巖溶地區(qū)的勘察和地基處理淺析6-6

貴州巖溶地基的勘察和處理方法一、前言：二、場(chǎng)地和地基巖溶發(fā)育程度的劃分三、巖溶地區(qū)的地基類(lèi)型四、巖溶地區(qū)的地基基礎(chǔ)選擇五、巖溶地區(qū)的勘察六、巖溶地基的處理七、需要解決問(wèn)題八、結(jié)束語(yǔ)一、前言我國(guó)的可溶巖分布很廣，面積超過(guò)３００萬(wàn)平方公里，占國(guó)土面積近三分之一，其中以云南、廣西、貴州分布最廣。見(jiàn)下照片4《中國(guó)巖溶分布區(qū)》：貴州省的可溶巖分布較廣，約有70%的面積是可溶巖，從震旦系到三迭系地層都有?？扇軒r在巖溶作用下，形成了貴州特有的巖溶地貌，有巖溶公園省之稱(chēng)。巖溶現(xiàn)象：它具有利一面，能夠形成自然景點(diǎn)，廣西桂林的山水、云南的石林、貴州的織金洞，給人們的生活帶來(lái)了快樂(lè)，見(jiàn)下照片5-6、織金洞和金陽(yáng)石林照片。巖溶的存在，也給工程建設(shè)帶來(lái)了一系列的問(wèn)題。如地面塌陷，地基失穩(wěn)，基礎(chǔ)下沉，房屋開(kāi)裂等。這些現(xiàn)象嚴(yán)重地影響建筑場(chǎng)地的使用和安全，見(jiàn)下照片7-9下面就貴州巖溶地基的勘察及處理方法，做一下交流。中國(guó)巖溶分布圖貴州織金洞照片（石筍、石花）照片4溶洞規(guī)模宏大，形態(tài)萬(wàn)千，色彩紛呈，是織金洞景觀的顯著特色。目前已勘察洞內(nèi)長(zhǎng)度達(dá)12．1公里，相對(duì)高差150多米，洞最寬175米，一般寬高在60米一100米，總面積達(dá)70多萬(wàn)平方米，堆積物平均高度為40米，最高的達(dá)70米，溶洞堆積物類(lèi)別的40多種。溶洞人家（織金縣城）溶洞塌陷-房屋開(kāi)裂（冒沙）地表塌陷房屋開(kāi)裂（冒沙）溶洞塌陷造成房屋垮塌（冒沙）二、巖溶場(chǎng)地和地基發(fā)育程度劃分發(fā)育程度：可劃分三類(lèi)：1）巖溶微弱發(fā)育；相當(dāng)于三級(jí)（簡(jiǎn)單）場(chǎng)地和地基，巖溶一般沿一個(gè)方向發(fā)育，豎向?yàn)橹?；基巖面相對(duì)高差小于2.0米，鉆孔見(jiàn)洞隙率小于10％或者線巖溶率小于5％。2）巖溶中等發(fā)育；相當(dāng)于二級(jí)（中等復(fù)雜）場(chǎng)地和地基，巖溶沿二個(gè)方向發(fā)育，溶洞隙一般有充填；基巖面相對(duì)高差2.0-5.0米，鉆孔見(jiàn)洞隙率10％-30％，線巖溶率小于5-20％。3）巖溶強(qiáng)烈發(fā)育；相當(dāng)于一級(jí)（復(fù)雜）場(chǎng)地和地基，地表見(jiàn)較多巖溶塌陷、落水洞、泉眼，巖溶沿三個(gè)方向發(fā)育，洞穴充填；基巖面相對(duì)高差大于5.0米，有暗河、巖溶管道、豎向溶洞等，溶洞隙一般無(wú)充填，鉆孔見(jiàn)洞隙率大于30％或者線巖溶率大于20％。三、巖溶地區(qū)的地基類(lèi)型：巖溶地基是指以可溶巖為地基持力層，且在影響范圍內(nèi)存在巖溶現(xiàn)象，對(duì)場(chǎng)地和地基穩(wěn)定有影響的地基。巖溶作為一種復(fù)雜的自然地質(zhì)現(xiàn)象，對(duì)于建筑物建設(shè)是一種不良地質(zhì)現(xiàn)象，在可溶巖地區(qū)修建建筑物時(shí)。應(yīng)考慮巖溶的危害，評(píng)價(jià)其影響程度，才能決定合適的建筑物結(jié)構(gòu)形式和處理措施。巖溶地區(qū)的地基一般從地表往下由粘土（地基）+石芽（地基）+溶蝕（地基）構(gòu)成，各地基單元一般特點(diǎn)如下。（見(jiàn)下插圖一）1、粘土地基：以粘土為持力層，在整個(gè)基槽中或受力層范圍內(nèi)無(wú)基巖出露，根據(jù)建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與粘土層厚度等能特征，地基不需作變形處理時(shí)為均勻粘土地基，否則為不均勻粘土地基。多分別在盆地中心、寬大溶蝕洼地中。2、石芽地基：場(chǎng)地中石芽與粘土交替分布，基槽中基巖時(shí)有出露，但出露比例變化很大。根據(jù)石芽分布組合形態(tài)又分為單向型、突變型與起伏型三個(gè)亞地基單元。(1)單向型石芽地基：在基礎(chǔ)范圍內(nèi)，石芽巖面在整體趨勢(shì)上向一個(gè)方向抬升或下降。這類(lèi)地基多分布在斜坡坡腳和巖溶洼地中。金麥小區(qū)7+8組團(tuán)。(2)突變型石芽地基：在場(chǎng)地和地基中，極不均勻地分布有孤立高聳的石芽或窄而深的裂隙狀溶洞、溶槽，這類(lèi)地基多分布在坡頂、分水嶺與溶蝕槽谷中。(3)起伏型石芽地基：地基中石芽較為有序的起伏分布。見(jiàn)附錄石芽地基照片巖溶地區(qū)的地基模型3、溶蝕地基：根據(jù)巖石溶蝕程度不同，可以分三個(gè)地基單元。(1)溶孔地基：巖體中溶蝕孔洞直徑小于0.50m，溶孔是一種經(jīng)常被忽略的巖溶現(xiàn)象。溶孔常在巖石中密集出現(xiàn)，是發(fā)育程度最低的巖溶。其形態(tài)多為針眼、豆?fàn)詈头涓C狀，多數(shù)無(wú)充填。溶孔帶來(lái)的工程地質(zhì)問(wèn)題，主要是大幅度降低巖體承載力，按發(fā)育程度分為強(qiáng)、中、弱三個(gè)亞地基單元。(2)溶隙地基：是巖溶地基中最常見(jiàn)、最主要的地基單元。它在地基受力范圍內(nèi)其溶蝕形態(tài)為溶隙、溶溝、溶槽，溶隙寬度一般小，豎向深度較大，延長(zhǎng)較遠(yuǎn)，按發(fā)育程度分強(qiáng)、中、弱三個(gè)亞地基單元。(3)溶洞地基：在地基應(yīng)力作用范圍內(nèi)發(fā)育有長(zhǎng)、寬，高三維幾何尺寸皆大于或等于0.50米的溶蝕空間，它可以是全充填、半充填或無(wú)充填的洞穴。按發(fā)育程度分強(qiáng)、中、弱三個(gè)亞地基單元。劃分指標(biāo)：強(qiáng)烈：大于30％；中等：10-30％；弱：小于10％。見(jiàn)附錄溶孔地基、溶隙地基、溶洞地基照片四、巖溶地區(qū)的地基基礎(chǔ)選擇巖溶地基從土基到巖基，它給不同類(lèi)型、不同安全等級(jí)的建（構(gòu)）筑物，提供了多種可選擇的地基持力層與基礎(chǔ)形式。均勻性粘土地基以及溶孔、溶隙地基，一般建筑物，各種地基基礎(chǔ)方案均易施工，費(fèi)用低，不需作地基處理，但需排除土層中發(fā)育土洞的可能性。不均勻粘土地基與溶洞地基，在確定地基基礎(chǔ)方案時(shí)，須考慮地基的變形與穩(wěn)定性，一般均需加以適當(dāng)?shù)牡鼗A(chǔ)處理。巖溶地基一般采用條形基礎(chǔ)、獨(dú)（樁基）礎(chǔ)及條一樁聯(lián)合基礎(chǔ)，不宜采用預(yù)制樁基。常見(jiàn)的地基基礎(chǔ)組合有以下幾種類(lèi)型，I、獨(dú)（樁)基+溶蝕裂隙：在基槽底有面積小于1/3的的楔型溶溝、溶隙，且以豎向發(fā)育為主，該地基易處理，費(fèi)用小，對(duì)基礎(chǔ)與施工無(wú)較大的不良影響。2、獨(dú)（樁）基+豎向溶溝：在基槽中部、或者一側(cè)，有寬度、深度均較大的豎向溶溝，對(duì)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性影響大，處理難度受溶溝寬度與深度及基槽斷面積內(nèi)所占比例決定，可視具體情況作作地基與基礎(chǔ)兩部分處理。3、獨(dú)（樁)基+單向石芽：特別是陡傾斜、軟硬相間、有軟弱結(jié)構(gòu)面和臨空面的巖層，需要驗(yàn)算地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，一般鑿掉石芽一定深度處理。4、獨(dú)（樁)基+溶蝕斜面：一般采用放階處理，但當(dāng)基礎(chǔ)底斷面內(nèi)高差較大時(shí)，需結(jié)合實(shí)際情況具體處理。5、條基+起伏型石芽地基，因地基不均勻，故需進(jìn)行處理。一般采用褥墊層或換填處理。但荷載大時(shí)，可以以石芽作支墩或清除溶溝中粘土填混凝土作條形基礎(chǔ)。對(duì)于單向與突變形石芽地基須結(jié)合具體情況進(jìn)行清除、回填、放階、樁抬等綜合處理。五、巖溶地區(qū)的勘察巖溶地基勘察主要查明各種巖溶形態(tài)的規(guī)模、密度及分布規(guī)律，巖石頂部土體的厚度、地下水的循環(huán)交替規(guī)律等，對(duì)建筑場(chǎng)地的適宜性和地基的穩(wěn)定性作出確切的評(píng)價(jià)。針對(duì)工程特點(diǎn)和場(chǎng)地條件，遵循由面到點(diǎn)，由疏到密的原則，多種手段結(jié)合的方式進(jìn)行。一般劃分為：一是規(guī)劃與選址的初勘階段；二是設(shè)計(jì)施工圖的詳細(xì)階段；三是地基基礎(chǔ)施工中的補(bǔ)充施工階段。要查明各個(gè)地基單元。單一的鉆探點(diǎn)勘探很難真實(shí)全面地反映巖溶地基。由此，常致勘察剖面與實(shí)際地質(zhì)情況產(chǎn)生偏差，很多問(wèn)題留到施工勘察中去解決，或在施工中邊開(kāi)挖邊揭露邊處理，使得巖溶地基勘察的后期服務(wù)工作量較大，勘察工超前指導(dǎo)性差。故靠單一的鉆探手段是不行的，必須綜合考慮其它勘測(cè)手段，如物探與鉆探的結(jié)合等來(lái)解決。物探方法：主要有高密度多極電法勘探、地質(zhì)雷達(dá)、淺層地震、高精度磁法、聲波透視(CT)、重力勘探等。必須注意各種方法的使用條件。當(dāng)條件允許時(shí)，應(yīng)盡可能地采用多種物探方法綜合對(duì)比判譯。如地質(zhì)雷達(dá)，一般掃描深度達(dá)100米，劃分精度可達(dá)I厘米，它的探測(cè)過(guò)程是連續(xù)掃描，對(duì)地形態(tài)反映非常完整，在解譯評(píng)價(jià)過(guò)程中只需極少量技術(shù)鉆孔即完成整個(gè)地基勘察，對(duì)不均勻、不連續(xù)的巖溶地基勘察非常有力。2、巖溶地區(qū)的勘察階段（1）規(guī)劃和初勘階段的勘察要點(diǎn)勘察手段：地面工程地質(zhì)調(diào)查為主，少量物探、鉆探。對(duì)巖溶的發(fā)展階段、發(fā)育程度、危害程度和發(fā)展趨勢(shì)作出判斷，對(duì)場(chǎng)地的穩(wěn)定性和建筑適宜性作出初步評(píng)價(jià)。新城新區(qū)、壩址、橋隧、大型廠礦及小區(qū)等工程，應(yīng)該有工程地質(zhì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的人員參與規(guī)劃選址工作，調(diào)查場(chǎng)地的地形、地貌，地層巖性、可溶巖石的分布，以及地表水和地下水的特征。劃分建筑適宜區(qū)和不適宜區(qū)，重點(diǎn)應(yīng)以地表和地下巖溶形態(tài)為重點(diǎn)，避開(kāi)地面塌陷、落水洞，地下巖溶管道，地下暗河等大型巖溶強(qiáng)烈發(fā)育地帶。某個(gè)組團(tuán)：建設(shè)規(guī)劃方案等已經(jīng)批準(zhǔn)，單體設(shè)計(jì)工作基本完成，偶然機(jī)會(huì)知道該工作，建設(shè)調(diào)整總體方案，避開(kāi)場(chǎng)地的穩(wěn)定性差、巖溶強(qiáng)烈發(fā)育地段。見(jiàn)15組團(tuán)總圖。勘察工作量應(yīng)該選擇可能受巖溶影響的地段布置，如可溶巖與非可溶巖都接觸帶、斷裂構(gòu)造帶、巖溶水富集及排泄帶，串珠狀落水洞和地下暗河的地帶。（2）詳勘階段的勘察要點(diǎn)勘察手段：工程鉆探為主，結(jié)合巖體波速、跨孔聲波測(cè)試，以及鉆孔攝像、CT成像等物探方法。由于工程的單體位置及工程性質(zhì)已經(jīng)確定，“有的放矢”的布置勘察工作。研究地下巖溶形態(tài)為重點(diǎn)，要針對(duì)工程特征，查明每個(gè)具體基礎(chǔ)部位地基的情況，供設(shè)計(jì)人員使用，地基穩(wěn)定性成為重點(diǎn)。鉆孔布置：巖溶微發(fā)育場(chǎng)地：擬建物安全等級(jí)二級(jí)及其以下，單獨(dú)基礎(chǔ)按隔一柱、二柱一孔布置勘探孔，條形基礎(chǔ)沿承重墻基礎(chǔ)軸線隔一個(gè)開(kāi)間或6-12m布孔。巖溶中等發(fā)育場(chǎng)地：按一柱一孔布置勘探孔。遇溶洞是否圈孔，要視具體情況而定。滿足下列條件的可不圈孔：①規(guī)范中所規(guī)定的不影響地基穩(wěn)定性的溶洞類(lèi)型;②頂板巖石完整，其厚度等于或大于三倍預(yù)估基礎(chǔ)寬度或三倍預(yù)估樁徑，且完整巖石大于5.0m，③溶洞頂板巖層厚度不滿足要求，需要進(jìn)一步加深孔深。巖溶強(qiáng)烈發(fā)育場(chǎng)地：鉆孔布置按預(yù)估基礎(chǔ)底面積確定，基礎(chǔ)面積≥1㎡，布置一個(gè)鉆孔；基礎(chǔ)面積為＞1≤3㎡，布置2個(gè)鉆孔；基礎(chǔ)面積＞3㎡≤5㎡，布置3個(gè)鉆孔；基礎(chǔ)面積＞5㎡，布置5個(gè)鉆孔。鉆孔深度的確定：勘察孔的深度應(yīng)大于或等于三倍預(yù)估基礎(chǔ)寬度（樁徑）。圈孔深度應(yīng)達(dá)到主孔所見(jiàn)溶洞底板巖層以下3—5米的深度。(3)施工階段的勘察要點(diǎn)：勘察手段：現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)槽，釬探、補(bǔ)鉆，建立巖溶模型等。巖溶地基特點(diǎn)決定了詳勘階段不能完全的查明巖溶特征，要針對(duì)地基基礎(chǔ)施工中揭示的巖溶現(xiàn)象進(jìn)行工作，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行最后的把關(guān)處理。巖溶發(fā)育微弱的場(chǎng)地和地基，釬探是最直接的手段；巖溶發(fā)育中等到強(qiáng)烈的場(chǎng)地和地基，進(jìn)行補(bǔ)鉆孔等施工階段的勘察。1）某高架橋工程：有一個(gè)孔樁，施工深度15米左右，地質(zhì)