岩溶地质情况下的地基处理技术要点

前言

岩溶地貌,是发育在以石灰岩和白云岩为主的碳酸盐岩上的地貌。在中国,作为喀斯特地貌发育的物质基础──碳酸盐类岩石(如石灰石。白云岩。石膏和岩盐等)分布很广。据不完全统计,总面积达200万平方公里,其中裸露的碳酸盐类岩石面积约130万论文网平方公里,约占全国总面积的1/7;埋藏的碳酸盐岩石面积约70万平方公里。碳酸盐岩石在全国各省区均有分布,但以桂。黔和滇东部地区分布最广。湘西。鄂西。川东。鲁。晋等地,碳酸盐岩石分布的面积也较广。岩溶地区地质特征非常明显,溶沟。溶槽。溶蚀裂隙。溶洞。竖井。落水洞。暗河等都对建筑地基有着巨大的影响,构成建筑物基础不稳定的因素。因此采用合理。经济的地基处理措施,有着重大的技术价值和经济意义。

一。岩溶地基变形破坏的主要形式

1。地基承载力不足

岩溶上覆土层强度较低或建筑荷载过大,导致地基发生剪切破坏。地基沉降不均匀溶洞。隙。沟。槽。石芽等造成基岩面起伏较大,当其上部有性质不同。厚度不等的粘性土分布时,在附加荷载作用下产生地基不均匀沉降。

2。地基滑动

裸露岩溶区,当基础砌置在岩溶洞。隙。沟。槽附近时,有可能使基础下岩体沿倾向临空的软弱结构面产生滑动。

3。地表塌陷

地基应力范围内有土洞。溶洞。暗河等时,自然条件下或因附加荷载。抽排地下水等因素作用,产生洞顶坍塌,引起地面沉陷。开裂,以致地基突然下沉。

二。岩溶地基处理的一般原则

(1)重要建筑物宜避开岩溶强烈发育区;

(2)当地基含石膏。岩盐等易溶岩时,应考虑溶蚀继续作用的不利影响;

(3)不稳定的岩溶洞隙应以地基处理为主,并可根据其形态。大小及埋深,采用清爆换填。浅层楔状填塞。洞底支撑。梁板跨越。调整柱距等方法处理;

(4)岩溶水的处理宜采取疏导的原则;

(5)在未经有效处理的隐伏土洞或地表塌陷影响范围内不应作天然地基。对土洞和塌陷宜采用地表截流。防渗堵漏。挖填灌填岩溶通道。通气降压等方法进行处理,同时采用梁板跨越。对重要建筑物应采用桩基或墩基;

(6)应采取防止地下水排泄通道堵截造成动水压力对基坑底板。地坪及道路等不良影响以及泄水。涌水对环境的污染的措施;

(7)当采用桩(墩)基时,宜优先采用大直径墩基或嵌岩桩,并应符合下列要求:桩(墩)以下相当桩(墩)径的3倍范围内,无倾斜或水平状岩溶洞隙的浅层洞隙,可按冲剪条件验算顶板稳定;桩(墩)底应力扩散范围内,无临空面或倾向临空面的不利角度的裂隙面可按滑移条件验算其稳定;应清除桩(墩)底面不稳定石芽及其间的充填物。嵌岩深度应确保桩(墩)的稳定及其底部与岩体的良好接触。

三。岩溶地质情况下的地基处理技术

(一)填垫技术

该技术可分为充填法。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。最底部须用块石。片石作填料,中部用碎石,上层用土或混凝土填塞,以保持地下水的原始流通状况,使其形成自然的反滤层当已被充填的岩溶土洞,如充填物物理力学性质不好,可采用换填法。须清除洞中充填物,再全部用块石。片石。砂。混凝土等材料进行换填。

对浅埋的岩溶土洞,将其挖开或爆破揭顶,如洞内有塌陷松软土体,应将其挖除,再以块石。片石。砂等填入,然后覆盖粘性土并夯实,称挖填法。此法适用于轻型建筑物,并且要估计到地下水活动再度掏空的可能性。为提高堵体强度和整体性,在填入块石。片石填料时,注入水泥浆液;对于重要工程基础下或较近的溶洞。土洞,除去洞中软土后,将钢筋或废钢打入洞体裂隙后再用混凝土填洞,对四周的岩石裂隙注入水泥浆液,以粘结成整体,并阻断地下水。

对岩溶洞。隙。沟。槽。石芽等岩溶突出物,可能引起地基沉降不均匀,将突出物凿去后做30～50cm砂土垫褥处理,称为垫褥法。

(二)桩基技术

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。

在冲孔灌注施工中如遇漏浆,向孔内回填大量掺有稻草的粘土或者水泥,目的是堵漏,小裂隙的漏浆,粘土可不必装袋,可直接倒入孔内,水泥需整袋抛入,使其沉底,如遇斜岩,向孔内回填粒径较大的毛石,反复冲击直至桩锤不偏锤,当再次发生漏浆时,重复上述工作,直到完成一个桩孔为止。这样施工的结果是堵住了漏浆,堵住了溶洞,保证泥浆质量且能正常返浆,正常进尺,同时在灌注砼时,不会出现大量超灌。遇溶洞内填充含卵石粘土,对于较大溶洞底部的用挖机向桩孔内填入的毛石,反复低锤冲击毛石入卵石层,需多次填入直径较大的毛石,毛石挤入卵石中,这种情况下冲桩时间较长,对工期影响较大。对于群桩基础的,如能在上部结构进行处理的,可建议设计在上部结构进行加强处理。如熟料库34#桩,填入大量毛石,再行冲孔,当冲孔不能再进尺时,终止施工,浇筑水下混凝土,后经高应变检测,桩承载力满足设计要求。

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。

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,但在土岩软硬过渡较快处容易出现断桩

4。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。

四。结束语

岩溶地基由于其复杂性和多样性,在地基础处理方式选择时应当需因地制宜,在探明地基情况的基础上选择最有效经济的方法。

岩溶地质情况下的地基处理技术要点