分布覆盖型碳酸盐岩，在丰荷山二叠系灰岩出露地表，目前区内尚未发生岩溶地面塌陷，但在自然及人工作用下有发生岩溶地面塌陷的可能。

4.(6)汉阳龟山～九峰～江夏滑坡、崩塌、岩溶地面塌陷地质灾害低易发区(C2)：区内广泛分布有覆盖型碳酸盐岩，在自然及人工作用下易产生岩溶地面塌陷1处。

5.(7)蔡甸侏儒滑坡、崩塌、岩溶地面塌陷地质灾害低易发区(C3区)：该区南部分布有覆盖型碳酸盐岩，在自然及人工作用下易产生岩溶地面塌陷。

6.地质灾害不易发区(D区):市域内除上述高、中、低易发区外的其他区域均为地质灾害不易发区。本区北部黄陂区和新洲区的部分地区，地貌以岗地为主，黄陂城区以北有小面积丘陵区。

四、武汉市岩溶地面塌陷地质灾害重点防治区(A1区、A2区、A3区及A4区)的划分

1.(1)汉阳中南轧钢厂～洪山青菱乡岩溶地面塌陷区(A1区)：本区为岩溶地面塌陷地质灾害高易发区(A区)，包括汉阳的中南轧钢厂、武昌陆家街、洪山青菱烽火村一带，面积为44.1km2。至今城区内已发生的岩溶地面塌陷全集中在此区段内，由于城区内人类工程活动强烈，易引发岩溶地面塌陷地质灾害，威胁区内人民群众生命财产及建筑设施安全。

本区为繁华的主城区，随着武汉市城市建设的迅速发展，城区内高层建筑物日益增多，且越来越密集。从2006年中大长江紫都、2009年白沙洲大道高架桥桩基施工引发岩溶塌陷来看，在该区进行桩基勘察、施工，极易引发地面塌陷危及人民群众的生命安全、堵塞道路，相关建设主管部门亦应高度重视，重点对地面塌陷灾害进行监测预警，加强对区内工程建设项目防灾工作的指导和监控。

区内重点防治的灾害类型为地面塌陷，其中一般防治点1个，重点防治点14个，集中于武昌白沙洲、洪山青菱、汉阳鹦鹉洲一带。 2.(4)汉南纱帽～江夏乌龙泉一带(A4)：地面塌陷3处。区内一般防治点4个，重点防治点8个，为汉南陡埠村塌陷、江夏乌龙泉塌陷。

A2区、A3区属于滑坡、崩塌地质灾害发生区，D区为地质灾害不易发区，均为无岩溶断面塌陷区除外，不是本文研究的范畴。

五、现有地方规范对岩溶发育区(地面塌陷区)桩基础持力层的规定

1.湖北省地方标准《建筑地基基础技术规范》DB42/242-2014第9.3.3条第3款“基岩面以上直接覆盖着第四系饱和砂、砾石层，且基岩中岩溶发育，有开口溶洞或裂隙存在，应视为地面塌陷区，不得作为建筑场地。必须用作建筑场地时，可采用嵌岩端承桩基础，并宜采取注浆封闭基岩溶洞或裂隙等辅助措施”。

2.武汉市地方技术标准《岩溶地区勘察设计与施工技术规程》DB4201/T632-2020第8.2.2条“岩溶发育区场地基岩上覆土层为砂性土且易发生岩溶地面塌陷时，上部土层不得作为建筑物基础持力层”。

3.《武汉市房屋建筑工程地基与基础若干问题技术规定》(武城建【2014】24号)：关于岩溶场地地基基础设计指出“(1)岩溶发育场地基岩上覆土层为砂性土时，上部土层不得作为建筑物基础持力层;(2)可利用上覆土层作持力层的岩溶场地上的浅基础、小直径桩基、复合地基宜优先采用整体性好的筏板基础;(3) 在岩溶中等发育或强发育区的嵌岩桩入岩深度从岩层面算起，不应小于2倍桩端直径，且不应小于2.0m。”(本文专门将第一条纳入研究范畴，第二条、第三条与本文主题无关不予以考虑。)

六、分析与对策

根据《武汉市地质灾害防治规划(2011年—2020年)》(摘自武汉市自然资源和城乡建设局官网)，(1)汉阳中南轧钢厂～洪山青菱乡岩溶地面塌陷地质灾害高易发区(A区)、(4)汉南纱帽～江夏乌龙泉滑坡、崩塌、岩溶地面塌陷地质灾害中易发区(B3区)及(5)黄陂黄花涝～青山岩溶地面塌陷地质灾害低易发区(C1区)属于长江一级阶地覆盖型岩溶发育区(其中B3区仅局限于汉南纱帽);(6)汉阳龟山～九峰～江夏滑坡、崩塌、岩溶地面塌陷地质灾害低易发区(C2区)及(7)蔡甸侏儒滑坡、崩塌、岩溶地面塌陷地质灾害低易发区(C3区)属于非长江一级阶地覆盖型岩溶发育区(其中B3区仅局限于汉南纱帽);(2)黄陂北部低山丘陵区滑坡、崩塌地质灾害中易发区(B1区)及(3)新洲旧街～将军山丘陵区滑坡、崩塌地质灾害中易发区(B2区)属于非覆盖型岩溶发育区。非长江一级阶地覆盖型岩溶发育区低易发区的(C2区)、(C3区)和属于非覆盖型岩溶发育区的中易发区(B1区)、(B2区)与本文主题无关，不纳入本文研究的范畴。

岩溶地面塌陷地质灾害重点防治区(1)汉阳中南轧钢厂～洪山青菱乡岩溶地面塌陷区(A1区)及(4)汉南纱帽～江夏乌龙泉一带(A4区)(A2区、A3区为无岩溶断面塌陷区除外，属于滑坡、崩塌地质灾害发生区，与本文主题无关，不是本文研究的范畴，)作为岩溶塌陷重点防治区与前述(1)汉阳中南轧钢厂～洪山青菱乡岩溶地面塌陷地质灾害高易发区(A区)、(4)汉南纱帽～江夏乌龙泉滑坡、崩塌、岩溶地面塌陷地质灾害中易发区(B3区)是对应的，但对(5)黄陂黄花涝～青山岩溶地面塌陷地质灾害低易发区(C1区)低易发区(C1区)则没有划分为岩溶地面塌陷地质灾害重点防治区，可以理解为“岩溶塌陷非重点防治区”，也是与前述“目前区内尚未发生岩溶地面塌陷，但在自然及人工作用下有发生岩溶地面塌陷的可能”对应的。

从前文列举的资料来看，湖北省、武汉市地方标准和武城建【2014】24号文均明确规定“岩溶发育场地基岩上覆土层为砂性土时，上部土层不得作为建筑物基础持力层”。虽然三个文件的表述有差异，但实质内容是一致的。该项规定过于严格和笼统，没有按照岩溶发育条带、岩溶发育程度、岩溶场地稳定性及适宜性、岩溶塌陷易发区分区、岩溶塌陷重点防治区等内容予以细分，本身没有问题，但一刀切可能会给政府部门组织的岩溶塌陷防治等级升级造成不必要的人力财力浪费，与此同时也会给项目建设单位增加建设成本和延长工期。

因此将两者是一脉相承的岩溶塌陷易发区分区与岩溶地面塌陷重点防治区分区结合起来看，岩溶地面塌陷重点防治区(高易发区A区、中易发区B3区)长江一级阶地覆盖型岩溶场地基岩面上的砂土层不得作为桩基础持力层，但岩溶地面塌陷非重点防治区(低易发区C1区，当前没有发生地面塌陷的记录或工程案例)当勘察单位判定场地稳定性为“基本稳定”及场地适宜性为“较适宜”时长江一级阶地覆盖型岩溶场地基岩面上的砂土层也不得作为桩基础持力层确实值得商榷。

鉴于上述，从岩溶发育条带、岩溶发育程度、岩溶场地稳定性及适宜性、岩溶塌陷易发区分区、岩溶塌陷重点防治区、桩基础持力层及桩型与适宜行政区域等七个方面按照先后顺序进行判别，判别结果见下表三即“表三 武汉长江一级阶地覆盖型岩溶场地桩基础持力层确定流程及内容一览表”。判别结果表明位于黄陂区黄花涝、江岸区堤角、青山区红钢城等行政区域的武汉长江一级阶地覆盖型岩溶场地上基岩面上的砂性土层(卵砾石层)可以考虑作为桩基础持力层使用且桩型为灌注桩或预制桩。

 

七、工程实例与验证

正反两方面的工程案例证实了“表三 武汉长江一级阶地覆盖型岩溶场地桩基础持力层确定流程及内容一览表”所述建议的科学性与合理性。

1.分布于武汉市中部、南部岩溶发育条带上的洪山区青菱乡、武昌区白沙街(白沙大道一带)、汉南区陡埠村及汉阳区鹦鹉街等行政区域，岩溶强~中等发育，岩溶场地为不稳定、不适宜或稳定性差、适宜性差，为岩溶塌陷高易发区A区(A1区、A4区)、中易发区B区(B3区)，属于岩溶塌陷重点防治区分区，桩基础持力层及桩型为完整灰岩、钻孔灌注桩但(2)砂土层(含卵砾石层)不得做桩基础持力层。具体工程实例有鹦鹉街中南轧钢厂、青菱乡烽火村乔木湾、白沙洲大道张家湾路段、白沙洲街长江紫都、白沙洲万科项目等。

2.分布于武汉市北部岩溶发育条带上的黄陂区黄花涝、江岸区堤角、青山区红钢城等行政区域，岩溶微发育，岩溶场地为基本稳定、较适宜，为岩溶塌陷低易发区C区(C1区)，属于岩溶塌陷非重点防治区分区，桩基础持力层及桩型为完整灰岩、钻孔灌注桩且(2)砂土层(含卵砾石层)可考虑做桩基础持力层。具体工程实例有青山区红钢城城市更新建设项目中的紧邻长江右岸的旧城改造项目。

八、结论与建议

1.根据《武汉市地质灾害防治规划(2011—2020年)》对岩溶地面塌陷分区及重点防治区的划分结果，应对湖北省和武汉市上述3个地方规范、武城建【2014】24号文涉及岩溶的章节进行补充完善，改变“基岩面以上直接覆盖着第四系饱和砂、砾石层，且基岩中岩溶发育，有开口溶洞或裂隙存在，应视为地面塌陷区，不得作为建筑场地。必须用作建筑场地时，可采用嵌岩端承桩基础，并宜采取注浆封闭基岩溶洞或裂隙等辅助措施”、“岩溶发育区场地基岩上覆土层为砂性土且易发生岩溶地面塌陷时，上部土层不得作为建筑物基础持力层”、“岩溶发育场地基岩上覆土层为砂性土时，上部土层不得作为建筑物基础持力层”等过于笼统的规定，而应增加岩溶发育程度及岩溶塌陷易发分区、岩溶塌陷重点防治区分区等后再考虑场地稳定性和适宜性判定结果后综合确定砂土层是否可以作为桩基础持力层。

2.对岩溶中等级及以上发育的塌陷中易发区B3区(岩溶塌陷重点防治区)、高易发区A区(岩溶塌陷重点防治区A1区、A4区)，覆盖型岩溶场地基岩面上的砂土层不得作为桩基础持力层，需要以下伏的灰岩作为桩基持力层时且使用钻孔灌注桩。涉及的行政区划有洪山区青菱乡、武昌区白沙街(白沙大道一带)、汉南区陡埠村及汉阳区鹦鹉街等，主要是武汉市呈东西向分布的中部、南部岩溶发育条带所覆盖的行政区域。

3.对岩溶微发育的塌陷低易发区(C1区，当前没有发生地面塌陷的记录或工程案例，未明确划分为岩溶塌陷重点防治区的地区，勘察单位判定场地稳定性为“基本稳定”、场地适宜性判定为“较适宜”)，覆盖型岩溶场地基岩面上的砂土层可以作为桩基础持力层，桩基础类型可推荐选用钻孔灌注桩和预制管桩，既保证“地基基础和结构安全”，又为建设单位“降低工作造价及节省工期”。涉及的行政区划有黄陂区黄花涝、江岸区堤角、青山区红钢城等，主要是武汉市呈东西向分布的北部岩溶发育条带所覆盖的行政区域。

4.从岩溶发育条带、岩溶发育程度、岩溶场地稳定性及适宜性、岩溶塌陷易发区分区、岩溶塌陷防治区、桩基础持力层及桩型与适宜行政区域等七个方面按照先后顺序进行判别，判别结果建下表三即“表三 武汉长江一级阶地覆盖型岩溶场地桩基础持力层确定流程及内容一览表”。省市规范编制单位在修订规范时可以考虑对相应的章节和条款照此进行修订，政府建设行政主管部门可以考虑照此对有关文件相应内容进行修改完善。

5.本建议属于个人意见，不代表作者所在的审图机构意见，不得作为审图依据。

【致谢】

本文承蒙武汉勘察设计协会技术咨询服务部有关专家特别是陈清潮结构专业高级工程师提出了宝贵修改意见，在此一并致谢。

【参考文献】

1.国家标准《岩溶地区建筑地基基础技术标准》GB/T 51238-2018

2.行业标准《城乡规划工程地质勘察规范》CJJ57-2012

3.湖北省地方标准《建筑地基基础技术规范》DB42/242-2014

4.武汉市地方技术标准《岩溶地区勘察设计与施工技术规程》DB4201/T632-2020

5.《武汉市房屋建筑工程地基与基础若干问题技术规定》(武城建【2014】24号)

6.《武汉市地质灾害防治规划(2011年—2020年)》(摘自武汉市自然资源和城乡建设局官网)

 

作者：黄涛(武汉勘察设计协会技术咨询服务部)

国家注册土木工程师(岩土)

勘察审查工程师(一类)

教授级高级工程师

享受国务院政府特殊津贴专家(2002年)

全国工程勘察设计行业奖评审专家

中国冶金建设协会高级技术专家

中国施工企业协会科技专家

湖北省执业资格注册师继续教育专家

湖北省岩石力学与工程学会常务理事

武汉土木建筑学会土工基础专业委员会委员

武汉市建设委员会深基坑专家委员会委员

武汉地区优秀总工程师(武汉建筑业协会，2016年、2018年两届)

武汉大学土木与建筑工程学院校外硕士生导师(2011年)

西安建筑科技大学硕士生导师(2013年)

桂林理工大学客座教授(2017年)

广东珠海横琴新区市政基础设施建设项目获全国首个综合管廊国家鲁班奖(2017年)及第十七届中国土木工程詹天佑奖(2019年)的勘察及岩土专业总体技术负责人