岩溶地基岩土工程勘察及地基处理

2015-07-21 175 0

  随着城市工程建设突飞猛进的发展,岩溶分布区的岩土工程问题日异突出,加大对岩溶地区的勘察方法和对岩溶地区的地基加固处理技术的研究就显的十分迫切。岩土工程勘察是保证工程高质量完成的前提保证,在岩溶地区的勘察时,因岩溶地区的地质条件复杂,单一的勘察方法不能满足勘察技术的要求,所以要根据岩溶地区的自身特点和要求进行多种勘探方法相结合进行勘察。

  岩溶不良地质构成的岩溶地基常常引起地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏。随着越来越多的工程兴建在岩溶地区,岩溶地基问题就成为工程建设中的突出问题,加强岩溶地基稳定性沿途工程勘察及分析评价,采用合理、经济的地基处理措施,有着重大的技术价值和经济意义。

  1、岩溶地区工程地质勘察

  岩溶地基的工程地质分区是以场地的稳定条件作为分区的基本原则,分为无岩溶区,基本没有岩溶现象,场地的稳定性极好。岩溶一般发育区,场地的稳定性一般。岩溶发育区,场地稳定性差。岩溶极发育区,场地很不稳定,建(构)筑物应避让。

  岩溶地区工程地质勘察方法有工程地质调查与测绘、物探、钻探、坑探等。由于岩溶在空间上发育不均一性和岩溶水文地质条件的复杂性以及地形的多样性,需要采取综合勘探的方法才能对岩溶进行立体勘察,从而为岩溶发育场地的稳定性提供科学划分。

  岩溶一般发育区的勘察:重点勘察岩面起伏状况和岩面坡度、覆盖层的厚度,石柱的分布,确定岩面之上土层的均匀性,稳定性等,正确评价地基的稳定性和适用性。还要查明溶洞,大溶洞的分布、规模、埋深、填充性,地下水的危害性等,钻孔按规范要求布置。

  岩溶发育区的勘察:岩溶发育区地基复杂,除了无岩溶区的勘察内容外,重点查明基岩溶洞的分布、规模、填充性和连通性。地表水与地下水的水力联系,地下水的径流(岩溶水的流向)。钻孔布置应根据拟建工程的特征及地基的复杂程度进行,应满足查明岩溶特征的要求,由于岩溶发育区的地基十分复杂,因此,勘察中应与多种勘探方法结合,详细查明场地不良地质现象的类型、发育程度和分布规律、发展趋势等。

  2、岩溶探查及其施工问题

  工程地质勘察的目的是为设计和施工提供工程地质依据。但在岩溶地区岩石面高低起伏变化大,岩石露头无连续性和规律性,表层岩层往往十分破脆。普通的地质钻探难度大,很难反映场地的岩溶情况,常常不能完全满足设计要求,往往在施工过程中还要对场地环境进行复查,给地基处理、基础选型方案的选择带来很大难度,造成工期长,造价高,施工质量还难以保证。所以,在岩溶场地的勘察工作中不能单纯依赖钻探忽视物探,要两相结合,互相认证:可采用电法、电磁法探测基岩埋深、土洞划分上覆松散沉积层序和风化带;采用跨孔电磁波计算机层析成像(CT)技术探测地下洞穴、隐伏断层、破碎带;结合利用传统钻探孔,将部分孔加深作为电磁坡发射及接收井,即可实现由点到面(剖面)的探查成果。

  3、岩溶地基的评价及处理

  岩溶不良地质构成的岩溶地基常常引起地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏。随着越来越多的工程兴建在岩溶地区,岩溶地基问题就成为工程建设中的突出问题,加强岩溶地基稳定性分析评价,采用合理、经济的地基处理措施,有着重大的技术价值和经济意义。

  3.1岩溶地区主要地基处理原则

  地基评价不能满足稳定性要求时,需要对地基进行适当的处理。一般对地基稳定有影响的岩溶洞隙,应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质条件综合分析、因地制宜的采取下列处理措施:

  1)对洞口较小的洞隙,宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理;

  2)对洞口较大的洞隙,宜采用梁、板和拱等结构跨越。跨越结构应有可靠的支承面。梁式结构在岩石上支承长度应大于梁高的1.5倍,也可采用浆砌块石等堵塞措施;

  3)对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体,可采用灌浆加固和清爆填塞等措施;

  4)对规模较大的间隙,可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。

  一般对地基稳定有影响的土洞,杜绝地表水渗入土层,使土洞停止发育和发展,当地质条件许可时,尽量对地下水采取截流、改道等,以阻止土洞继续发展。当土洞埋深较浅时,采用挖填和梁板跨越;对直径较小的深埋土洞,可不处理,仅在洞顶上部采用梁板跨越即可;对直径较大的深埋土洞,可采用顶部钻孔灌砂或灌碎石混凝土,以充填空间。当对地下水不能采取截流、改道等方式以阻止土洞发育时,一般可采用桩基等措施。

  3.2地基基础处理的比选

  采用桩基在岩溶地基上建造高层建筑需要面对一系列特殊问题,如持力层的稳定、溶槽溶洞处理、同一承台下长桩与短桩的应力应变协调问题等。基础问题不但会严重影响安全、工期和造价,有时甚至成为工程成败的关键。下面总结了岩溶地区主要使用的桩基型式及适用范围。

  3.2.1冲孔灌注桩

  这种桩适用于地下岩溶发育,有多层溶洞,但溶洞洞穴小,上部洞穴顶板薄的地质情况,这种桩可冲(钻)穿上层溶洞顶板,到达下层溶洞顶板。有经验的施工人员可以从冲击声中察觉到顶板的厚度,由此判断是否已到达持力层。为稳妥起见,可在桩位先做超前钻,查清洞穴情况,再将冲击钻冲至满足设计要求之岩层。但在地下有大溶洞存在的情况下,不宜用这种桩,以免浇灌混凝土时,造成混凝土流失且难以控制。由于冲孔是靠钻头的自由落体运动形成的冲力来成孔的,所以冲孔桩还适用于开口裂隙多的地质情况,冲击钻所造成的桩孔垂直度好。

  3.2.2钻孔桩

  钻孔桩的成孔直径大,一柱一桩,受力清楚,施工方便,适用于单桩荷载大、地下有孤石,夹层分布,岩溶表面不平的情况,用这种桩能钻穿孤石、夹层,将桩端可靠地支承在持力层上,桩端的嵌岩情况也好。但钻孔桩不宜用在溶岩裂除多,溶沟多的基岩中,因为施工中容易造成卡钻、钻杆沿溶岩斜壁偏斜,以至打偏等现象。

  3.2.3预应力管桩

  预应力管桩适用于地下有淤泥、土洞、流砂、地下溶洞连通暗河等情况,压桩采用的预制桩不受上述因素的影响,压桩的单桩承载力可由压桩机上的压力表观察到,所以非常直观,易于掌握,但在土岩软弱过渡较快处容易出现断桩。

  3.2.4群桩

  当岩溶表面极其复杂,但岩溶表面上履盖有较厚沙土层时,如果采用以上各种桩型都难于施工或保证成桩质量和安全度的情况下,群桩不失为解决此类复杂地质情况的一种有效选择群桩的桩端并不一定要求支承在变化极其复杂的岩面上,只要在群桩桩端体的压力泡,能有效搜盖基岩面,即有坚硬的下卧层即可,这样就避开了复杂变化的基岩表面对桩基造成的危害或潜伏的危害。采用静压预制管桩作为群桩是较好的一种方式。

  3.2.5夯扩桩

  桩由上部桩身和下部复合载体组成,桩身为钢筋混凝土结构,复合载体是避软就硬,以碎砖、碎石、混凝土块等为填充料,在持力层内夯扩加固挤密形成的挤密实体。夯击过程中如遇土洞,可即时对土洞进行充填处理,不会危及地面安全。夯击到岩面时,由于强大的夯击能,实际上是对岩顶板进行强度及稳定性检验。若遇溶洞薄层顶板或节理裂隙较发育强度低时,即可击穿进行“深层强夯”处理,只要达到某种“收锤标准”就可定量取得承载力。

  4、结语

  岩溶地基处理有很大的难度和复杂性。通过在施工前认真查明场地的地层结构、岩土特性、岩溶发育程度规律、基岩埋藏条件、起伏程度、溶(土)洞的发育程度、埋藏条件、充填状况、含水层的富水性及各含水层之间的水力联系,制定相应的地基处理施工工艺方法是必须的。
 

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