岩溶地基处理方法简介

岩溶地基处理方法简介（精选5篇）

岩溶地基处理方法简介 第1篇

1 岩溶地基的评价

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[2]。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。

岩溶地基分析评价过程的一般步骤为:实际洞体→几何模型→力学模型→数学模型→计算方法→结论。其核心内容是力学模型、数学模型及计算方法的研究。近年来在该领域内的研究取得较大进展,对岩溶空洞地基稳定性的分析评价经历了定性→半定量→定量的过程。

定性评价法适用于初勘阶段选择场地及一般工程地基稳定性分析评价,包括综合分析法、经验比拟法;半定量评价方法:1)顶板厚跨比法,此法常用于稳定围岩。不考虑顶板形态、荷载大小和性质,根据近似的水平投影跨度L和顶部最薄处厚度h,求出厚跨比h/L,作为安全厚度评价依据。2)估算顶板安全厚度法;定量评价法,岩溶地基稳定性研究的发展趋势,必将是由定性到定量,由平面到三维的过程。

2 岩溶地基的常用处理方法

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[3]。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方法[4]:

1)填垫法。

该法可分为充填法、换填法、挖填法、垫褥法等几类。充填法适用于裸露岩溶土洞,其上部附加荷载不大的情况;换填法适用于充填法中充填物物理力学性质不好的情况(洞中原先充填物全部用块石、片石、砂、混凝土等材料进行换填,石横电厂厂房岩溶地基处理采用此法取得了很好的效果);挖填法适用于在浅埋的岩溶土洞上建设轻型建筑物,并且要估计到地下水活动再度掏空的可能性;垫褥法适用于有岩溶洞、隙、沟、槽、石芽等岩溶凸出物,可能引起地基沉降不均匀,将凸出物凿去后做砂土垫褥处理。

2)加固法。

该法通常包括溶洞灌浆、压力注浆法、顶柱法、强夯法、挤密法、浆砌法等。溶洞灌浆主要针对众多的小型设备基础及辅助用房下的浅层多溶洞及软弱土,处理范围广,但造价低。其加固机理主要是使溶洞填充密实,形成具有一定强度的稳定体,其次尽量切断溶洞与土层及地下水之间的联系,防止溶洞的发展,危害建筑物的安全。由于场地溶洞多为软塑状黏性土或夹有砂砾充填,存在严重漏水现象,有的则与上部土洞相通,为了保证加固效果,采用联合灌浆方法。对洞内无充填物则不进行旋喷洗孔。高压旋喷清水及注浆是为了保证灌注水泥混合浆液前溶洞内浆液的稳定,也保证了加固处理后形成的灌浆体性质均匀稳定,不存在软弱“灶”,并使溶洞没有继续发育的条件及空间。施工中应注意地层情况,准确控制需处理溶洞的规模、深度、范围及充填情况。对埋深较大的岩溶土洞,宜采用压力注浆法加固,压力注浆是将浆液通过压浆泵注浆管注入岩土层中,以填充、渗透和挤密等方式,驱走岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体,并填充其位置,硬化后将岩土胶结成一个整体,形成一个强大的、抗渗性高和稳定性良好的新的岩土体。另外注浆体的压力注入,可在基岩面封堵岩溶开口洞隙,防止地下水位升障潜蚀发生土洞,从而使岩溶地基得到加固,桂林长海机器厂用此法取得了很好的效果。为保持地下水通畅,条件许可时采用附加支撑减少洞跨,称顶柱法。一般在洞内做浆砌块石填补加固洞顶并砌筑支墩作附加支柱。贵州一铁路构筑物以半挖半填形式通过一顶板厚2 m～3.2 m的大型溶洞上方,在洞内砌筑4根浆砌片石柱以支撑溶洞顶板,即获解决顶板稳定问题,在覆盖形岩溶区,处理大面积土洞和塌陷时,强夯法是一种省工省料快速经济且能根治整个场地岩溶地基稳定性的有效方法。一般夯击遍数1遍～8遍。夯点距3 m。

3)跨越法。

此法包括板跨法、梁跨法、拱跨法等,对深度较大、洞径较小不便入内施工或洞径虽大,但因有水的溶洞,可据建筑物性质和基底受力情况,用混凝土板或钢筋混凝土板封顶,称板跨法。宜春市张坊大桥3号桥台也用钢筋混凝土板跨越溶沟,处理效果良好。对埋藏较深但仍位于地基持力层内的规模较小的塌陷或土洞,可用弹性地基梁或钢筋混凝土梁跨越土洞或塌陷体。贵州某影剧院岩溶地基的处理采用倒挂沉井墩式基础作支承,然后在沉井、墩基及基岩上架设206 m的弹性地基梁跨越溶洞处理效果甚佳。在地下建筑工程的边墙、堑式挡墙、堤式坡脚挡墙及桥墩、桥台等地基下常见洞身较宽、深度又大、洞形复杂或有水流的岩溶地基,宜采用拱跨形式。拱分浆砌片石拱、混凝土拱、钢筋混凝土拱。

4)桩基法。

溶洞、塌陷漏斗较深较大或溶洞多层发育,可采用桩基础。冲孔灌注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;钻孔桩适用于单桩荷载大、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隙多,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;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;群桩适用于岩溶表面极其复杂,但岩溶表面上覆盖有较厚砂土层时,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。湖南某厂锅炉房采用钻孔灌注桩有效处理了深达12.3 m,宽4.8 m的溶洞;灌浆钢管桩适用于重型设备及动荷设备的基础对沉降要求严格,应以完整灰岩作持力层,可采用有孔钢管作为灌浆孔进行灌浆,以扩大灌浆影响范围,并利用钢管支承在完整灰岩中,获得较大的桩端承载力,最后在钢管内灌注强度较高的水泥砂浆成为钢管桩。

复合地基适用于建筑荷载较小,土层较厚,土洞较多,岩面起伏大,采用复合地基处理可避免直接应用天然地基时的沉降量大和承载力小的问题。可以采取削散荷载的方法来降低桩基承受的压力,通常的做法是挖去一部分地基表面的软土,做成一层或多层的地下室,可以减少这部分软土体对桩基产生的附加荷载。可采用增大桩端接触面,分散应力的扩底桩也是非常好用的桩基形式。

3结语

岩溶地区的地基处理方法有很多,应根据工程地质勘察报告并综合考虑工程荷载、重要性、施工工艺,把地基、基础、上部结构作为一个整体,综合运用多种处理方法,以便取得最佳技术、经济效果。

摘要：根据岩溶的地质特点和岩溶所引起的地基变形破坏特点以及工程本身对地基稳定性的要求,论述了岩溶地区工程建设常用的地基处理方法及其适用范围,指出应综合考虑工程荷载、施工工艺,运用多种处理方法,从而取得最佳技术、经济效果。

关键词：岩溶,稳定性,地基处理,处理方法

参考文献

[1]吴珊瑚.石灰岩地区桩基设计与施工[J].西江大学学报,2002(2):46-48.

[2]黄伯瑜.岩溶地基稳定性评价与工程处理[J].勘察科学技术,1988(3):1-6.

[3]JGJ 79-2002,J 220-2002,建筑地基处理技术规范[S].

[4]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

公路路基岩溶勘察及处理方法 第2篇

摘 要：文章以滇中产业聚集区（新区）哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）工程地质勘察及老320国道（大板桥段）升级改造工程空港一施工标段工程地质勘察为例，研究了物探、钻探手段在岩溶勘察中的综合应用，并且根据滇中产业聚集区（新区）哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）施工图设计道路设计说明及哨关路溶洞处理专家咨询组意见，对路基岩溶处理方案的选择提供了可靠的依据。

关键词：岩溶勘察；物探；钻探；岩溶；路基

中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）32-0162-02

本文主要阐述如何运用物探及钻探方法在滇中产业聚集区（新区）哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）及老320国道（大板桥段）升级改造工程空港一施工标段工程中对路基岩溶的勘察及根据勘察成果提出的处理方法。

1 工程地质条件及场地稳定性评价

哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）路线区地处牛拦江流域与螳螂江流域分水岭地带，区内及附近广布碳酸盐岩，除路线起点部分地段属山前冲洪积平原地貌外，总体属溶蚀低山丘陵及岩溶垅岗洼地地貌。本标段起点部分地段为第四系下更新统冲洪积土，以褐灰色卵（砾）石土、黏土夹卵（砾）石为主，本次勘察未揭穿，最大揭示深度60.9 m；其余段落全线表面大面积覆盖第四系红黏土，不均，最厚可达12.4 m。下伏泥盆系中统海口组白云质灰岩、角砾状灰岩，岩溶作用较强烈，岩溶漏斗、地下溶洞时有分布，透水及富水性强，岩溶地下水埋藏较深，旱、雨季水位变幅较大。完整岩体力学强度高，稳定性好，而岩溶洞穴发育地段，在诱发条件（上部荷载、水位大幅下降等）可发生岩溶地面塌陷，危害极大。

当公路路基、隧道岩溶地基具备下列条件之一时为稳定地基。

①当地形平缓时，基础置于微风化硬质岩石上，近旁为延伸较大裂缝宽度小于1 m的竖向裂隙和落水洞。

②基础底面下土层的厚度大于地基压缩层厚度，且不具备形成土洞的条件。

③基础底面下土层的厚度小于地基压缩层厚度，但洞内为密实的沉积物充填而又无被水冲蚀的可能。

④基础尺寸大于溶洞平面尺寸，且有足够的支承长度。

⑤微风化硬质岩石中，顶板厚跨比接近0.5或大于0.5。

据本次勘察成果，沿线地层分布较稳定，场地属稳定地基，可进行工程建设。

老320国道（大板桥段）升级改造工程空港一施工标段地处牛拦江流域与螳螂江流域分水岭地带，区内及附近广布碳酸盐岩，总体属溶丘洼地地貌，本标段表面大面积覆盖第四系红粘土，厚度一般1.2～18.5 m，局部钻孔未揭穿，红粘土具弱膨胀潜势。下伏二叠系下统阳新组茅口段灰岩及角砾状灰岩，岩溶作用较强烈，地表岩溶漏斗、落水洞及地下溶洞、溶隙发育，透水、富水性强，岩溶地下水埋藏较深，旱、雨季水位变幅较大。完整岩体力学强度高，稳定性好，而岩溶洞穴发育地段，在诱发条件（上部荷载、水位大幅下降等）可发生岩溶地面塌陷，危害极大。

3 路基岩溶勘察及实例分析

在哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）及老320国道（大板桥段）升级改造工程空港一施工标段勘察中，主要采用了物探、钻探等方法对沿线路基岩溶发育情况进行了勘察。

首先通过物探确定岩溶发育区，再通过钻探来进一步证实物探成果。具体介绍如下。

3.1 测线布设

沿路基设计路线中的左幅路面、右幅路面与人行道的分界线各布置一条测线，即左线和右线，沿左线与右线的中间位置布置一条中线，探测深度不小于20 m，为满足探测深度的要求，测线起始点与终点分别延伸75 m，为保证测线探测成果底部的连续性，先后二次测量需重复150 m。

3.2 一般路基段（含一般填方、一般路堑）钻孔布设

结合其他工点构造物布置。左右两侧各布置一条勘探线，单侧勘探孔间距100 m。勘探孔孔深不少于5 m，同时需穿透红黏土进入下卧基岩不少于2 m。遇岩溶发育地区布设横向物探线。对物探异常点进行加密布置验证孔。

在哨关路这次勘察中，运用了综合勘察技术，下面以MZK3+593～MZK4+220段進行说明：

按里程由小到大，MZK3+593～MZK4+220段可供参考的钻孔有ZK2608、ZK2610、ZK2615、ZK2620、ZK2624、ZK2626、ZK26

29，其中较近的钻孔ZK2608距离测线约4 m，以上述钻孔资料作为参考，对高密度电法成果进行地质解释。

结合钻孔资料，由视电阻率反演成果可见，此段整体电阻率值表现较高，其灰岩完整性、稳定性均较好，其中破碎中风化层中见有二处岩溶发育带。

4 岩溶处理方法

根据哨关路滇中产业聚集区（新区）哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）施工图设计道路设计说明中的特殊路基设计方案如下。

4.1 溶洞地基处理

根据详勘资料分析结果表明，项目区域内溶洞相对发育，有发生地面塌陷的可能性，对路基稳定性有直接的影响，故需进行工程治理措施。

4.1.1 开挖换填法

对埋深较浅、洞径小、顶板薄或岩层破碎的溶洞，采用开挖后用片石回填加固处理设计，回填完毕后施工路基，片石以不侵占路床为限。关于处理范围和产生的工程量建议设计单位采取动态设计，根据现场不同的情况动态完善方案

4.1.2 压力注浆法

压力注浆是将浆液通过压浆泵注浆管注入岩土层中，以填充、渗透和挤密等方式，驱走岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，硬化后将岩土胶结成一个整体，形成一个强大的、抗渗性高和稳定性良好的新的岩土体。另外注浆体的压力注入，可在基岩面封堵岩溶开口洞隙，防止地下水位升障潜蚀发生土洞，从而使岩溶地基得到加固。

注浆钻孔选择采用地质钻机或高压旋喷钻机钻孔到设计深度。一般以土层或强风化岩层作为注浆持力层时可采用高压旋喷钻机直接钻孔，若以中风化以上岩层作为注浆持力层时需先采用地质钻机钻至终孔。

注浆孔采用φ110 mm钻孔，注浆采用42.5級普通硅酸盐水泥，浆液采用纯水泥浆，遇到溶洞时在浆液中加入砂子，砂子最大粒径不超过2.0 mm，含泥量不大于3%，有机物含量不大于3%，浆液采用水灰比为1：1～0.5：1，建议配合比（重量比）为水泥：砂：水=1：0.8：1，实际施工时应按检测中心试验结果为准，砂浆标号不低于M7.5。注浆压力控制在0.6～1.2 MPa之间，当注入率不大于0.4 L/min 时继续灌注30 min 或不大于1L/min 时，继续灌注60 min，注浆可以结束。

4.1.3 封孔采用压力灌浆封孔法

①由于大部分溶洞顶板组成为白云质灰岩，经重型设备夯击后对溶洞原始结构破坏较大而产生一系列不可预估的次生问题，且项目原始地面起伏较大，可能存在孤石、石笋等不利因素，因此咨询组认为本项目强夯方案实施难度较大，中间过程质量难以控制，不推荐采用强夯方案。

②针对大型溶洞，必须结合现场情况，采用动态设计，确定溶洞范围后在完善设计方案，对于一般溶洞处理，原则同意设计单位提出的采用开挖换填及注浆处理两个常规方案，但是关于处理范围和产生的工程量建议设计单位采取动态设计，根据现场不同的情况动态完善方案；

③针对注浆处理，注浆孔间距控制在2～4 m，根据实际情况，先以4 m间距控制布桩，探明溶洞准确范围，在根据现场注浆后浆液的扩散情况调整注浆孔间距，建议参照周边其他项目的处理情况，最小注浆间距控制为2 m；

④关于溶洞填充材料：

其一，一般溶洞采用水泥砂浆；

其二， 个别溶洞填充物较密难以压浆时，可采用纯水泥浆注浆；

其三，若揭示大型空洞型溶洞，可考虑人工挖孔后灌注水泥混凝土、填充片块石或增加工程结构等措施，纳入动态设计；

⑤溶洞深度一般处理原则：

其一，对于洞径小于4 m的溶洞，埋深大于9 m时可不处理；

其二，对于洞径小于6 m的溶洞，埋深大于12 m时可不处理。

⑥关于稳定性分析方面，厚跨比（完整顶板）小于0.8为不稳定；厚高比（破碎顶板）小于5为不稳定。

4.2 溶洞处理方案

具体溶洞处理方案可根据以上原则，结合填挖高度、位置等因素确定是否需要处理，及处理范围，具体的处理方案必须根据现场的实际情况，纳入动态设计，不断完善相关方案，保证道路结构稳定。

对于上述岩溶地基处理后效果的检验方法主要采用的钻探取芯检验，目前哨关路及昆明老320国道采取的就是该种方法，检验的效果还是很不错的，而且昆明老320国道采取上述岩溶处理方法后的道路已经有通车的段落，未发现有质量上问题出现。这也验证了上述公路路基岩溶处理方法的正确性。

针对综合管廊的侧壁、坑底发现岩溶时，对于坑底溶洞宽度不超过管廊宽度且洞深在管廊基础底标高下1 m以内的根据现场溶洞大小处理，一般直接注射混凝土处理，对于溶洞宽度超过管廊宽度且洞深在基础底标高2 m以内采取毛石加混凝土回填处理。在综合管廊侧壁边上发现溶洞时根据路基处理溶洞原则处理。

参考文献：

[1] JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范[S].

岩溶地基处理方法简介 第3篇

我国是世界上岩溶发育最强烈的国家之一, 岩溶地区的分布总面积已经达到3.65×106km2, 其中以广西、贵州和云南东部地区发育最强烈, 其次是湖北西部、四川东部、湖南西部、山东、山西等地, 全国各个省区均有分布。改革开放以来, 随着经济快速发展, 土地资源的供应日益紧张, 在岩溶地区开展工程建设已不可避免。但由于岩溶的发育, 存在地下溶洞破坏岩体的完整性;土洞的存在使场地复杂化;岩溶水动力条件的变化, 使其上部覆盖土层产生沉陷;岩面石芽、溶沟丛生, 参差不平整等问题, 增加了工程基础设计的难度, 对岩溶地区的工程结构安全性产生重要威胁

二、岩溶区的地质特征

根据覆盖层特点, 岩溶主要分为覆盖型、裸露型和埋藏型三类。覆盖型是指碳酸盐岩之上直接覆盖第四系松散堆积物;裸露型岩溶指可溶性岩石裸露地表, 经地表水溶蚀, 机械侵蚀后形成的各种岩溶地貌, 如溶沟、石芽、溶斗等;埋藏型是指可溶性岩石表面被非可溶物覆盖。

塌陷是岩溶场地主要发生的地质灾害, 岩溶区的塌陷主要分为基岩塌陷和土层塌陷。基岩塌陷是溶洞顶板破坏或失稳导致垮塌的结果, 导致这类塌陷的原因主要是自然条件下顶板安全厚度减少和岩石风化强度降低, 其次是溶洞上部荷载增加或爆炸作用。值得注意的是发生在地下水位以下的基岩塌陷有很强的次生灾害效应, 可能产生地表冒砂喷水、小震级烈度地震、地裂缝等, 甚至可能产生地表大面积的坍塌。土层塌陷是上覆第四系陆相沉积物在地下水位往复上下变化作用下, 沉积物沿岩溶管道向下移动的结果。我国目前的岩溶塌陷绝大多数是土层塌陷。当上部覆盖层为粘性土时, 由于其较强的粘聚力可形成顶板, 该情况下可产生类似溶洞的土洞, 地面坍塌是土洞坍塌后形成的结果。

三、岩溶区地基处理的方法

(一) 地基不均匀性的处理。

对于岩溶区地基不均匀时, 应从建筑、结构、基础等方面做出相应的处理, 保证建筑物工作年限内的安全性, 具体措施如下:

1. 建筑措施。

建筑物体型宜简单, 平面及立面规则, 避免平面和立面中形状的突变, 加强结构的总体刚度, 增强结构抵御变形的能力。同时应控制建筑物的长宽比, 长宽比过大, 结构在地震过程中会产生过多的扭转, 对结构抗震不利。同时根据建筑的实际情况合理设置变形缝。

2. 结构措施。

结构宜采用轻质墙体, 如填充墙采用轻型砌块、多孔砖或者其他轻质墙;对于砌体结构应注重圈梁与构造柱的设置, 圈梁对于提高砌体结构整体性有着重要作用。

3. 基础形式。

由于岩溶区地质条件复杂, 对于在岩溶区的建筑物而言, 基础的合理选择至关重要, 合理的基础形式可以大大减小建筑物使用期间的变形。宜采用刚度较大的基础形式, 如条形基础、筏板基础、箱型基础或者桩基础, 尤其是桩基础, 桩基础不仅具有较高的承载力, 同时桩基可以跨越表层条件较差的土, 而深入深部较好的土, 也起到了地基处理的目的。

(二) 土洞的处理。

由于土洞具有埋深浅、分布密集、发育速度快和顶板强度低的特点, 所以对建筑而言, 土洞的危险性极大。有时候建筑物施工初期并没有土洞, 但当建筑物施工过程中需要施工降水时, 则会诱发土洞产生, 使地面产生塌陷, 影响建筑的使用。所以, 对于土洞必须采取一些工程措施, 避免这种危害的产生。

1. 地表水形成的土洞。

当遇到排水条件差、水流集中向下渗流等情况, 则会促使土洞的形成。所以对于可能出现土洞的地区, 应做好排水、疏水和截流等措施, 阻止土洞的形成。对已经形成的土洞, 可采用填挖配合梁板跨越处理。

2. 地下水形成的土洞。

当有厚度较大的较松软的土时, 而此时地下水位比较高, 则会因为地下水位的变化而形成土洞, 此时如果将厚度较大的松软土全部处理掉存在困难, 可采用抛石夯实的方法, 同时在其上做一层反滤层。由于残留土的变形及地下水的活动, 处理后可再发生, 故其上还需做梁板。

(三) 溶洞的处理。

溶洞处理之前应先对场地进行简单的勘测, 了解溶洞的分布、规模的大小以及是否连通等等, 查明强风化层的厚度以及溶洞顶板厚度的大小。处理时应结合建筑物荷载的大小和超前钻孔等情况进行设计。当钻孔下无溶洞时, 处理地基时可采用人工挖孔桩, 且桩体进入稳定岩层的深度不小于半米, 当钻孔下有溶洞存在, 处理地基应采用大直径冲孔灌注桩, 并且要求桩体应跨越溶洞, 进入深部稳定岩层, 且进入岩层的深度不应小于一倍桩径。由于冲孔灌注桩无需抽取地下水, 可以避免由于抽水而造成的地面塌陷, 可减小对周围建筑物的影响, 但施工时需注意, 浇筑混凝土时应采用泥浆护壁, 且水下浇注。对于人工挖孔桩, 由于需抽取地下水, 故对场地以及周边建筑造成一定的影响, 施工中应注意各个环节的施工顺序, 并且做好周围建筑的监测工作, 遇到变形过大时, 应及时处理。

四、结语

在岩溶地区首先要了解岩溶的发育情况、分布状况和稳定程度, 查明溶洞、暗河、陷穴的界限以及场地内有无出现涌水、淹没的可能性, 以便作为评价场地的参考以及为地基处理提供合理的设计条件。

参考文献

[1]曹屹.如何对复杂岩溶地基进行处理[J].广东科技, 2006

[2]詹锦哲, 邓小轩.岩溶地区大直径桩基础地基处理的分析[J].四川建材, 2007

[3]陈炎明.岩溶地区地基的处理方法浅探[J].建材与装饰, 2007, 10

岩溶地基处理方法简介 第4篇

关键词：岩溶地层,溶洞,桩基础,复杂地质

1 工程概况

该工程由四栋高层住宅楼组成,基础采用钻孔灌注桩。其中1#、2#、3#楼为30层高层住宅,桩基直径为1000,由于基岩起伏较大,加之岩溶发育,实际施工桩长在18～35m,设计竖向承载力特征值为4500 kN;5#楼为20层住宅,桩基直径为800,实际施工桩长在17～24 m,设计竖向承载力特征值为3800 kN,桩端持力层均为第(8)层石灰岩,且要求进入持力层深度为一倍桩径,并保证桩端以下5m范围内为完整基岩层。地质资料揭示溶洞主要分布在孔深17m左右处,溶洞厚度最小的为1.5m,最大的为9.3m,溶洞填充物要为硅质岩碎块,粗砂、泥质和少量圆砾,成分复杂。

2 溶洞处理原则

(1)每根桩必须用地质钻机钻探,详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型,画图列表,为制定相应施工方案提供详实依据。

(2)对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,为注浆参数计算提供依据。

(3)根据地质钻探资料和填充物情况,对每根桩设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。

(4)对每种处理方案,都要进行仔细的计算,施工前在桥位处进行溶洞注浆及钻孔试桩试验,取得经验数据,完善施工方案,指导施工。

(5)遇到大溶洞时,必须请监理工程师和设计单位核查,明确处理方案,并报监理批准后实施。

3 冲击钻孔成孔工艺技术

根据岩溶地层覆盖层松散、基岩岩性硬、脆、研磨性相对较差的特点,对冲锤底进行专门设计,采取相应的护壁措施以保持孔口护筒埋设稳固、钻孔垂直。遇溶洞时,应根据溶洞大小及特点采取相应的钻进措施。主要从以下几方面进行控制。

(1)平整场地,清除杂物,保证孔口周围地面密实,必要时换填软土,碾压夯实。

(2)埋设护筒。在桩基定位并经复核无误后方可进行护筒埋设,护筒中心的位置要准确,倾斜度小于1%,长度根据不同的地质而定,顶面需高于地面0.5～1.0m,以便提高孔内水头压力。护筒长度不短于3～4m,护筒周围换填粘土。为尽量减少成孔作业过程中钻机底座偏压力对孔壁稳定性的影响,可采用钢轨支架垫起钻机以分散冲击力。

(3)钻机就位后制备泥浆,钻孔泥浆选用水化快、造浆能力强的粘土制备,泥浆比重取规范高限1.2～1.4,泥浆稠度、含砂率、失水率按规范要求控制。

(4)复盖层钻进时,每进2m要进行一次抛片石粘土填料冲砸固壁。上下填料搭接长度不小于0.5m。钻进时采用1.5～2.0m的中小冲程,并加大泥浆稠度,持续反复冲击使孔壁坚实。

(5)在钻孔穿透复盖层进入坚硬岩层时,要控制泥浆性能指标。可以加大冲程以加快施工进度。钻至离溶洞顶部约1.0m时,在1～1.5m范围内变换冲程,逐渐将洞顶凿穿,随时防止卡钻。并同时准备足够多的片石及粘土,粘土要做成泥球,直径为15～20cm。在凿穿溶洞顶之前,需派专人密切注视护筒内泥浆面的变化,一旦泥浆面下降要迅速补浆,同时按1:1的比例回填粘土和片石,进行冲砸堵漏。

(6)溶洞区钻进。地质资料和施工规程证明,该桥所遇溶洞区,洞内均有填充物,是桩基成孔易塌孔的重要部位,需调整钻孔施工方案,更换轻型冲锤,采用0.8～1.0m冲锤钻进,同时进行泥浆调整,在保证不糊钻的前提下尽量选用大比重泥浆,或掺入纯碱等材料改善泥浆性能指标。钻进时必须及时回填,回填频率为1.5m/次,每次回填上下搭接50cm,反复回填至岩层。

4 防止漏浆、塌孔、卡钻、斜钻等技术措施

(1)对于岩面高差较大的地段,为防止斜钻,采取每孔钻进0.2～0.3 m后,抛填片石的方法,填平孔底,再用小冲程重锤慢击的钻进方法。

(2)对于接近岩溶顶板和穿过漏浆裂隙、溶洞地段,按4:1的比例投入块石和硬粘土,再用小冲程重锤慢击的钻进方法,且每钻进1 m左右,测量复核孔位一次,严重漏浆地段,加大块石和粘土的投入。

(3)对于孔位有高于3 m或有多层溶洞的地段,在钻进过程中漏浆严重,不能成孔的,采用边钻进边用振锤振入护筒的办法。直至护筒穿过溶洞,达到岩层内,再重新用慢速钻进成孔。

(4)对于孔位有高于3 m的溶洞,但在抛填石块粘土后能成孔的,但不能灌注水下混凝土的,可采用在溶洞位置的钢筋笼上焊接护筒,然后随钢筋笼一起放入,再浇筑水下混凝土。

(5)钻进过程出现卡钻时可采用如下方法处理:一是水下割护筒底口挡住钻头部分;二是将钢护筒上拔或顶起一定高度,腾出空间,将钻头拉起。

(6)纠正斜孔、弯孔的方法:一是回填片石、粘土重钻,反复数次;二是浇筑水下素混凝土至弯曲部分以上的一定高度,待强度合格后重新施钻。

5 终孔桩端全岩面判断

岩溶区桩基础常采用端承桩,正确判断桩端是否全部嵌入基岩是保证岩溶地区桩基质量的关键。岩溶区基岩起伏剧烈,桩基施工时实际遇岩深度往往与勘察孔揭示的遇岩深度存在较大的差异。终孔桩端全岩面现场应主要从四个方面进行综合判断:

(1)以桩孔实际见岩高程始,至少进尺50cm后,可申报全岩面检验,超前钻孔柱状图揭示的岩面高程只作为参考;

(2)查阅机台施工记录,可将基岩进尺速度0.1～0.2m/h作为进入全岩面的控制速度;

(3)可观察井口钢丝绳的摆动情况,锤头触岩面时会出现轻微的反弹;

(4)使用细目筛网捞取岩渣,岩屑含量为50%～70%,且含泥、含砂量小于4%时,认为已入岩;

(5)如出现特殊情况或判断标志不明显、意见分歧较大时,则采用钻探揭露的办法来证实,即在桩孔中心四周均匀布设4～5个勘探孔,用工勘钻机进行钻探,将触探到的各点岩面高程进行比较,从而判断出全岩面。

6 结论

由于地层中裂隙、溶洞的大小不等,不规则,容积不确定,其连通不明确,充填不饱满,这些因素决定是否能成孔。在裂隙、溶洞地层施工首先要保证成孔,才能确定是否进行灌注。填片石和粘土冲击成孔,经济、实用,但对于大的溶洞地层只能形成暂时的孔,不漏泥浆不等于不漏混凝土;高压注水泥浆或砂浆对小裂隙、小溶洞地层可填充,但对大的溶洞地层成本太高,对大的溶洞地层,只有详细勘察其大小和高度,可考虑采用冲击填充、高压注浆、护筒隔离等方式处理。

参考文献

[1]珊瑚.石灰岩地区桩基设计与施工[J].西南大学学报,2002 (6):25.

[2]黄瑞豹,等.钻孔桩基础施工遇到溶洞的技术探讨[J].广东交通职业技术学院学报,2002(4):14.

[3]何华.岩溶地区钻孔桩基础施工疑难处理措施[J].铁道建筑2006(9):4.

岩溶地基处理方法简介 第5篇

泰安市是发生岩溶塌陷较多的地市, 每年都会发生几次到几十次不等的塌陷, 对各个塌陷点的调查、研究是一个复杂的过程, 地点的不同塌陷的机理及引发的条件是不相同的, 勘探的方法及手段也是不同的, 探讨各类方法应对塌陷也是摆在地质工作人员面前的一个艰巨的任务, 本次塌陷点勘探正是对各类不同点探讨, 方法的积累。

我市岩溶塌陷的分布特点

岩溶塌陷主要分布于泰安市所辖的泰山区、新泰市和东平县[1]。目前全市已发生岩溶塌陷41处, 塌陷总面积约1.20 km2。其中泰山区已发生岩溶塌陷36处, 塌陷总面积为1.0km2;新泰市已发生岩溶塌陷4处, 塌陷总面积为0.20km2;东平县已发生岩溶塌陷1处, 塌陷面积为1.6×10-4km2。

泰山区岩溶塌陷主要分布于财源办 (6处) 、省庄镇 (17处) 、邱家店镇 (4处) 、上高镇 (7处) 、徐家楼乡 (2处) , 塌陷坑最大直径35m, 深26m (东羊娄塌陷) 。岩溶塌陷在东羊娄村、訾家灌庄村等地段引起部分房屋开裂、下沉。

新泰市岩溶塌陷主要分布于果都镇 (1处) 、宫里镇 (2处) 和禹村镇 (1处) , 塌陷坑最大直径9m, 深6m。岩溶塌陷使部分农田被破坏, 部分房屋开裂、下沉, 局部并伴有地裂缝, 造成经济损失约80万元, 未造成人员伤亡。

东平县大羊乡西王庄发生岩溶塌陷1处, 塌陷坑直径6m, 深8m, 对附近农田和公路造成一定程度的破坏。

根据《泰安市地质灾害防治规划 (2004~2020年) 》, 我市仍有多处隐伏灰岩区具备发生岩溶塌陷的地质环境条件。其中泰山区已发生的36处岩溶塌陷点中有33处仍处于不稳定状态;岱岳区大汶口镇东武水源地目前日开采量5万m3, 但开采强度有日渐增强的趋势;泰山区省庄镇旧县、羊楼等地地下水水源地虽已停采, 但该地区隐伏灰岩岩溶发育, 具备发生岩溶塌陷的地质环境条件;新泰市除已发生的4处岩溶塌点仍不稳定外, 在楼德镇有1处潜在岩溶塌陷。

2 岩溶塌陷基本情况及现状

塌陷点位于泰安市磁窑镇山东华阳科技股份有限公司北门附近, 地理坐标:东经117°07′18″, 北纬35°53′45″, 地理位置优越, 交通便利[2]。进入8月连续多日阴雨天气, 2012年8月1日-2日两天连续强降雨, 3日早上山东华阳科技股份有限公司在其场区北门附近发生塌陷, 形成一塌陷坑, 塌陷坑直径约1m, 深约8m (照片1、2) , 未造成直接经济损失和人员伤亡。再其塌陷点南侧2005年已填埋的塌陷点本次亦出现再次下沉趋势。

3 本次地质灾害调查的目的任务

本次工作的目的是:主要是查明调查区的岩溶发育程度、地下岩溶的联通情况、塌陷点附近是否还存在地下空洞、两个已知塌陷点是否连通、并对新近塌陷点提出处理措施。主要任务包括:

①掌握工程建设区及附近的水文气象、地形地貌、地层岩性、构造与地震、水文地质、工程地质及人类工程经济活动情况等;②查明塌陷区地质灾害发育类型、成因、规模、分布特征、分析地质灾害发展趋势及影响程度;③调查分析调查区内潜在的地质灾害、对调查区进行地质灾害危险性进行现状评估、预测评估和综合分区评估;④在地质灾害危险性综合分区评估的基础上, 提出相应的地质灾害防治措施和建议。

4 塌陷区地质环境条件

4.1 地形地貌。塌陷区位于山前冲洪积平原区, 区内地形平坦, 地面标高一般为125m左右。

4.2 塌陷区地层。根据厂区内水井资料和附近的地质资料, 本塌陷区主为灰岩和第四系。

①奥陶系马家沟组 (OMd) :隐伏于第四系之下, 主要为中厚层灰岩, 本次钻探未揭穿, 根据区域资料, 本层厚度大于500m。②第四系山前组 (Qs) :分布以整个调查区, 为冲洪积成因的粉质粘土和人工填土, 平均厚度4m左右。

5 塌陷地质灾害特征及成因分析

经过现场调查, 本次塌陷灾害类型属于岩溶塌陷地质灾害。塌陷范围较小, 本次塌陷面积约1m2, 为一塌陷深坑。分析塌陷主要原因为:覆盖层厚度较薄, 塌陷区两侧有两个净化池, 均开挖至岩石面, 人为破坏了原有隔水层性质, 使其与岩石面直接接触, 附近的地表水均渗透到地下, 储存于填土内, 随岩石裂隙面慢慢渗透补给给地下水, 连续的强降雨, 使其水力联系加强, 岩石顶面裂隙发育, 在强降雨过程中带走岩石面附近的松散土层, 下部被掏空, 随着时间的推移, 上部在自重条件下发生塌陷, 形成现在直接裸露地表的天窗[3]。

6 工作方法及处理措施

6.1 工作方法。

我队技术人员在接受调查任务委托后, 经过研究决定采用物探测量, 外加钻探验证的勘探手段。由于现场环境条件限制, 多种物探手段受限制, 选取地质雷达探测方法。物探的主要目的是查明场区内灰岩岩溶发育程度、是否存在地下空洞、地下岩溶的连通情况、两个塌陷点是否连通等。

2012年8月17日由山东省物化探勘查院对场区进行了地质雷达探测工作。本次地质雷达探测共布置雷达测试剖面24条, 根据探测结果, 探测场区内共探测到3个岩溶较发育的点, 除已知两个塌陷空洞外, 未发现隐患塌陷现象, 10m范围内未发现溶洞, 两个已知塌陷区未贯通。

我公司技术人员在物探的基础上, 在探测的3个岩溶发育点布置钻孔3个, 另外在其探测范围外布置勘探孔一个, 以便对场区内的地层进行对比, 在两个塌陷点附近个布置一个勘探孔, 共布置勘探孔6个。根据钻孔资料, 覆盖层厚度4m左右, 以下为灰岩, 除顶部岩石较破碎外, 其余岩石均较完整, 未发现溶洞, 偶见个别溶孔。因此本次仅对已经发现的塌陷坑进行处理。

6.2 处理措施。南侧的塌陷坑山东华阳科技股份有限公司已经回填, 下面未联通, 不在进行处理。本次主要处理裸露的塌陷坑。

根据现场调查并在地质雷达探测的基础上, 综合考虑, 建议采用清除填堵法。本方法常用于塌坑较浅或浅埋的土洞, 首先清除塌陷坑周边的松土, 填入直径20-30cm的块石可混合少量碎石, 做成反滤层, 将坑底或洞底与基岩面的通道堵塞, 然后混凝土灌注处理[4]。

7 进一步防灾减灾工作建议

本次调查随没有发现其它塌陷坑及地下空洞, 但调查区内因施工原因, 岩石上部大部分为回填土, 渗透性好, 加强了岩石与大气降水的水利联系, 加快了岩溶的发育进程, 另外东侧和南侧两个大的净水池常年蓄水, 净水池如发生渗漏也将加快岩溶的发育程度, 为此建议山东华阳科技股风有限公司今后做好以下几方面工作:

①调查区附近尽量减少人为活动, 并设置警示牌;②建议完善排水设施, 防治积水长期积存;③加强调查区附近的地面检测, 特别是雨季, 发现问题及时上报;④对场区内两个净水池及时进行检修, 防治发生渗漏现象。

摘要：泰安市的岩溶塌陷地质灾害日趋增加, 给人民的生命财产造成重大损失。对于其发生机制、地下岩溶的联通情况及处理措施很难定性评价, 特别对于发生塌陷比较狭小的区域, 大型物探方法很难实施的情况下, 很难查明其地下岩溶联通情况, 并提出合理的治理措施。针对这一情况, 我队采用地质雷达和钻探验证的方法解决了这一难题, 并取得了良好的治理效果。

关键词：岩溶塌陷,形成机制,勘察方法,处理措施

参考文献

[1]泰安市地质灾害防治规划 (2004~2020年) .

[2]山东省地质矿产勘查开发局第五地质大队.山东华阳科技股份有限公司地质灾害塌陷区调查报告, 2010.