岩溶地区的地质勘察

岩溶地区的地质勘察（精选10篇）

岩溶地区的地质勘察 第1篇

岩溶地区又称喀斯特地区是可溶性岩层由于水的影响发生溶蚀而产生的地质形态。按照岩石中的成分, 岩溶可以分为碳酸盐类、盐酸盐类和硫酸盐类等不同的种类, 随着在岩溶地区进行的工程建设越来越多, 勘察和施工人员逐渐认识到对岩溶地区进行地质勘察的重要性, 并且对此进行了全面的研究, 主要包括岩溶的形成环境、影响因素、类别和地质地貌特点等方面的内容, 并且已经取得了比较好的成效, 目前在工程地质勘察过程中广泛应用。而随着经济建设的快速发展, 岩溶地区的工程地质勘察愈加普遍, 在勘察过程中也遇到了遇到了很多方法和技术上的困难, 对于岩溶地区进行勘察和施工的工作人员必须对这些问题进行全面的分析了解, 不断总结经验, 才能够不断提高勘察水平, 使得以后的勘察过程更加顺利。要想在实际施工过程中掌握岩溶地区的地质情况并总结经验, 就必须进行实地的勘探, 对该地区的岩石发育情况和生长规律进行研究, 从而根据不同的地质情况选取不同的方法和技术, 本文便对岩溶地区的工程地质勘察方法进行了浅要论述。

1 岩溶地区的地基类型

岩溶地区由于岩溶的发育, 在可溶岩的表面往往有石芽和溶沟丛生, 参差不齐, 地下溶洞又会破坏岩体的整体性, 水动力条件发生变化, 进而又会对上部覆盖土层产生影响, 使得土层发生开裂和沉陷等现象。这些情况都对建筑物地基的稳定性有着不同程度的影响。

根据碳酸盐岩的出露情况和对地基稳定性的影响, 可以将岩溶地区的地基分为裸露型、覆盖型和埋藏型三种, 具体介绍如表1所示。

2 进行地质勘察的目的

对岩溶地区场地进行勘察的目的主要是为了探查场地的安全性和地基的稳定性, 找出对安全性和稳定有影响的岩溶发育规律, 主要内容包括岩溶形态的空间分布规律、规模、密度和洞内的充填情况, 可溶岩上覆岩层的厚度、工程性质和空间分布规律, 地表和地下水的循环交替规律等。以此为依据, 结合以往的勘察经验, 对地基的稳定性和场地的适宜性进行准确评价, 评价的主要内容包括:

(1) 不同类岩溶的位置、大小、形状、高程、延伸方向、底部和顶板状况、洞内和围岩充填物情况、可能形成坍落的因素和时间段等。

(2) 所在地区地质构造情况、褶皱形式、断裂和地层形态与岩溶的分布和发育状况的关系。

(3) 结合各层位的岩溶形态和分布数量划分出不同的岩溶岩组, 并分析出岩溶发育情况和地层厚度、岩性和结构的关系。

注:本表的地基类型为碳酸盐类的岩溶种类。

(4) 划分出岩溶地貌类型和水平垂直向的分布带, 并分析出岩溶发育情况与所在地地貌发展过程、水文情况和相对高程的关系, 对不同地貌上的岩溶发育特征和强度差异进行阐明。

3 岩溶地区工程地质勘察方法和探测技术

对于岩溶地区, 除了常规的钻探手段, 我国主要采用的勘察方法有以下几点:

(1) 工程地质调查和测绘。主要包括对于岩溶地形地貌调查、水文地质调查和地层岩性试验等方面的野外调查, 能够对岩溶发育的分布规律和发育特点进行宏观上的把握, 以此为依据进行下一步的地质勘察工作。此方法比较简单方便, 能够获得最直观的野外工程地质基础资料。

(2) 遥感技术。遥感技术具有调查面积大、重复性好的优点, 自20世纪70年代引入我国以来, 在研究岩溶地貌、层组划分和地质构造等方面有广泛的应用, 并且均取得了很好的效果。该技术在一般的工民建中运用的不多, 基本上被运用在大型工程的选址上。

(3) 地球物理勘探。此方面的勘探方法主要包括电阻率法、声波透射法、地面地震反射波法和微重力法等, 在20世纪80年代发展起来的层析成像技术和探地雷达技术也得到了广泛的运用。此种勘探方法主要针对复杂的岩溶洞穴的探测比较适用, 在对于岩溶溶洞、土洞和塌陷的形态和分布的探查方面发挥了很大的作用。在对大范围的岩溶和分布较深的岩溶的分布规律地球物理勘探方法最为理想, 只是此方法的准确度使用受到场地和技术人员水平的影响。

(4) 工程地质原位测试技术。此技术因其施工简单和成本较低的特点, 在岩溶地区的勘察方面有比较成熟的应用经验, 主要采用原位标准贯入试验和动力触探试验等方法对溶洞和洞内物质的工程性质进行测定, 还能够测定出相应地基土的承载力作为工程建设的依据。

(5) 模型试验。此方法是使用一定尺寸规模的试验装置对土层各种条件下的岩溶地基稳定性和塌陷过程进行模拟, 主要用于针对岩溶塌陷方面的研究。

(6) 示踪试验。此方法是采用示踪剂对岩溶地下水进行连通试验和长期观测方面的研究, 从而查明岩溶的发育情况, 以及溶洞的分布情况和连通状况。此方法比较方便可靠, 但是对于没有地下水的溶洞不适用。

(7) 插钎。此方法是使用一定长度的钢钎按照一定的间距插入到上部的覆土层中, 从而查明土层中发育的岩溶土洞的分布情况。此方法施工简单、经济实用, 对于土层中是否存在土洞和软弱层效果显著。

(8) 管波探测法。此方法是在钻孔中利用“管波”作为探测物理场, 对钻孔一定范围内的溶洞、裂隙和软弱层等不良地质情况进行勘察, 并且以此评价地基持力层的完整性。目前在工程上, 此方法能够作为不同桩位勘察的辅助性勘察, 既能保证勘察的准确性, 也能够降低勘察成本、缩短勘察工期。

4 不同岩溶发育地区的勘察方法

4.1 岩溶补给区和径流区的工程勘察

岩溶地下水补给区主要发育有石芽、溶蚀漏斗和溶蚀沟槽等类型的岩溶地貌, 大多分布比较密集, 发育较浅。岩溶地下水径流区的岩溶主要以集中的地下水溶洞和暗河为主, 一般与地下溶洞相连, 并且有土层覆盖区, 一般不会对地面工程产生危害, 但是对于大型地下工程还是会构成一定的危害。

对于补给区和径流区工程勘察的总体原则是:首先对于地面进行调查, 对岩溶的分布特征和发育情况进行了解, 然后结合相应的物探方法对地下溶洞等区域的发育位置进行判断, 然后再结合工程的具体情况, 采取最适合的方法和技术手段进行重点勘察。

4.2 岩溶排泄区的工程勘察

地下水排泄区的岩溶主要为盆地边缘的溶洞、暗河和盆地覆盖型的岩溶。裸露的暗河和溶洞的规模一般比较大, 为地下水的集中排泄点。覆盖型的岩溶大多为管道式的溶洞, 在第四系含水层以下, 并且溶洞之间互相连通, 能够形成含水量比较好的岩溶含水层。

对于岩溶排泄区来说, 其工程地质问题是一个比较复杂的系统性环境工程地质问题, 因此要采用系统的方法进行工程勘察, 对较难发现的浅层和局部的岩溶危害加以注重。对于裸露型的岩溶排泄区, 秉承先调查在进行集中勘察的原则, 主要以调查为主, 然后再结合必要的物探进行勘察。对于盆地埋藏型岩溶排泄区, 要进行较大范围的系统分析研究, 在调查基础地质和水文资料的基础上, 对可能产生岩溶危害的地段进行综合性勘察研究, 并对其进行危害问题的评价, 提供出处理和预防方案, 以此保证工程建设的顺利进行。

5 结束语

在岩溶地区进行综合性工程地质勘察是切实可行的, 由于岩溶地区的岩溶发育情况是比较复杂的, 因此在实际工作过程中, 必须针对工程的具体情况, 对现场的地质条件进行综合考虑, 采取最有效的勘察方法, 对场地的岩溶发育规律和发育趋势进行清晰了解。从而对工作区做出最准确的评价, 提出最合理的施工建议和方案, 并且对后期的施工过程中可能出现的各类情况进行分析, 与施工保持联系, 及时采取措施和总结经验。

参考文献

[1]李瑞龙.浅谈对岩溶地区工程地质勘察方法的探讨[J].中国新技术新产品, 2012 (2) .

[2]彭重建.岩溶地区工程地质勘察方法探讨[J].企业技术开发, 2014, 11:167~168.

[3]秦美前, 刘晓军, 商南南.岩溶地区的工程地质勘察与稳定性分区[J].采矿技术, 2004, 4 (1) :67~68.

[4]谢文.岩溶地区的工程地质勘察方法研究[J].城市建设理论研究 (电子版) , 2013 (14) .

岩溶地区的地质勘察 第2篇

【关键词】地质勘察；岩溶区；桥梁基础工程；应用

当前我国经济发展快速，对于各基础桥梁设施建设也愈来愈重视，在进行岩溶区桥梁基础工程施工之前，做好地质勘察工作，确保岩溶区基础桥梁的可靠性与稳定性是十分重要的。首先必须明确地质勘察的意义及目的，才能进一步做好地质勘察工作，真正发挥地质勘察工作的实际效用。

1.岩溶区地质勘察

岩溶是石灰岩、泥灰岩、白云岩、大理岩、石膏和岩盐等可溶性岩石受水的作用而形成的溶洞、溶沟、溶隙、暗河、漏斗和钟乳石等奇特的地表和地下形态的总称。土洞是岩溶地区上覆土层在水的作用下形成的洞穴。岩溶地区常出现地面变形和地基陷落、渗漏等现象，对建筑物危害甚大。

一般来说，调查和评价岩溶地区工程建设条件的工程地质勘察，可分为四个阶段：其一，选址阶段：初步查明岩溶和土洞的发育状况和形成条件，对其危害程度和发展趋势作出判断，对场地的稳定性和建筑适宜性作出初步评价。其二，初步勘察阶段：查明岩溶和土洞的分布、发育程度和规律，按场地稳定性和建筑适宜性进行工程地质分区，为建筑物总平面布置提供依据。其三，详细勘察阶段：查明建筑场地内或对建筑物有影响的地段各种岩溶和土洞的位置、形态、埋深、规模、洞隙中充填物的物理力学性质、地下水条件等，评价地基稳定性，为设计、施工和地基处理提供参数。其四，施工勘察阶段：针对某一地段或尚待查明的问题进行补充勘察评价。

2.地质勘察在岩溶区桥梁基础工程中的应用分析

2.1工程实况

某桥梁基础工程项目位于山岭缓丘区，属典型的石灰岩岩溶地区，岩溶广泛分布。路线所经地带主要为剥蚀丘陵地貌，地形起伏较大，切割较深，多呈“V”形谷地。沿线地表溶蚀现象发育，基岩以石炭系、泥盆系白云质灰岩、泥灰岩为主，溶沟、溶槽、石耸、溶洞、暗河、溶蚀裂隙等岩溶地质现象广泛分布，对工程桥梁基础施工影响很大。

2.2勘察目的和任务

为探明桥梁桩基底部岩溶发育情况，准确确定桩基嵌岩深度，在施工之前组织了地勘队伍，首先用物探方法查明桥位区岩溶的发育规律、不同地段的岩溶发育强度和发育特点、第四系的地层岩性、层序、沉积厚度、结构特点。然后结合现有的桩基地质资料，对设计地质资料不完整的地方进行地质补充钻探。对钻探的要求是：

2.2.1查明桥位区，特别是大、中桥的地质结构、工程地质、水文地质条件、不良地质现象的分布，特别是岩溶洞穴对桩基础稳定及安全的影响。探明桥梁墩台地基的覆盖层及基岩风化层的厚度、墩台基础岩体的风化与破碎程度、软弱夹层情况和地下水状态，测试岩土的物理力学、化学特性，提供地基的基本承载力、桩壁摩阻力、钻孔桩极限摩阻力。

2.2.2探明岩溶水的埋藏特点、水动力特征、富水程度、补给、径流、排泄条件，地下水位标高和地下水位变化特点。

2.3钻孔

2.3.1钻探布孔原则

在充分研究施工图设计工程地质资料的基础上，对处于岩溶发育地质条件的桩基础进行逐桩地质超前钻探；对于跨径不小于30m的大桥主墩桩基进行逐桩钻探，跨径小于30m的大桥每墩至少布置2个钻孔；其他工程地质条件相对简单的墩位，一般每墩台布置1个钻孔；主线下穿分离式桥梁基础可减少布孔，隔墩布置1个钻孔。

2.3.2钻孔定位

采用全站仪按设计桩位坐标进行放样。孔位误差：陆地应小于0.1m，水中应小于0.3m，遇水流湍急时，应在套管固定后复核孔位位置，根据测量放样的钻孔标记，将钻孔位置对准放样位置，移动钻机，并进行钻孔位置复核。

2.3.3孔口高程测量

地面孔口高程误差：陆地应不大于0.01m，水中应不大于0.1m。要注意水位升降变化，进行实际孔深的换算。孔内地层的分层高度误差应在0.05m～0.1m之内。

2.3.4冲击回旋钻进

为确保岩芯采取率和分层准确，开孔时对于地表松散土层，应采用<130冲击钻头开孔，下好护壁套管后改为合金或金刚石钻头回转钻进，每次进尺应不大于2m，对于破碎岩层，每次进尺应不大于1m，并将岩芯按顺序排放在岩芯箱内，根据地层变化及勘探技术要求，认真填写好岩芯卡。

2.4地质勘察现场编录内容

现场编录应贯穿于整个钻探过程中，准确丈量钻杆、钻具，时刻注意岩性的变化，仔细观察土的颜色、含水量、硬度、可塑性、物质成分、颗粒组成等；对岩石应划分其硬度等级、完整性、破碎程度、基本质量等级及其风化程度等。准确记录，认真填写原始编录资料，及时送样分析，并按有关规定进行封存，保证野外资料收集齐全、可靠，大于0.5m的夹层必须记录清晰。编录资料严禁涂改。

2.5取樣及测试分析

2.5.1岩芯采取率：土层不小于90%，砂卵石层不小于60%，强风化岩层不小于65%，中风化岩层不小于85%，微风化层不小于95%，断层破碎带等特殊孔位，应尽量提高岩芯采取率。

2.5.2每孔岩芯应根据规范，按地层上下顺序进行编号、整理、装箱、填写岩芯卡片和岩芯箱登记表。对破碎、松散岩样，应采用瓶装或袋装加以保存，对岩芯松散岩样应保存到桥梁建成。

2.5.3对地基中的岩石进行下列试验：单轴抗压强度、极限摩阻力、容许承载力等。6.4对洞穴填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测容重、含水量、孔隙率等。对洞穴作连通试验，判断地下洞穴连通情况和地下水之间的水力联系，洞穴还要作抽水试验，查明岩溶含水带富水性和涌水量，并对地下水和地表水作水质分析，确定其对混凝土的侵蚀情况。

2.6地质超前钻孔的结果评价

该桥梁基础工程对全部桥梁桩基进行了地质超前钻孔，其中两座跨江大桥的161根钻孔灌注桩中经查明100多根桩基存在溶洞现象，最多溶洞达到6个呈串珠相连，横向发育。本次地质超前钻探穿越岩石破碎带或溶洞发育区钻入较为完整的岩层中，完全探明了岩溶地区桥梁基础持力层的岩性状况，对原设计桥梁基础中不符合持力层承载力要求的桩基标高进行了调整，确保桥梁基础的承载力，为桥梁基础确定施工方案提供了宝贵的地质资料。通过评价桥基的稳定性，提出洞穴顶板岩体的安全厚度；对影响桥基稳定的溶洞洞穴等不良地质与特殊性岩土提出工程措施与处理建议。

3.结语

综上所言，在进行岩溶区桥梁基础工程施工之前，针对桥梁地质进行超前钻探，以具体的地质勘察数据来确保岩溶区桥梁基础的可靠性，同时便于基础桥梁的施工方案设计，进一步缩短工期，提高桥梁基础工程的施工效率及施工质量水平。■

【参考文献】

[1]黄潘，王传雷，刘兵，黄涛.综合物探方法在隧道勘察中的应用[J].工程地球物理学报，2009（04）：43-45.

[2]赵文星.综合勘探在隧道工程地质勘察中的应用[J].铁道勘察，2007（03）：212-213.

[3]张志亮.综合地质勘察方法在黄土梁峁区隧道工程中的应用[J].铁道勘察，2010（02）：68-69.

岩溶地区的地质勘察 第3篇

1 研究的现状

由于岩溶发育的不均一性和复杂性, 随着桩基础在岩溶地区的普遍应用, 使勘察、设计、施工都面临着许多新问题。有不少工作者已经在这些方面总结出很多工程建设实践经验, 一些学者也做了不少的研究工作。例如, 对溶洞顶板稳定性的研究, 有学者提出了视溶洞顶板为梁板 (悬臂梁、简支梁、两端固定梁) 、塌落拱、压力拱等的溶洞顶板稳定厚度计算方法;有学者根据弹性体内存在孔洞, 在双向均匀应力场的作用下孔洞边界上的应力集中现象, 按椭圆形水平坑道的计算公式求解溶洞周边的切向应力, 以此来判断溶洞顶板的稳定性, 有学者用平面问题的有限单元法对溶洞进行应力分析。有学者采用有限元无界元耦合分析的方法, 对岩溶临空面稳定性进行了研究。有学者对覆盖型岩溶区的桩基础稳定性进行评价。本文通过调查收集资料, 并对这些资料进行整理、分析和研究, 总结出岩溶地区工程地质勘察的合理方法。

从空间问题角度, 在理论上为溶洞顶板稳定性的分析以及桩基嵌岩临界深度问题提供一条研究途径。

2 岩溶工程地质合理的勘察方法

不同地质时代的可溶性岩层, 在漫长的地质作用下形成的岩溶形态千差万别, 错综复杂, 如溶洞、溶沟、溶槽、地下暗河等。由于岩溶在空间上发育的不均一性, 造成岩溶地区的地质情况非常复杂, 因此在进行岩溶勘察时, 仅靠传统的地质方法 (如槽探、坑探) 难以得到满意结果。因为对岩溶认识不足勘察方法不对路, 工程处理不当, 在一些城市 (如济南、广州、南海等) 发生了工程失误现象, 造成极大的损失, 因而了解岩溶地区的地质, 查清地下岩溶的分布情况, 为工程提供可靠的地质资料是至关重要的。由此可见, 岩溶地区工程地质勘察有着十分重要的作用, 而合理的勘察方法也就成为人们所关注的问题。本文通过广泛地收集工程资料和前人的研究资料, 对这些资料进行整理、分析和研究, 总结出适用于岩溶地区工程地质勘察的方法, 如钻探、遥感技术、地球物理勘探、静力触探等。现分述如下。

2.1 钻探

钻探是广泛应用于工程地质勘察的勘探手段。除地形条件对机具安置有影响外, 几乎任何条件下均可使用钻探方法。钻探工作的目的是要了解一定深度范围内的岩溶发育情况, 尤其当地表无岩溶现象或有覆盖层时, 要在地质调查和物探成果的基础上, 结合工程要求去指导钻孔布置。工程地质勘察中使用的钻探方法较多, 因而要根据具体情况选用适宜的钻探方法, 此外, 为了利用钻孔更好地了解地下地质情况, 配合钻探, 往往要进行钻孔压水试验或抽水试验等水文地质工作。条件允许时, 还可采用物探测井、钻孔摄影、井下电视等技术手段, 以配合了解钻孔周围的地质情况。

2.2 遥感技术的应用

遥感技术是根据电磁辐射的理论, 应用现代技术中的各种探测器, 对远距离目标辐射来的电磁波信息进行接受, 传送到地面接收站加工处理成遥感资料 (图象或数据) 用来探测识别目标物的整个过程。它是建立在现代物理学、数学、电子计算机技术和地学规律基础之上的。具有调查面积大, 重复性好等特点, 遥感图像能宏观而真实地反映地表特征和各种地质现象的空间关系, 遥感影像视域广阔、信息量大, 在识别岩溶地貌形态、岩溶层组划分及地质构造特征等方面, 具有其它勘测方法所不及的优点, 尤其更适用于我国南方裸露型岩溶地区。

地球资源卫星遥感 (MSS.TM, SPOT) 、航空遥感、热红外遥感、侧视雷达遥感等, 在70年代引进我国以后, 被广泛应用于岩溶地区工程地质勘察。遥感在新建铁路选线、水利水电工程区域稳定性评价、岩溶水库渗漏分析等方面都发挥了重要作用, 在红水河、清江流域规划和大瑶山铁路隧道选线中获得了较好的效果。

2.3 地球物理勘探

地球物理勘探 (简称物探) 理场的各种参数进行地质解译, 是通过获得天然的或人工的物具有一定的“透视性”。它不仅可以在地面测量, 而且可以在地下测量 (例如在钻孔中、中或其间) 以及地下 (钻孔勘察所研究空间的岩溶分布、隧道等) 与地面之间的测量隧道

以洞穴进行探测。由于信息技术特别适用于对岩体中复杂的岩溶、电子计算机技术的引进, 使物探方法得到了很大的发展。目前, 适用于岩溶勘察的物探方法主要有电阻率法、微重力法、钻孔电磁波透视法、五极纵轴电测深法、地震层析成像技术、瞬变电磁法、地质雷达等。本文在总结资料的基础上, 对各种方法的优缺点、勘察效果和适用条件如表1所示。

由表1可以看出, 每一种方法的应用都有其应用的前提, 只有在满足前提条件下的勘察效果才会是好的。因此, 在确定使用何种方法之前, 正确地分析判断建筑场地的地质情况是非常重要的。同时, 根据大量实践的经验认为, 在不同的地质条件下, 进行不同的勘察, 采用综合物探, 可以取得更好的效果。从上述的总结可以看出, 将物探应用到工程地质勘察中, 能降低勘察成本缩短勘察工期, 提高勘察工作质量。尽管如此, 我们还是不能忽略钻探作为最基本的工程地质勘察的勘探手段所发挥的重要作用。如柳州市银都大厦所处的位置是典型的岩溶发育区, 因为存在一种错误的观念认为钻探是“一孔之见”, 所以不相信钻探, 于是出现了用物探替代设计要求的孔底作超前钻孔检测基岩情况的决策失误, 结果导致做补充勘察和补强基础, 造成工期延长, 投资增大。每种方法都有各自的优缺点及适用条件, 应取长补短, 互为补充。大量的工程实践表明, 物探定性配合钻探定量能更好地了解工程地质情况, 为设计提供准确的依据。

2.4 静力触探

静力触探手段在工程地质勘察中主要是用来确定软土、粘性土和砂类土的承载力。把静力触探用于覆盖型岩溶工程地质勘察, 在长 (春) 大 (连) 铁路瓦房店路基塌陷病害整治工程提供了实践经验。在一定的地层条件下, 静力触探手段解决了其他勘探手段未能解决的问题, 取得了良好的效果。在覆盖型岩溶工程地质勘察中, 静力触探手段主要是查明第四系覆盖层中有无隐蔽土洞存在;土洞的规模及埋藏位置;疏松裂隙带的分布及其范围等。其方法是:在依据钻探物探资料进行了初步稳定性分区的基础上有针对性的布置静力触探孔, 结合具体情况, 解释静力触探PS-h (PS:贯入阻力, h:探测深度) , 有是否出现异常值来推测有无土洞或裂隙带。静力触探方法得到的成果分析资料的准确性和可靠性, 在勘探期间和紧接着的设计与施工中, 都得到充分的证实。

覆盖型岩溶工程地质勘察, 在钻探、物探手段受到技术上和经济上的限制以及场地的限制, 无法满足要求时, 为了探明覆盖层中潜蚀作用的分布范围和强度, 可以采用静力触探方法。根据不同勘察设计阶段、不同工程性质及地层条件, 在综合勘探中合理使用静力触探手段可以提高勘测质量、缩短勘测周期。通过静力触探与地质雷达相结合来探明土层中隐伏土洞与扰动土层的效果显著。

参考文献

[1]张在明, 陈雷, 沈小克.工程勘察与地基评价计算机专家系统 (EIFEES) [J].科技资讯, 1999 (11) .

岩溶、卵石、流沙地质浅水围堰施工 第4篇

【摘 要】近年来，跨越河道、干渠的铁路、公路桥梁施工比较普及，受地质条件限制和工期紧的要求，施工方案比较多。文章以湘桂铁路万乡河大桥的基础围堰施工为题材，着重介绍在岩溶、卵石、流沙地质桥梁基础施工采用筑岛围堰和高压注浆技术和施工方法，可供同行交流。

【关键词】湘桂铁路；万乡河大桥；筑岛围堰；高压注浆

0.工程概况

湘桂铁路万乡河大桥水中桩位为岩溶、卵石、流沙地质，承台底为岩石层、卵石层交错。为确保工程安全、快速、经济施工，工程采用筑岛工艺施工，筑岛过程中采取高压旋喷桩等加固措施。万乡河大桥起讫DIK230+950.26—DIK231+211.44，全长261.18m，段内属缓丘地貌，两岸高程约158m，高差不足2m，地势平坦河槽中高程约152m，河宽约90m，常年有水。大桥共有10个墩台，桩基88根，其中4#、5#、6#墩处于万乡河河道内，承台顶面标高基本与河床表层标高一致，底标高分别为4#承台149.741m、5#承台150.274m、6#承台150.807m，承台嵌入河床约2.5m左右，三个水中承台的尺寸均为10.7m×6.1m×2.5m，与桥梁纵向成16度夹角，单个承台桩基设计为8根？准1.25m钻孔灌注桩，旱季水位为154.5m，雨季水位为158.9m，施工前搭设钢栈桥及钻孔作业平台。

1.地质情况

万乡河河床中有一断层，称之为万乡河断层，桥址内不良地质为岩溶，特殊岩土为松软土。以可溶岩为主，附近地表出露的灰岩溶蚀迹象明显，发现多个溶洞，岩溶中等～强烈发育，河床表层淤泥层约10～20cm，承台嵌入河床2.5m位置地质情况，根据设计图纸及钻孔桩施工时渣样显示为卵石土层、流沙层。

2.施工工艺

5#墩（河中央）采用钢板桩围堰，4、6#墩（靠岸边）采用筑岛围堰。这里主要介绍筑岛围堰施工工艺。

2.1围堰工程

根据江水不能断流的要求，围堰施工作业程序如下（具体请详见附图）。

先进行草袋投放。首先投放迎水面短边一侧，投放时，将已准备好的土袋堆用吊车悬吊，紧靠相邻两木桩下放至河底，利用木桩阻挡，使土袋堆不被水流冲走，一直投放至草袋高出水面1米位置，紧靠木桩的草袋投放完成后，在已投放好的草袋外侧再投放一层土袋堆，迎水面一侧草袋投放完成后，采用相同的方法进行另一侧短边及靠水中长边一侧草袋的投放。

草袋投放完成后，对围成的区域进行填土。填土采用逐级推进的办法，从岸边往水中形成的围堰区域内倒土，用装载机向前逐步推进，填土保证超出河面50cm以上，以方便机械操作，土尽量利用路基弃方，不能倾倒石方。

围堰施工注意事项：①挖掘机平整堰体基础；②砂土、运到江边装袋；③堰体码砌：专人指挥码砌，砌体要搭接堆码；④堰体完成后，堰体迎水面再铺两层防水彩条布，顶部彩条布要用砂袋压紧；⑤围堰时要做好堰体内的防水布的安放正确，另外堰坝体成型要标准，深水处考虑用钢管架固定围堰体。

2.2高压注浆工艺流程

测放压浆加固孔位XY-1型工程钻机引孔→安放塑料管→旋喷钻机对正孔位→浆液制备→沉管至设计底标高→喷浆试压→桩顶旋喷浆液→恒速旋喷到桩底标高→冲洗输浆管道→结束一根桩施工→施工下一根桩。

2.3高压旋喷桩检测效果

我部在6#墩之外在同样地质条件，做试验桩4根，注浆深度为4米，7天后挖出成桩效果，邀请建指、监理共同见证。经现场开挖达到支护及止水围幕，控制桩径扩散的效果。将在每个墩台注浆完成后，委托第三方检测注浆成桩效果，28天强度每个墩台取蕊检测3根桩。

2.4高压注浆护壁验算

假设钻孔过程中塌孔或有溶洞，流砂移动，验算高压旋喷桩护壁强度。

①围堰后每小时渗透水量计算：

静止水位h1=1.5米、稳定水位埋深h2=7.2米，以地下水径流补给为主，根据现场抽水试验，得到稳定流量q为13.5M3/h，影响半径28.5，基渗透系数K和每小时水量Q：

K=0.366lgR/r*q/M（h2-h1）=12.7m/d；

Q=kaKhl/24*H/H+2t=810.7m3/h；

式中：R为影响半径，m为含水量厚度，m；ka为安全系数，取1.5；h为旋喷底到基岩高度取7.5米；护壁周长7.4*2+16.95*2米。

②采用朗金理论进行土压力计算：

主动土压力强度：

式中：

r—土的重度（KN/m2），地下水位以下用浮重度。

h—计算土压力强度的点到地表面的距离。

φ—土的内摩擦角（°），砾、卵石土取40°。

单位长度总主动土压力：

经计算： Pa=（21-10）×4.0×0.217=8.68KN/m2

Ea=1/2×（21-10）×42×0.466=40.48KN/m

2.5注浆加固过程控制

筑岛形成后，按规定位置进行注浆加固。对水面以下的填土和砂卵石层进行注浆，注浆加固采用旋喷桩施工工艺。注浆作业宽度约3.5米，分四排梅花桩布置。

旋喷桩桩径0.5米，正三角形布置，桩间距1米，桩长8米。

旋喷桩工艺：

①钻机就位。把钻机移至钻孔位置，对准孔位用水平，立轴垂直、垫牢机架、钻机的垂直度满足精确要求，经技术人员检测合格后方可开钻。施工时旋喷管的允许倾斜度不得大于1.5%。如发现钻机倾斜，则停机找平后再开钻。

②钻孔。按上一步要求将钻机就好位好，进行钻孔作业。钻孔结束后，有技术人员进行质量检查，合格后方可移位进行下一孔的钻进。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。

③插管。插管是将喷管插入地层预定的深度。将喷射台车移至成孔处，先在地面进行浆、气试喷，检查各项工艺参数符合设计要求后将喷射管下至设计深度，经现场质检人员检查认可后方可进行下步工序施工。插管与钻孔两道工序合二为一，即钻孔完成时插管作业同时完成。如使用地质钻机钻孔完毕，必须拔出岩芯管并换上旋喷管插入到预定深度。在插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，若压力过高，则易将孔壁射塌。

④喷射作业。根据地质提供资料，喷浆材料需用合格的硅酸盐水泥，水泥应为新鲜无结块，通过0.08mm方孔的筛余量≤5%，每批次进场水泥必须有生产厂家产品合格证，并根据有关规定进行抽查检验，严禁使用不合格水泥。制浆用水必须保证清洁无污染，符合拌制水的要求。

按试验配合比进行浆液搅制，在制浆过程中应随时测量浆液比重，每孔喷浆结束后要统计该孔的材料用量。浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于30S，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。当喷管插入预定深度后，由上而下进行喷射作业，技术人员必须时刻注意检查浆液初凝时间、注浆流量、风量、压力、旋转提升速度等参数是否符合设计要求，并随时做好记录，绘制作业过程曲线。当浆液初凝时间超过20h应及时停止使用该水泥浆液（正常水灰比1：1，初凝时间为15h左右）。

在喷射过程中，技术人员及时检查个环节的运行情况，并根据具体情况采取下列措施：A、接、卸换管要快，防止塌孔和堵嘴；B、喷射因故障中断，应酌情处理：因机械故障，要尽力减短中断时间，及早恢复灌浆；如中断时间超过1小时，要采取补救措施；恢复喷射时，喷射管要多下0.3m保证宁接体的连续性。

⑤旋转和提升。当喷射管下至设计深度，待成孔到设计深度，浆拌制好水泥浆液倾入集料斗，将低压泵由送水改为送浆开启送浆泵送浆，为保证桩底有足够的水泥浆量，应停喷30秒种，然后边旋转边提升，旋转速度和提升速度都按照设计规范要求进行，开始送入符合要求的浆、气，待注入浆液冒出孔口时，按设计的提升方式及速度自下而上旋转提升，直至设计的终喷高程。

⑥喷注作业时做好已喷邻桩的补浆回灌，保证加固体固结后的桩顶标高，施工中及时作好废浆处理。移动机具将钻机等机具设备移到新孔位上。

2.6止水帷幕施工

注浆完成后，为保证围堰土体稳固，防止围堰土体表层土脱落及渗漏，在围堰内侧土体表层浇筑一层0.5米厚的混凝土止水帷幕。

由于围堰土体有一定坡度，只需要在坡面上安装垂直于坡面的挡板，分块进行浇注。

2.7开挖基坑、封底

围堰形成后，立即用小挖机进行基坑开挖，开挖边坡按1：1坡度，边坡适当设置台阶，以便在台阶上浇筑混凝土，混凝土厚度不小于10cm，防止水从边坡渗入到基坑。

挖至承台底标高下0.5米位置（即超挖0.5米），再利用吸泥泵抽砂和泥浆，基坑开挖完成后立即采用C30水下混凝土进行封底，封底厚度不小于50cm，既起到防水的作用又加大了地基的承载力。

基坑开挖过程中要特别注意不能损坏桩基。

3.施工效果

（1）经济分析：钢板桩围堰约花费120万元（单层为120万元，考虑受岩溶、卵石、岩石地质影响可能另增加30万元），筑岛围堰（高压注浆）约花费90万元，每个墩节省30万元，至少可节省60万元成本。

（2）安全分析：由于地质为岩溶、卵石、流沙地质，用高压注浆的方法更安全、可靠（因为钢板桩受地质影响，部分桩不能持力）。

（3）进度：高压注浆比钢板桩围堰施工更快捷。

岩溶地区的地质勘察 第5篇

岩溶地区因其地质条件复杂, 如土洞、岩溶 (溶洞、溶沟、溶槽) 、构造带 (断层、裂隙) 发育, 地下水丰富甚至有地下暗河通道等, 严重影响勘察中的钻探效率。尤其是大型建筑物的钻探, 如果对岩土工程条件认识不足, 在钻探施工前没有制定合理、有效的钻探技术方案, 而在施工中多次更改钻探技术, 就会造成严重的质量安全隐患和经济损失。本文通过对武岗市郝水大桥详细勘察中钻探施工成败经验的分析, 提出一些经验性建议。

2工程概况

武岗市郝水大桥桥长180 m, 宽36 m, 拟建大桥设计采用6跨30 m的预应力钢筋混凝土空心板桥, 根据勘察任务书共布置28个钻孔。该桥位处岩溶发育, 为了准确地确定墩基嵌岩深度, 在详细勘察阶段采用了以钻探为主的勘察方法, 逐墩布置钻探孔, 以查明每个墩基范围内岩溶的发育规律、基本形态、规模大小, 洞穴顶板岩层厚度、完整性和充填物性状。

郝水大桥处地貌单元属于郝水河阶地地貌。地层岩性自上而下主要为:①杂填土、含有机质粘土及砂土:主要为砂质粘土、含有机质粘土及中砂。②卵石:硅质卵石为主, 磨圆度较好, 多呈椭圆形状, 个别中扁圆形状, 一般粒径为20 mm～50 mm, 锤击不易碎, 砾砂及粗砂充填, 中密～密实状。该层层厚6 m～12.3 m。③砾砂土及亚粘土:主要为砾砂、粗砂及亚粘土。该层层厚2.9 m～11.2 m。④灰岩:为上古生界泥盆系上统厚层至巨厚层灰岩、白云质灰岩。细晶结构, 块状构造。岩性坚硬, 完整性较好, 绝大部分为微风化状态, 少量裂隙发育, 岩石破碎, 埋深13.2 m～26.3 m, 局部岩溶现象较发育。岩溶为埋藏型岩溶, 岩面起伏不平, 高差较大。主要为溶洞、溶蚀裂隙, 所见溶洞多属裂隙状溶洞, 并且发育、分布无规律, 方向呈多方位, 洞的大小不一, 最大的顶底板间距6.8 m, 最小的仅有几厘米, 有的地方多层溶洞分布在不同的平面上。溶洞多被含碎石软塑～流塑状态粘性土充填, 少量的溶洞无充填物。区内有3片岩溶相对比较发育, 但发育程度不同, 大体分为2种情况:①岩溶较发育区, 溶洞似层状分布, 洞穴多扁平状, 其中7号钻孔分布4层溶洞, 洞穴高达0.8 m～4.4 m;②零星岩溶区, 溶洞分布不集中, 只在个别孔中、个别部位发现直径不超过0.5 m的溶洞, 成单体状, 分布零星岩溶。岩溶裂隙较小, 多充填粘性土, 多数裂隙呈闭合状。

3钻探技术

依据郝水大桥桥位处地层结构我们进行了一定的钻探技术准备, 如何有效地穿透第四系地层进入基岩, 探明灰岩中的岩溶状况, 是钻探技术的重点。预测钻探过程中可能出现的问题并有效地解决就必须作钻探技术准备。我们采用的XY-100型油压钻机, 钻探前准备了一批不同直径的套管、普通岩芯管、双层岩芯管、合金钻头、金刚石钻头及膨润土等, 同时也准备了一些打捞工具, 进入场地后又准备了些粘性较大的粘土。除此之外还对作业班组人员进行了技术交底。

有效地钻透了第四系覆盖层。对于上部含有机质粘土、砂土, 采用泥浆护壁回转钻进;对于卵石土, 由于厚度较大, 密实度高, 回转钻进难度度大, 采用套管跟进钻进方法, 即跟管钻进方法, 即钻到卵石土后, 套管打入后容易卷口, 达不到预定的深度。鉴于此种情况, 我们采用壁厚1 cm的厚套管, 用120 kg重锤打入, 效果很好。但是打入套管后, 套管中往往留有卵石, 在其回转钻进时, 个别卵石会卡在岩芯管和套管之间, 使得套管跟着岩芯转, 当采用正丝时, 往往会脱丝, 发生套管脱落, 拔不上来, 当采用反丝时就不会出现这种情况了。

对于岩溶发育的基岩, 钻探施工难点主要是如何在岩溶裂隙发育区堵住泥浆渗漏、如何在具有多层溶洞的岩溶区成孔。

为了判断岩体的完整性, 保证岩溶鉴别的可靠性, 准确计算岩芯采取率, 我们采用双层岩芯管金刚石钻头、泥浆护壁的钻进方法。在钻进的过程中, 当遇到岩溶裂隙发育区时, 泥浆会迅速流失, 即发生漏浆现象, 泥浆无法返回孔口, 有可能发生埋钻和烧坏钻头现象, 使工程无法进行。针对上述情况, 我们采取了相应的解决方法:采用优质膨润土泥浆护壁、水泥浆护壁成孔工艺, 将泥浆、水泥浆的浓度调高, 用来堵漏, 但此法效果并不理想。后经过反复试验, 最后找到了一种行之有效、也是最经济的堵漏方法。钻探漏浆分为岩溶裂隙漏浆和溶洞漏浆。对于岩溶裂隙漏浆, 方法是向孔内回填粘土球, 然后放下钻具挤压粘土, 并上下活动, 使投入孔内的粘土球大部分挤进岩溶裂隙之间, 部分成为泥浆, 再开机扫孔, 目的是让剩余的粘泥挤在孔壁上, 达到护壁的目的, 同时也为了造浆。用于堵漏的粘土, 采用附近场地的残积粘土, 其塑性大, 粘结性强, 堵漏后不容易被冲洗液冲刷掉造成第二次渗漏。这样施工的结果是堵住了岩溶裂隙, 阻止了漏浆, 对于小溶洞, 操作方法同上, 对于大溶洞, 这种方法效果不明显, 往往需采用套管跟进的方法。

由于套管只能打到基岩面, 当岩芯钻具在基岩中钻到大型溶洞拔起钻具后, 由于缺乏导向, 最常见的的情况是, 第二次下钻具时找不到第一次钻的钻孔, 只能重新钻孔, 起钻具后还会找不到上次钻的钻孔, 如此反复, 严重影响钻孔钻进速度, 并易发生钻具折断事故。本工程6号钻孔钻至基岩面下3.2 m后有1个3.8 m的溶洞, 钻探时就遇到此种情况, 钻杆加不下, 反反复复钻溶洞底板下面的基岩, 有一次还将岩芯管扭断, 发生掉钻事故。此钻孔进尺30.6 m, 前后共用了12天, 消耗了大量的人力和物力。后来采用安装多层套管、变径钻进的方法, 有效地解决了类似问题。具体方法是:首先将厚壁套管下到基岩面, 用ϕ75 mm双层金刚石钻头钻进, 当遇到溶洞后, 提起钻具, 并拿下岩芯, 再用镶有合金钻头的岩芯管钻进, 直到溶洞底部岩石, 并钻入岩石20 cm～30 cm;然后将此岩芯管当作第二级套管, 留在钻孔内, 再用双层金刚石钻头钻进;对于在具有多层溶洞的岩溶区钻探, 就得采用第三级、第四级, 甚至更多套管, 不断地变换钻头、钻径。我们在7号钻孔内遇到了4层溶洞, 采用了五级套管, 套管管径依次为146 mm、127 mm、108 mmm、89 mm、73 mm, 成功地完成了28个钻孔的钻探, 保证了勘察质量。对于多层套管、变径钻进方法, 工作经验是首先分析物探资料, 分析研究场地溶洞发育的程度及估计在钻探深度内溶洞个数, 再选定岩芯管的管径, 在分级采用套管时管径最好相隔一个级别, 如果146 mm管中放入108 mm管, 再放入73 mm管, 这样便于钻机操作并取芯, 提高钻进效率。

4结束语

(1) 钻探是一种常规但非常重要的勘察方法, 钻探技术可行性是勘察资料准确性的必要条件, 特别是对复杂地质条件, 钻探技术不过关, 便不可能准确揭露地层结构, 也不可能获得岩土的客观物理力学性质参数, 导致一些虚假的地质信息出现在勘察报告上, 严重影响了工程建设的质量, 造成不必要的浪费, 甚至导致结构物的安全隐患。因此, 岩土工程师应高度重视钻探技术的开发和创新。

(2) 岩溶地区地质条件复杂, 不能采用常规的钻探技术, 应不断地总结经验, 注重提高钻探水平, 以推动勘察科学技术的进步。

(3) 岩溶地区勘察中钻探有很大的难度和复杂性, 需因地制宜地设计和选择钻探技术及方法。

(4) 岩溶地区勘察时, 钻探采用粘土堵漏与采用多层套管、变径钻进相结合的办法进行施工, 既经济, 又避免了钻进过程中许多难以解决的问题, 如漏浆、卡钻、掉钻、斜孔及难以穿过多层溶洞等问题。

摘要：岩溶地区的勘察, 关键是查明岩溶 (溶洞、溶沟、溶槽) 的分布, 钻探是调查这些问题的手段之一。本人结合工程实践, 把在施工过程中遇到复杂地质条件时的钻探技术及采用粘土球回填堵住漏浆方法作一介绍, 意在与大家共同探讨复杂地层钻探的技术问题, 以促进钻探技术的发展, 提高工程勘察水平。

关键词：岩溶,钻探,粘土球回填,变径钻进

参考文献

[1]GB50021-2001, 岩土工程勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 2002.

[2]JGJ87-92, 建筑工程地质钻探技术标准[S].北京:中国建筑工业出版社, 1992.

岩溶地区的地质勘察 第6篇

本工程场区地形为山麓斜坡堆积地貌单元, 地势总体东北高西南低, 地面标高最大值186.43 m, 最小值157.39 m, 地表相对高差29.04 m。场地所处地貌类型为坡地。勘探报告范围内未揭露地下水。通过本次勘察资料及查阅区域地质资料, 场地内未发现全新活动断裂构造, 场区及附近无大的活动断裂通过, 未见滑坡、泥石流等不良地质现象, 场地稳定, 适宜建筑。

2 工程地质勘察资料

勘察为一次性详细勘察, 其目的要求是为本工程提供详细的工程地质资料和岩土技术参数。勘察工作布置, 采用沿拟建建筑物周边线、角点及中心线布设钻孔。本次勘察共布置钻孔142个, 钻孔孔深4.00 m~14.00 m, 勘探点、勘探线间距均满足规范要求。勘察共投入XY-1型工程钻机3台。工程钻探土层采用合金钻头回转钻进, 泥浆护壁, 土样采用活塞式取土器, 采用重锤少击法取得, 采取原状土样蜡封装箱, 并当天送试验室进行分析。

根据钻孔揭露及室内土工试验资料分析, 勘探深度范围内自上而下分布的地层岩性为:

(1) 层杂填土、 (1) -1层素填土、 (2) 层黄土、 (3) 层粉质粘土、 (3) -1层含碎石粉质粘土、 (4) 层残积土、 (5) 层中风化石灰岩、 (6) 层中风化泥灰岩。

3 现场验槽情况

建筑物基坑挖至基底设计标高并清理后, 施工单位会同勘察、设计、建设、监理等单位共同进行验槽, 验槽时勘察、设计、建设、监理、施工等单位有关负责及技术人员到场;携带基础施工图、结构总说明和详勘阶段的岩土工程勘察报告。

基坑情况是现场开挖完毕槽底无浮土、松土条件良好的基槽。经现场仔细复核, 基槽底面与设计标高相差不大;基槽底面坡度较缓, 高差悬殊不大;槽底没有明显的机械车辙痕迹, 槽底土扰动情况不明显;能够分辨出人工清除的沟槽、铲齿痕迹;基槽清理情况良好。验槽时相关各方重点观察柱基、墙角、承重墙下或其他受力较大部位, 验槽时发现基槽某处有裂隙, 因详勘资料中写有局部侧壁有溶孔、溶槽发育。因该工程基底持力层为中风化泥岩及灰岩, 泥灰岩中易赋存风化裂隙, 开口溶洞发育。

为保证工程质量和安全, 考虑到由于岩溶地质的场地在地下具有很强的隐蔽性和在空间的分布上具有较大的离散性, 在建筑物地基的安全性上溶洞、溶槽、溶沟和裂隙等的发育也起着至关重要的作用。经现场设计、施工、勘察、监理和建设单位共同验槽决定, 委托详勘部门再次对此位置进行勘察工作。采用岩土工程勘察方法传统的钻探法时, 对地质病害的勘察如溶洞、裂隙等存在的大小、深度和范围具有一定的局限性和不确定性且成本大, 耗时多, 对工期影响较大。随即决定采用地质雷达的勘察方法对建筑地基进行岩溶地质病害的补充勘察。

4 地质雷达检测情况

勘察院采用地质雷达对该工程基础进行了探测, 因测区内地表为第四系山前冲积, 下伏基岩为泥灰岩, 附近区域构造较为发育, 而场地东侧的北向和北西向山断裂为该区域主控断裂, 受其影响, 场地裂隙较为发育, 围岩较为破碎。

因勘察目的是探察基底持力层开口溶洞的空间分布情况。故使用LTD2100型数字化探测雷达仪, 中心工作频率为270 MHz的天线进行了探测。该地质雷达探测技术是利用介质的介电性质和导电性质差异进行探测, 从物理性质上分析, 雷达电磁波在不同地层或物质之间存在着不同的传播速度和频率, 完整岩石与破碎带、裂隙、风化层等存在一定的物性差异, 这些地球物理性质的差异构成了开展地质雷达工作的前提。雷达观测系统见图1。

勘察单位的地质雷达检测结果见图2~图4。

从地质雷达反射剖面图中显示出明显的不同介质的界面反射, 呈现出“凹”形异常体。具体表现为反射能量较强和同相轴不连续等特点。勘察单位判断地质病害为沿着弱风化石灰岩裂隙向地下发育的溶沟。

5 地质雷达探测成果结论与建议

通过本次物探工作, 并结合区域地质, 综合分析如下:

1) 场地发现一处开口溶洞, 该溶洞主体发育走向北东东, 倾向南西, 开口溶洞作用范围深度达8.0 m, 开口溶洞影响范围深度2.5 m内, 层理溶蚀发育强烈 (见图5) 。2) 场地中部存在一条层理裂隙, 层理溶蚀深度局部达7.0 m左右。3) 该开口溶洞位于山坡脚下, 受地表水系及岩层倾向影响, 存在潜在发育, 在设计处理时, 应予以重视。

6 设计处理方案

地基处理的关键是解决溶洞的稳定性, 以保证建筑物的安全。岩土交界面的地区假如地下水活动于此, 应合理预测建筑物基础下地下水位的变化趋势, 并考虑由于地下水的影响所形成的溶洞对地基的影响, 因岩溶不良地质构成的岩溶地基常常引起地基变形破坏, 将会造成地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等, 故对地基评价不能满足稳定性要求时, 必须对地基进行适当的处理。

尤其是在地下水位高于基岩表面的岩溶地区, 在对地基处理时必须注意由于人工降水可能会引起溶洞的进一步发育或可能造成的地表塌陷的可能性。根据水文地质条件和抽水试验的观测结果综合分析确定塌陷区的范围及方向。在判定为塌陷的范围不应采用天然地基。在施工现场遇到溶洞的处理方式一般主要采取三种方式:一是跨越式, 即加强梁的钢筋或增大梁的宽度和高度;二是悬臂式, 按悬臂梁设计基础;三是穿越式, 采用桩基础, 即下挖穿越。方案选择应根据其大小、埋深、位置、围岩稳定性和水文地质条件综合分析后确定将要采取的地基处理措施。

7 岩溶地区地基处理措施

1) 对于岩溶地区较小的溶洞和洞隙, 可考虑采用镶补、嵌塞与跨越等方法进行处理。2) 对于岩溶地区较大的溶洞和洞隙, 可采用浆砌块石等堵塞措施以及洞底支撑或调整柱距等方式处理, 也可考虑采用结构跨越的方式进行处理。3) 对于岩溶地区的基底有不超过25%基底面积的溶洞 (隙) 且填充物难以挖除时, 可采用在溶洞 (隙) 部位加设钢筋混凝土底板, 并且底板宽度必须大于溶洞 (隙) , 也可在溶洞 (隙) 部位采用桩基础进行穿越处理。4) 对于溶洞位于条形基础的末端, 跨越工程量大, 可采用悬臂梁设计的方式设计基础, 若溶洞位于单独基础重心一侧, 可采用偏心荷载设计的方式设计基础。

8 设计院处理结论与方案

本工程基础形式为条基及独立基础, 东北角外墙条形基础及角部多棵柱独立基础均落在溶洞上方, 根据成果报告及现场情况决定采用如下方法进行处理:把碎渣从现有标高再下挖1 m~2 m, 夯实底部碎渣, 并清理周围破碎岩石, 再用C20毛石混凝土将溶洞灌实至基底设计标高。并决定对基础下溶洞进行注浆充填空隙的处理方式, 使溶洞内的空腔填充密实, 从而保证填充物与周围环境固结成为一个整体, 并具有一定的强度;并且起到切断溶洞与地下水的联系的作用, 使其不再发育, 以保证建筑物的安全性及基础和持力层的稳定性, 并保证强度达到设计的承载力要求。在溶洞范围内基础加强, 并采取加宽基础宽度, 设置基础拉梁的措施保证地基基础的安全。

摘要：以某工程场区为例, 对场地中无法判断是否存在溶洞的情况, 应采用地质雷达作为辅助判断的重要手段, 根据地质雷达提供的主要资料和数据, 通过对该岩溶地区设计方案的综合比较, 提出了较合理的基础设计方案。

关键词：地质雷达,现场验槽,基础设计

参考文献

[1]GB 50007-2011, 建筑地基基础设计规范[S].

[2]JGJ 79-2012, 建筑地基处理技术规范[S].

[3]顾晓鲁.地基与基础[M].第3版.北京:中国建筑工业出版社, 2003.

[4]魏敏.谈地基基础检测[J].山西建筑, 2013, 39 (15) :39-40.

[5]毛志兵.建筑工程管理与实务[M].第4版.北京:中国建筑工业出版社, 2014.

岩溶地区的地质勘察 第7篇

地球物理勘探在岩溶地区工程勘察中应用的方法很多,并都取得了良好效果。高密度电法不仅具有电阻率剖面法的功能,而且更具有电测深法的功能,其数据采集密度大、精度高,测量结果能较直观地反映地层及电性异常体的空间形态以及展布情况。

1 岩溶地区电阻率异常特征

1.1 岩溶地区的电性特征

岩溶的岩性基本上是碳酸盐岩,常见的有灰岩、白云岩、白云质灰岩、泥灰岩等,完整的灰岩、白云岩的电阻率较高,一般在1500Ωm以上,泥灰岩的电阻率相对小些。随着岩石节理、裂隙发育程度、破碎程度以及岩溶发育程度的增强,充填物的增加,电阻率急剧下降。根据阿尔奇经验公式,多孔、裂隙岩石的电阻率有

孔隙饱和率分别表示岩石及其所含孔隙和液体的体积;V水S=,V孔

含水量为孔隙水电阻率;

α为常数,取值范围0.5～2.5;m、n为结构指数,取决于孔隙中导电物质的分布和连通情况,m取值范围在1～2之间,n一般取2.15左右。

1.2 不同岩溶现象视电阻率异常特征

当岩溶主要发育在基岩顶部,且延深也不大时,在视电阻率ρs等值线断面图上,ρs等值线呈阶梯状或漏斗状,有小范围封闭的低值异常区分布。当岩溶发育强烈,向下延深很大时,在ρs等值线断面图上的ρs等值线密集,呈阶梯状或漏斗状,有明显的低值异常区分布。

在ρs等值线平面上,当异常呈窄条带状,且异常明显,幅度又大时,这往往反映岩溶发育连续性好但又不宽阔,一般为管状岩溶通道;当异常带宽,异常幅度大时,则反映岩溶发育强烈,范围也较宽阔,主要为被黏土或淤泥等物质充填的大溶洞或漏斗。(见表l)

1.3 确定岩溶发育深度

岩溶地区的地球物理条件不满足现有连续层状的电法理论所假设的条件,如果生硬套用以往的电法定量解释方法确定岩溶发育带的深度,将会得到错误的结果。同时,由于岩溶发育的复杂性,要事先制定一个严格的定量解释ρs方法,事实上也难以办到。大量的实践表明,岩溶发育深度(h)与高密度电法的电极距(a)、隔离系数(N)有一统计关系:

式中,k为一系数,范围在0.8～1.1之间,N越大,k的取值就大。

2 工程实例

2.1 地质概况

银峰水泥厂位于恭城东北方向15km处岩溶洼地,该场地属岩溶峰林地貌,地面标高一般在186m～193m。场地的覆盖层由第四系的耕植土、碎石土、黏土组成,下覆基岩为上泥盆系融县组灰岩夹白云岩,岩溶发育。场地内无常年地表流水,在测区西北部有人工水井。地下水主要为松散土孔隙水及基岩裂隙水,水量比较丰富。

测区地势平坦,表层是耕植土,中间是砂土、粉质黏土、黏土层,电阻率中等,基底是高阻灰岩,目标体岩溶破碎带充水或充泥,呈低阻,地电条件有利。

2.2 成果分析

通过对各测线的观测数据进行处理后,分别绘制出各测线的视电阻率等值线断面图(见图1)。为了研究、分析岩溶发育的平面分布和延展情况,对每个测点进行抽道处理,分别绘制出各道的视电阻率等值线平面图(见图2)。从图中可以看到:视电阻率值横向变化大,局部有电阻率值偏低的现象,这种情况被解释为在地下灰岩中岩溶发育的赋存位置。根据剖面的电性变化情况,把视电阻率值为60Ωm的等值线所围成的圈闭范围,定性解释为灰岩中充水溶洞发育的规模和位置,把视电阻率值为60Ωm～140Ωm的等值线所围成的范围,定性解释为灰岩中溶沟、溶槽、溶蚀裂隙、充填或半充填溶洞发育的规模和位置。

根据以上划分标准,本区共圈定了3个强岩溶发育区。

Ⅰ区:分布在测区的西侧,呈近NE向展布,位于1-1′测线上的50m～180m段、2-2′测线上的60m～170m段、3-3′测线上的60m～180m段、4-4′测线上的60m～220m段、5-5′测线上的60m～200m段、6-6′测线上的20m～1450m段、7-7′测线上的60m～180m段、8-8′测线上的60m～160m段。该区岩溶发育主要表现为溶沟、溶槽、溶蚀裂隙,局部表现充填溶洞,且地下水较丰富。岩溶发育深度推断一般在5m～40m之间,局部发育深度超过60m。

Ⅱ区:分布在测区的中部,呈近NE向展布,位于3-3′测线上的310m～4120m段、4-4′测线上的320m～420m段、5-5′测线上的280m～400m段、6-6′测线上的210m～355m段、7-7′测线上的200m～350m段、8-8′测线上的210m～270m段。该区岩溶发育主要表现为溶沟、溶槽、溶蚀裂隙,局部表现充填溶洞,且地下水较丰富。岩溶发育深度推断一般在10m～35m之间,局部发育深度超过50m。

Ⅲ区:分布在测区的东侧,呈近NE向展布。位于5-5′测线上的450m～500m段、6-6′测线上的410m～520m段、7-7′测线上的420m～510m段。该区岩溶发育主要表现为溶洞、溶沟、溶槽,且地下水丰富。岩溶发育深度推断一般在10m～35m,局部发育深度超过60m。

2.3 效果验证

在推断的三个强岩溶发育区均进行了钻探验证,限于篇幅,仅叙述其中一个钻孔的揭露情况。钻孔ZK12布置在7线上的470m处(见图1)。钻探揭露,在孔深的0m～2.1m段为黏土夹碎石;在2.1m～6.5m段为黏土,其中4.4m～6.5m段呈软塑状;在深度6.5m～34.6m段为岩溶发育段,有溶蚀裂隙、溶沟、溶槽、溶洞,其中在6.5m～7.8m段为溶沟、溶槽发育段,在7.8m～12.5m段为充填溶洞,充填物为碎石夹泥,在12.5m～16.8m段为溶沟、溶槽发育段,在16.8m～21.5m段为半充填溶洞,充填物为碎石、粗砂,在21.5m～26.4m段为溶沟、溶槽发育段,在26.4m～28.2m段为溶洞,无充填物,在28.2m～34.6m段为溶蚀裂隙发育段;在34.6m～40.1m段为灰岩,岩石完整。这与推断的岩溶发育的深度基本相吻合。

3 结语

实践表明,高密度电法是探测地下不均匀体较得力的物探方法,具有点距小、数据采集密度大的特点,能较直观、形象地反映断面电性异常体的形态、规模、产状等。通过断面电性异常的形态、规模、产状,结合地质调查结果,可以较为准确地推测出地质体空间形态情况。

高密度电法方法是一种经济、快速、行之有效的地球物理勘探方法,在工程勘察中极具广泛的应用前景。

参考文献

[1]王兴泰.工程与环境物探新方法新技术[M].北京:北京地质出版社,1996.

岩溶地区的地质勘察 第8篇

广佛高速公路主路跨线桥起于雅瑶水道南岸, 向北连续跨越雅瑶水道和广佛高速公路后落地。为满足通航要求, 主路桥在跨越雅瑶水道时均采用35+35 m T梁, 斜交角度20°;跨越广佛高速公路时采用55+80+55 m变截面预应力砼连续梁, 悬臂浇筑法施工;引桥均采用跨度20 m左右先张法预应力砼空心板结构。主路桥采用双柱墩, 空心板桥墩一柱一桩;主跨桥墩采用W型薄壁墩, 墩顶长10.5 m, 纵宽2.5 m, 承台高度3.0 m, 承台下采用24根φ1 600 mm的钻孔灌注桩。

根据地质勘察资料, 本标段场地内的溶洞主要分布于场地北段, 里程K23+754~K24+850的石炭系灰岩中, 灰岩的主要成分为Ca CO3, 在地下水的作用下被溶解而逐渐形成, 溶洞的发育程度与地下水有着极密切的关系, 本区段靠近地表水体, 第四系覆盖层中冲洪积砂层发育, 砂层透水性好, 富水性强, 地下水的补给来源丰富, 地下水含量丰富, 为岩溶的发育创造极有利的条件。

从地质勘察资料揭示的溶洞情况来看, 岩溶于第三系沉积岩与石炭系灰岩接触带附近 (即:K23+754~K24+300处) 最为发育, 从残积土到灰岩的各个风化层面均有岩溶发生, 既有单独的溶洞又有呈串珠状的多层溶洞, 部分溶洞被软塑状粘土或亚粘土充填或半充填, 部分无充填物。

溶洞 (土洞) 最浅埋深距地表12 m;溶洞高度从1~14 m不等, 并以5~7 m居多;同一桩位处溶洞最多达到了4层, 上下层溶洞间最少仅隔0.7 m左右;部分深层溶洞间可能互相连通。

二、施工中采用的应对方法

根据地质资料和超前地质钻探情况反映, K23+754~K24+400里程段均有溶洞发现, 广佛高速公路主路跨线桥在区段内共有140余根钻孔桩基础, 其中到目前通过超前地质钻探已明确有不同程度的溶洞或裂隙发育、漏水等现象的桩基达到了70多根, 施工难度非常大。

1. 施工对策与思路

岩溶地区桩基施工基于地质情况的复杂性和施工位置的隐蔽性, 复杂、多变是其最基本、最特别的特征。施工中既不能产生畏惧心理, 每进行一步都处于胆战心惊之中, 也不能无视施工中的特殊情况, 强行冒进, 造成不必要质量问题或安全事故, 而应具体问题具体分析、不同情况区别对待;同时强调现场第一反应时间, 即当碰到溶洞后既马上按照预定方案进行处理, 切不可优柔寡断, 贻误时机。

针对我标段灰岩地区岩溶程度和大小的差异以及其填充物情况的不同, 我们制定了三套施工方案, 应对不同类型的溶洞桩孔施工, 以期达到经济、高效、安全的施工效果。这三种施工方法分别是灌浆法、填石冲孔相结合法和钢护筒护壁法。

2. 填石冲孔相结合法

Pm36-1#桩孔地质超前钻探结果为垂直于桩基有一层溶洞, 深度-17.20~-19.00 m处, 高1.8 m, 充填亚砂土、有溶蚀现象, 顶部20 cm处为微风化炭质灰岩。施工前我们备足了溶洞处理所需要的粘土、片石和水泥 (粘土:3 m3, 片石6 m3, 水泥2 t) 。同时在到达溶洞顶板处约50 cm时现场管理人员、挖掘机司机、桩机司机及工人等均到场准备, 挖掘机、备用泥浆泵等设备机械性能良好。泥浆池内泥浆量也储备充足, 保证在洞穿溶洞顶板后能够及时补充桩孔内泥浆的流失量。

洞穿溶洞前桩机冲程调节到了2~3 m, 慢慢冲击, 冲孔标高到达-16.98处时, 溶洞击穿, 我们随即开启两台泥浆泵往桩孔内补充泥浆, 同时挖掘机往孔内挖填粘土和片石 (片石:粘土=2:1) , 人工往桩孔内抛填整包水泥。首次填筑片石16.3 m3、粘土10 m3、水泥60包 (3 t) 后, 桩孔内泥浆面不再下降, 然后静置了约6 h后重新开始冲孔;再次冲孔至-18.40处时又出现泥浆面下降的情况, 随后又填筑片石和粘土各3 m3左右, 水泥10包 (0.5 t) 后不再漏浆。如此最终冲孔至设计标高, 完成了该桩基的冲孔施工。

3. 钢护筒护壁法

根据Pm28-2#桩位地质超前钻探资料显示, 垂直于桩基有1个土洞、4个溶洞, 土洞位于亚粘土层内, 高度约70 cm, 其它4个溶洞分别串居于微风化炭质灰岩层中, 溶洞最高约4 m, 均为少量填充。护壁钢护筒直接在现场卷制, 壁厚δ=8 mm, 每节长150 cm, 钢护筒内径为170 cm。

该桩孔的施工我们首先按照常规方法埋设护筒 (内径180 cm) , 然后进行冲孔施工, 当冲孔约4~5 m时, 下第一节护壁钢护筒, 同时利用桩机掉绳完成与第二节护壁钢护筒的焊接对接工作, 然后用桩锤轻压即可下沉至外护筒顶高度处。继续冲孔施工, 每冲孔2 m左右即增加一节护壁钢护筒, 在冲孔到-11 m处后, 利用桩锤下压已显困难, 分析其原因是由于钢护筒周壁侧阻力较大所致, 我们利用34 t振动锤稍加振动即开始下沉, 如此重复, 直至护壁钢护筒下沉至-16.3 m处即接近超前地质钻探所显示的土洞顶板上方约1 m左右时, 准备好片石、粘土和水泥等材料和人员机具设备等, 采用填石冲孔相结合方法, 顺利地度过了以下5层土洞和溶洞。

鉴于该桩位处溶洞高度均不是过大, 所以我们选用了钢护筒护壁、填石冲孔相结合的方法度过多层溶洞。结果证明该方法是可行的, 填石冲孔结合方法前面已作描述, 这里不再赘述。但需要说明的是第5层溶洞洞穿后, 出现了桩孔内泥浆大量漏失的现象, 尽管进行了补浆和大量地抛填片石、泥土和水泥, 泥浆面还是一度下降到了10 m以下, 不过由于钢护筒的护壁作用, 桩孔没有出现坍塌迹象, 为回填土石赢得了宝贵的时间。

4. 坍塌桩孔的再施工处理

根据地质资料, Pm36-4#桩位垂直于桩孔18.6~19.8 m深度位置有一1.2 m高度溶洞。我项目决定采用填石冲孔结合方法施工, 2004年7月30日晚上23:40分, 冲孔到18.2 m深时, 泥浆面突然急速下降, 尽管我们进行了补浆和回填等措施, 但依旧无法保持泥浆面高度, 同时孔口表现出开裂和下沉的迹象, 随后即开始坍塌, 从出现漏浆到塌孔不到3分钟时间。究其原因, 我们对该桩孔溶洞施工困难估计不足, 过分相信地质资料, 实际表明溶洞比资料显示明显较大, 同时有与其它溶洞串通的可能。

塌孔发生后, 我们制定了回填静置的方案进行处理, 回填粘土23.3 m3、片石23.3 m3、水泥2.3 T至原地面, 等待11天以后, 重新开始冲孔施工;但冲孔至6.9 m时, 地面再次下陷, 此次回填片石、粘土各7 m3, 水泥2T至原地面, 同时加大了地面2 m深度内水泥的掺入量, 并将静置时间延长到30天。随后的冲孔施工虽然也出现了多次漏浆, 但经过回填均安然度过, 桩孔处再无下陷迹象。

三、结语

综上所述, 在灰岩地区岩溶地质条件下施工虽然具有一定的难度, 可是只要对实际施工条件进行详细的分析与总结, 之后再采用科学、合理的方法进行施工, 这样就可以有效的解决问题。

摘要：在灰岩地区岩溶地质条件下进行钻孔桩基础施工是具有一定难度。本文作者通过对广佛高速公路主路跨线桥施工方法的介绍, 向我们说明了在灰岩地区岩溶地质条件下钻孔桩基础施工的方法与对策。

关键词：灰岩地区岩溶地质,钻孔桩,基础施工,对策

参考文献

[1]李刚, 杨峰.浅谈厚覆砂层岩溶地区桥梁钻孔桩基础施工工艺[J].中国西部科技, 2010 (05) .

[2]高军.武广铁路岩溶地区桥梁钻孔桩施工要点探析[J].铁道技术监督., 2011 (01) .

岩溶地区的地质勘察 第9篇

关键词：岩溶地区 岩土工程 勘察 地基处理

中图分类号：TU457文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0107-01

我国是岩溶分布较为广泛的国家，岩溶面积所占土地的比例较大。在岩溶发育地区，在岩溶作用下土体的结构所发生较大的改变，不仅会存在大大小小的土洞，同时还会出现岩溶洞，这会对岩体的强度带来较大的影响，一旦在这种地质条件下进行建筑工程的施工，则会存在较大的安全隐患，使人的生命和财产安全带来较大的威胁，所以需要加强岩土工程勘察工作，重视岩土工程勘察所给建筑工程带来的重要作用，对岩土工程勘察的手段和地基处理方法进行深入的研究，确保建筑工程的安全。

1 岩溶概况

岩溶地区是可溶性岩石在水的作用下发生化学溶蚀作用，从而导致地质出现流蚀崩塌，从而导致岩溶地貌的形成。在岩溶地貌中，碳酸盐类岩石较多，而且这类岩石在我国具有广泛的分布，从岩溶地貌分布和类型来看，我国处于世界的首位。由此可以看出，我国岩溶情况具有相当广泛的分布，这就给建筑工程施工带来了一定的难度，需要做好岩土工程勘察工作。

2 岩溶地基岩土工程勘察

在岩溶地区进行建筑工程施工时，其工程的施工周期、成本和建设质量都与岩土工程勘察工作的好坏息息相关。只有高质量的岩土工程勘察才能确保建筑工程的质量和安全性，一旦岩土工程勘察工作达不到标准的要求，则会给建筑施工带来实大的安全隐患，所以在岩溶地区进行施工时，需要充分的重视到岩土工程勘察的重要性。

在进行岩溶地质勘察时，需要通过勘探方法、工程地质调查、工程地质测绘、坑探、钻探以及测试工作等完成勘察任务。但岩溶地区由于其地形较为复杂，而且水文地质条件也呈现多样化的特点，岩溶在发育过程中也呈现出较大的差异性。在这种情况下，如果还利用传统的勘察手段，不仅需要较长的勘察周期，投入较大的成本，而且无法对岩溶的分布情况进行具体的掌握，无法应对岩溶的复杂性特征，由于传统勘察方法存在的局限性，所以需要利用先进的立体勘测方法来对岩溶地区进行地质勘察，这样可以有效的对岩溶发育场地进行划分，有效的将稳定地段划分出来。

（1）对无岩溶地区的勘察：要将查明岩面坡度、覆盖层厚度、岩面起伏情况以及石笋、石柱的分布作为重点。要确保岩面上土层的稳定性和均匀性，同时也要正确评价地基的稳定性与适宜性。切实保证钻孔的规范布置。

（2）对岩溶一般发育区的勘察：要将查明溶洞分布、埋深、充填性和规模作为重点。在充分结合科学的物探手段和勘察方式下，科学合理地进行钻孔的布置，要确保其规范性。

（3）对岩溶发育区的勘察：岩溶发育区地基较为复杂，勘察过程中要综合多种物探方法。

另外必须明确勘察目的，不但要将场地不良地质现象的发育程度、类型及发展趋势和分布规律进行详细的查明，还要详细掌握浅部岩溶即在基岩起伏面上的溶芽、溶沟及其起伏面以下大致10厘米左右的溶隙发育带、破碎带、溶洞穴的平面和空间上位置、埋深、规模、填充情况等分布特征。及时有效地处理地基基础的设计施工以及破碎、溶洞、断裂带等存在不良的地质现象的问题。

3 对岩溶地基处理

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：一是对洞口较小的洞隙，宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理；二是对洞口较大的洞隙，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；三是对于围岩不稳定且风化裂隙破碎的岩体，可采用灌浆加固和清爆填塞等措施；四是对规模较大的间隙，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 常见的处理方法

处理岩溶地基的方法多种多样，要结合场地的水文地质情况以及岩面之上所覆盖的厚度、土质及稳定性等各方面因素来确定方法。

（1）钻孔灌浆法：将混凝土、水泥砂浆通过钻孔的方式灌注进深埋在基底洞隙之中。

（2）开挖换填法：在处理洞口较小、基底下浅部的岩溶洞穴时，首先要将洞穴内的软弱充填物挖除，换填上素混凝土或是碎石混凝土。

（3）结构跨越法：在溶洞溶沟裂隙较小、基岩相对较完整的情况下，适当对其裂隙进行处理，使得建筑物能跨越在上面。

（4）强化上部结构法：进行基础尺寸及柱距等的调整。

3.3 对岩溶地基处理的质量管理

由于在岩溶地基处理属于隐蔽工程，在施工过程中存在着许多不确定性因素，一旦在处理过程中存在着质量隐患，则会导致严重的损失发生，所以需要科学的施工管理，确保施工中的质量。在进行岩溶地基处理前，需要针对实际情况，制定切实可行的施工措施，同时在施工过程中，需要加强施工现场的质量管理工作，确保岩溶地基处理的质量。在对建筑工地和场地进行规划和选择时也要综合各项因素进行具体分析后才能确定。针对施工中可能遇到的问题制定具体的预防措施，对施工现场的情况要随时进行掌握，严格避免出来超挖和欠挖的情况，强化现场工程质量和成本的控制。岩溶地基处理过程中，为了确保工程顺利的进行，则需要对技术、经济、施工难度等是否符合施工的要求，以便能够加快施工的速度，使工程的顺利完成。

4 结语

在工程建设过程中，岩溶地基岩土工程勘察工作作为一项基础工作，是确保施工能够顺利进行的重要依据，所以在工程建设，需要充分的结合地基地层的特征和拟建工程的特点，因地制宜的选择设计和施工的方法，确保施工方案的可行性和经济合理性，从而打造出优质高效的建筑产品。

参考文献

[1]谢伟民.浅谈岩溶地基岩土工程勘察的重点[J].中国水运，2008（5）.

[2]朱志荣，李宏.复合地基处理及工程实例[M].北京：中国建材工业出版社，2000.

岩溶地区的地质勘察 第10篇

某管道工程隧道位于山西省某县境内, 穿越段主要出露奥陶系-套碳酸盐岩, 地层稳定, 岩性变化较小, 岩层具水平层理构造, 产状平缓, 岩层倾向多往南东及南西方向倾斜, 局部因褶曲呈波状微起伏, 岩溶较发育, 溶蚀形态主要为溶洞、溶沟、溶蚀裂隙及蜂窝状溶孔等, 一般为半充填, 充填物为粉质粘土及灰岩碎石、块石等, 岩溶发育在很大程度上与构造裂隙发育程度有关。

2 主要任务及勘察技术手段

为完成隧道勘察任务本项目采用了多种勘察技术手段以探明隧址区工程地质情况。

2.1 主要任务

查明隧道通过地段的地层、岩性和褶皱、断裂破碎带、不良与灾害地质 (滑坡、崩塌、泥石流等) 、特殊地质 (如岩溶、采空区等) 情况。

2.2 岩溶分析

溶洞与构造的初步评价:

2.2.1 岩溶与岩性的关系

岩石成分、成层条件和组织结构等直接影响岩溶的发育程度和速度。一般地说, 质纯厚的岩层, 岩溶发育强烈, 且形态齐全, 规模较大;含泥质或其他杂质的岩层, 岩溶发育较弱。结晶颗粒粗大的岩石岩溶较为发育;结晶颗粒细小的岩石, 岩溶发育较弱。隧址区共有七个地层, 根据地表调查岩溶发育的地层为灰岩、泥质灰岩及白云质灰岩地层。

2.2.2 岩溶与地质构造的关系

溶洞与裂隙的关系:裂隙的发育程度和延伸方向通常决定了岩溶的发育程度和发展方向。在节理的交叉处和密集带, 岩溶最易发育, 隧道进口岩石节理裂隙发育, 岩体较破碎岩溶较发育, 岩芯多见蜂窝状溶蚀。

与断层的关系:沿断裂带是岩溶显著发育地段, 常分布有漏斗、竖井、落水洞及溶洞、暗河等。往往在正断层处岩溶较发育, 逆断层处岩溶发育较弱。隧址区发育-断层, 因断层破碎带影响, 岩溶裂隙发育, 岩芯多为碎块状, 局部短柱状。

2.2.3 岩溶与地形关系

地形陡峻、岩石裸露的斜坡上, 岩溶多呈溶沟、溶槽、石芽等地表形态;地形平缓地带, 岩溶多以漏斗、竖井、落水洞、塌陷洼地、溶洞等形态为主。现场地表调查可知, 在地形陡峻山沟内多见溶沟, 有明显水流痕迹, 岩石表面有松散溶蚀风化残留物附着于岩体表面。

2.3 勘察技术方法

本次岩土工程勘察采用的主要技术方法包括:

2.3.1 资料收集、分析整理

收集分析区域地质普查、区域水文地质普查、有关重大工程的地质勘察成果、气象、水文、地震和地区国民经济发展规划等资料, 并进行整理、分析。

2.3.2 地面工程地质测绘、钻探

对隧道通过地段及其附近地区的地质和水文地质工程地质现象进行调查、测绘机钻探。

2.3.3 高频大地电磁探测、声波测试

采用高频大地电磁测深法、选用EH-4型Strata Gem电磁仪, 主要查明松散层、基岩风化层厚度和褶皱、断层破碎带、节理、裂隙密集带等构造、岩体破碎带深度与厚度, 以及矿山采空区的分布深度和高度等。

采用单孔法, 选用是重庆奔腾数控生产的WSD-2A数字声波测试仪, 在钻孔内测定岩体弹性纵波和横波波速, 现场测试岩块弹性纵波和横波波速, 计算岩体的完整性指数。

3 勘察手段应用及地质解译

隧址区地貌属低山丘陵地貌, 地形起伏较大, 局部为悬崖, 地形陡峭, 沟谷纵横, 切割深, 从大的地貌上看隧址区南高北低, 海拔高程790~1047m, 相对高差257m。拟建隧道进、出洞口位于山脚下沟谷处, 地形相对平缓。

3.1 钻探及其成果

经钻探揭露及地表地质调查, 隧道穿越范围主要出露奥陶系-套碳酸盐岩地层, 地表基岩露头发育, 现将场地各地层岩土层特征从上至下分述如下:

3.1.1 第四系

(1) 残坡积碎石土:黄褐色, 碎石约占60%, 母岩成分为灰黑色灰岩, 角砾及泥质充填, 不均匀分布, 该层零星分布于沟谷及山坡-带, 主要为悬崖顶部坡积灰岩残坡积而成。

3.1.2 奥陶系中统上马家沟组

(2) 中风化泥质灰岩:灰色, 灰黄色, 细晶结构, 薄-中厚层状构造, 节理裂隙发育, 局部含方解石细脉, 偶见溶蚀小孔, 岩石一般较完整, 局部风化破碎, 岩石呈水平层理、产状平缓, 夹灰岩及白云质灰岩, 该层在地表分布于山顶一带, 厚度大于40m。

3.1.3 奥陶系中统下马家沟组

(3) 中风化灰岩:深灰色, 薄~中厚层状构造, 细晶结构, 岩芯呈短柱及长柱状, 少部分岩芯呈碎块状, RQD值为极差-较好, 层状裂隙较发育, 局部受构造影响溶蚀发育, 溶蚀空间被灰岩碎屑及泥质充填, 该地层见于隧道进洞口及中部钻孔。该层在地表分布于山体北东坡及隧道进口处山坡、沟谷一带, 厚度约60~80m。

(4) 中风化白云质灰岩:深灰;薄-厚层状构造, 细晶结构, 岩芯呈短柱及长柱状, 少部分岩芯呈碎块状, RQD值极差-差, 层状裂隙较发育, 溶蚀发育。地质钻探及高频大地电磁探测在该层内发现有-岩溶裂隙发育带, 岩溶发育带内溶蚀裂隙发育, 岩芯破碎成碎块状, 局部短柱状, 岩芯溶蚀现象明显, 块状、柱状岩芯上有较多溶蚀孔洞, 半充填或无充填, 岩芯采取率较低, RQD值极差-差。该层见于中部钻孔号孔。地表直径2~4cm的溶孔较发育。该层地表主要分布于山体北东坡-带, 厚度60~100m。

(5) 中风化泥质灰岩:灰色、灰黄色, 中风化薄~中厚层状构造, 细-微晶结构, 节理裂隙发育, 该层分布山体北东坡及沟谷一带, 厚度10~20m。

3.2 高频大地电磁测深处理与解释

EH-4野外采集的时间序列的数据进行预处理后, 在现场进行FFT变换, 获得电场和磁场虚实分量和相位数据, 对每一个测点进行编辑, 舍掉畸变的频点, 保留高质量的频点数据。然后进行一维BOSTICK反演和地形校正, 在一维反演的基础上, 再进行带地形二维反演成像。最后使用surfer软件绘制电阻率等值线图。

高频大地电磁测深法勘探以地下介质的电性差异为基础。由于地下岩石成因环境不同, 同时受构造运动的影响, 从而在纵向和横向上产生电阻率的变化;此外岩石的电阻率值还与地层结构、成份、岩石颗粒的大小、密度以及地下水含量等因素有关。从而可根据反演断面图电性特征的分布情况, 推断解释地下目标体的埋深、形态及分布规律等。在断面上, 电阻率等值线密集带或横向斜率突变带, 说明在该处两侧存在不同地质体, 往往是不同电性地质层的分界处或断裂带。推断断裂时, 低电阻显示区范围广, 视电阻率值过低, 很可能为断裂破碎严重区。在资料解释时, 判别异常区主要是根据电阻率值变化及电阻率等值线的形态等综合因素考虑的。

根据隧道左线、中线和右线高频大地电磁测深二维反演, 可以看出电阻率异常形态较为复杂, 发现断层1条, 并且几乎都位于反演资料上相对应的位置处, 说明异常沿走向是连续的, 而且向深部也有一定程度的延伸。发现1条岩溶发育带, 电阻率很低, 基本在100Ω·m以下, 该隧道工程地质条件较差。

在中部内有一明显低阻异常带, 并向深部延伸约350m, 电阻率值在50~350Ω·m, 推断为一断层, 倾角约60°。在断层附近, 岩溶裂隙较为发育, 施工时应引起注意。

3.3 声波测井资料解释成果

3.3.1 进洞口测井资料解释

从声波测井及电阻率测井资料来看, 测井波速背景值在2875~4050m/s之间, 电阻率背景值在4370~6050Ω·m之间, 总体岩石声波与电阻率变化有-定幅度。在深度5.3~5.9m, 声波测井出现低速值, 约为2600m/s左右, 电阻率测井出现低阻值, 约为3250Ω·m, 推测为裂隙或溶蚀带;在深度8.1~10.7m内声波测井出现低速值, 约为2700m/s左右, 电阻率测井出现低阻值, 约为3870Ω·m, 推测为裂隙或溶蚀带;在深度14.0~15.1m内声波测井出现低速值, 约为3320m/s左右, 电阻率测井出现低阻值, 约为4100Ω·m, 推测为裂隙或溶蚀带;在深度18.0m以下内声波测井及电阻率测井出现值往下的趋势, 声波速度约为3700m/s左右, 电阻率约为5350Ω·m, 推测为裂隙或溶蚀带。

3.3.2 出洞口测井资料解释

从声波测井及电阻率测井曲线图来看, 测井波速背景值在3250~4200m/s之间, 电阻率背景值在5850~6250Ω·m之间, 总体岩石声波与电阻率变化不大, 岩石较完整。在深度4.4~5.2m, 声波测井出现相对低速值, 约为3050m/s左右, 电阻率测井出现低阻值, 约为4200Ω·m, 推测为裂隙或溶蚀带。

根据对物探数据分析, 结合地质调绘、钻探成果, 地面以下物理层大致可分为三层:第一层纵波波速为2125~2378m/s, 结合地表调查及钻探揭露, 综合解释该层为第四系残坡积碎石土层;第二层纵波波速为3030~4545m/s, 结合已知结果, 解释为中风化层, 岩性主要灰岩等;第三层纵波波速为3257~4426m/s, 结合已知结果, 解释为微风化层, 岩性主要为灰岩。

通过本次高频大地电磁探测及声波测井成果显示:

(1) 通过本次物探勘查, 基本查明了指定剖面段地表下450m左右深度范围内的断裂构造及风化带 (或物性界面) 的起伏变化情况, 总体结果较可靠。

(2) 在根据声波及电阻率测井资料, 进口区域岩溶裂隙较发育。

(3) 通过高频大地电磁探测, 在中部范围内有一明显低阻异常带, 并向深部延伸约350m, 电阻率值在50~350Ω·m, 推断为-断层, 倾角约60°。另在中部范围 (断层周围) 发现1条岩溶发育带, 电阻率很低, 基本在100Ω·m以下, 受断层影响, 岩溶裂隙较为发育, 该段隧道工程地质条件较差。

4 结语

由于岩土的特性以及勘察目标的不同, 采用的勘探方式也应不相同。

尤其岩溶地区地质构造复杂采用多种勘察手段方法进行综合勘探, 各勘探手段之间可以相互依靠、补充, 比单一钻探和地质调查等更为全面和精确、便捷、经济;钻探虽然使用最为广泛, 但在进行岩石勘察时, 应从经济性出发, 避免盲目化和随意化。

摘要：目的是对隧道穿越段进行岩土工程勘察, 查明工作区范围地层岩性、岩层产状、构造及不良地质对隧道通过的影响程度, 为隧道穿越工程初步设计提供所需的相关工程地质依据和工程设计所需的岩土工程参数等。