岩溶地区岩土工程勘察及地基处理的探讨
来源:用户上传
作者:
摘 要：岩土工程勘察是地基设计的基础，主要是为建(构)筑物基础设计，地基处理和施工提供详细的工程地质资料和技术参数。而岩土参数的合理提供关系到基础设计的安全性、经济性和可行性。而岩溶区因地质条件复杂，岩溶现象十分发育，基岩面起伏强烈，给岩溶区桩基础施工带来较大困难。本文结合了工程勘察的实践经验，总结了岩溶地区勘察工作及地基处理方面的内容，以供参考。
关键词：岩溶地区；岩土工程勘察；地基处理
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。
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岩溶地区工程地质特点
1.1 地层分布
岩溶地区地层大致分布有：
(1)人工填土层；
(2)冲洪积层：分布有粉质粘土、粉土、砂、砾等。呈软塑至可塑状态，孔隙潜水量大，渗透性能好；
(3)残积层，由灰岩风化残积而成、一般为湿―饱和，流塑至可塑状态，与基岩的接触带部分由于潜水影响呈流塑状态；
(4)岩层：为灰岩(大理岩)、断层、裂隙、岩溶发育，基岩面溶沟溶槽等溶蚀现象严重。
1.2 岩溶发育特征
岩溶地区的岩溶发育具有一定的规律，普遍表现为：
(1)自上而下，由强变弱；基岩面上分布着溶沟、溶槽，浅部基岩岩溶发育较强，有的甚至呈串珠状自上而下分布，深部为古老溶洞，分布较少、暗河为古老溶洞连通而成。
(2)浅部溶洞充填物多，深部充填物少；充填物呈全充填――半充填――无充填，一般呈流塑――软塑状态：
(3)构造裂隙发育，地下水活动频繁地方溶洞较发育。
1.3 地下水特征
岩溶地区地下水按其赋存介质可分为三种类型，即：
(1)赋存于冲洪积及残积层的孔隙水，渗透性强；
(2)赋存于下伏溶洞、溶蚀裂隙及暗河中的岩溶裂隙水，连通性好，水量丰富；
(3)赋存于构造断裂带中的裂隙水，连通性强。
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。
3.2.6复合地基
对于建筑荷载较小，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。复合地基部分土体被置换成增强体，由周围地基土共同承担荷载，目前在工程实践中多采用深层搅拌桩或刚性桩作为增强体。地基竣工验收应进行压板载荷试验，一般承载力可以达到220kPa左右。
3.2.7其它
可以采取削散荷载的方法来减低桩基承受的压力，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型式。另外，当岩溶地基不甚复杂基岩埋深较浅的情况下，挖孔桩也不失为一种安全、可靠、省钱、直观的方式。
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。
参考文献：
1. GB 50007-2002建筑地基基础设计规范
2. 岩溶工程地质.中国铁道出版社.1984
3. JGJ 94-2008 建筑桩基技术规范
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-569438.htm
