淺談巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察中地基處理的樁基形式獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

淺談巖溶地區(qū)工程地質(zhì)勘察中地基處理的樁基形式獲獎(jiǎng)科研報(bào)告【摘

要】巖溶地區(qū)的地質(zhì)情況復(fù)雜，對(duì)于在巖溶地區(qū)的工程地質(zhì)勘察中，地基處理的樁基形式一直都是地質(zhì)勘查的重點(diǎn)難題。由于工程地質(zhì)勘察的目的主要是為設(shè)計(jì)和施工中提供相關(guān)的工程地質(zhì)依據(jù)，故此，本文主要是通過概述巖溶的形成條件和地質(zhì)危害，以及對(duì)于地基的分析和處理原則，提出巖溶探查和施工過程中存在的問題，并對(duì)此提出對(duì)應(yīng)的解決措施以及地基處理中的樁基形式，以此提高我國(guó)地質(zhì)勘察工作的效率。

【關(guān)鍵詞】巖溶地區(qū);地基處理;樁基

我國(guó)巖溶的地貌分布廣，面積大，形成的物質(zhì)主要是以可溶巖，即灰?guī)r為基礎(chǔ)。巖溶地貌主要是發(fā)育在以石灰?guī)r和白云巖的碳酸鹽巖上的地貌。巖溶地區(qū)的地質(zhì)特征明顯，比如溶洞、溶溝、暗河等對(duì)建筑地基會(huì)有較大的影響。在工程地質(zhì)勘察的過程中，主要是通過細(xì)致的巖土工程勘察結(jié)構(gòu)作為工程地基處理和施工的依據(jù)，因此，對(duì)于巖溶地基的處理，需要采用合理、經(jīng)濟(jì)的樁基形式，保障地質(zhì)勘查工作的效率。

1.巖溶工程的概述

1.1巖溶的形態(tài)與形成條件

巖溶地貌，又稱喀斯特地貌，是地下水與地表水對(duì)可溶性巖石溶蝕與沉淀，侵蝕與沉積，以及重力崩塌、坍塌、堆積等作用形成的地貌。其中，溶蝕為主，侵蝕為輔，化學(xué)分解為主，機(jī)械分解為輔。巖溶地貌分地表巖溶形態(tài)和地下巖溶形態(tài)。地表巖溶形態(tài)包括溶溝、石芽、落水洞、天坑、峰叢、峰林和孤峰等，這些地表形態(tài)有的又生成上的聯(lián)系，有的是有伴生關(guān)系。地下巖溶形態(tài)包括洞穴、地下河、巖溶泉。較為重要的事洞穴當(dāng)中的堆積物，包括化學(xué)堆積物、機(jī)械堆積物、生物堆積物，這三類堆積物種化學(xué)堆積物的形態(tài)很豐富，有石鐘乳、石筍、石柱、石幕、泉華等。

巖溶的形成條件：首先是巖石的可溶性，主要取決于巖石成分和巖石結(jié)構(gòu)，;其次是巖石的透水性，該條件主要取決于巖石的裂隙度和孔隙度，它們是流動(dòng)水下滲的主要渠道，巖石裂隙越大，巖石的透水性越強(qiáng)，巖溶作用越顯著。;最后是水的溶蝕能力和流動(dòng)作用。

1.2巖溶工程地質(zhì)危害

巖溶，是水對(duì)可溶性巖石，如碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等進(jìn)行以化學(xué)溶蝕作用為主，流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機(jī)械作用為輔的地質(zhì)作用，以及由這些作用所產(chǎn)生的現(xiàn)象的總稱。按照發(fā)育程度可劃分三類：巖溶微弱發(fā)育、巖溶中等發(fā)育、巖溶強(qiáng)烈發(fā)育。

由于巖溶地區(qū)地質(zhì)情況錯(cuò)綜復(fù)雜，影響了地基基礎(chǔ)的選擇和施工的質(zhì)量和安全。巖溶對(duì)于建筑物的危害，主要分為以下幾種類型：（1）巖溶塌陷，地基發(fā)生沉降。在建筑工程施工過程中，地基的主要受力層如果有溶洞等特殊物質(zhì)存在時(shí)，一旦地基壓力增加，或者其他原因發(fā)生振動(dòng)時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)塌陷事故。（2）地基的基礎(chǔ)實(shí)在基巖上，如果基巖附近存在溶洞或溶溝，將會(huì)加大影響地基的穩(wěn)定程度，比如洞隙或者巖溶空洞、裂隙發(fā)育，會(huì)導(dǎo)致地基表面懸空，均勻性減弱，從而影響建筑物的安全。（3）巖溶地區(qū)的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，會(huì)存在很多還未發(fā)現(xiàn)的安全隱患，而這也會(huì)成為工程施工過程中的突發(fā)性地質(zhì)問題，會(huì)使建筑地基受損或者增大建筑施工的難度。（4）溶洞或者土洞等巖溶地質(zhì)，都會(huì)存在軟土的部分，而且基巖結(jié)構(gòu)起伏較大，這回導(dǎo)致地基不穩(wěn)，影響建筑物的使用安全。

2.巖溶地基的分析

巖溶地基變形破壞的主要形式主要包含地基承載力不足、地基滑動(dòng)和地表塌陷等。近幾年，越老越多的工程建在巖溶地區(qū)，巖溶地基問題則成為了工程建設(shè)中的重要問題。對(duì)于巖溶空洞地基穩(wěn)定性的分析主要包含三個(gè)過程，即定性，半定量和定量。

定性評(píng)價(jià)法主要是對(duì)場(chǎng)地的選擇和工程地基的穩(wěn)定性進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，該分析方法包括綜合分析法和經(jīng)驗(yàn)比擬法。其中綜合分析法包含多種因素對(duì)于洞體的影響，比如巖性及厚度、裂隙狀況、巖體產(chǎn)狀、地下水和洞穴形態(tài)等因素，并且以穩(wěn)定性為基準(zhǔn)，分析各種因素的利與弊。經(jīng)驗(yàn)比擬法，主要是根據(jù)評(píng)價(jià)對(duì)象洞隙條件與條件相似的已有的成功或失敗的案例進(jìn)行類比評(píng)價(jià)。

半定量評(píng)價(jià)方法在工程實(shí)踐中實(shí)用性比較大，現(xiàn)代很多洞體的受力狀況都變得十分復(fù)雜，想要確定洞體的破壞形式和實(shí)際的巖體力學(xué)參數(shù)變得更加困難，但是半定量評(píng)價(jià)方法將會(huì)在該實(shí)踐中發(fā)揮作用，具體方法包含頂板厚跨比法和估算頂板安全厚度法。

定量評(píng)價(jià)法再進(jìn)行分析計(jì)算前，需要先假定條件建立相應(yīng)的物理力學(xué)模型或者數(shù)學(xué)模型，以此對(duì)巖溶空洞的穩(wěn)定性做出判斷，該方法主要包含穩(wěn)定系數(shù)法、普氏壓力拱理論分析法、有限元數(shù)值分析法和應(yīng)用統(tǒng)計(jì)法。

3.巖溶探查與施工過程中存在的問題

巖溶地區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，巖石表面高低起伏變化大，無規(guī)律性和連續(xù)性，對(duì)地質(zhì)的鉆探難度大，造成工期長(zhǎng)，成本高，施工質(zhì)量無法保證，因此，在巖溶地區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)勘察的過程中，需要將鉆探和物探相結(jié)合，可以采用點(diǎn)法、電磁法探測(cè)基巖。在巖溶探測(cè)和施工的過程中，常常會(huì)出現(xiàn)一些現(xiàn)象和問題：（1）鉆探的過程中，發(fā)生漏水、塌孔、掉鉆等現(xiàn)象;（2）同一個(gè)承受的平臺(tái)，其樁長(zhǎng)差距過大，不均衡，同樁的抽芯的鉆孔各不相同;（3）人工挖孔樁易出現(xiàn)涌水和掉入土洞的現(xiàn)象;（4）地面發(fā)生塌陷，導(dǎo)致周邊相鄰的建筑發(fā)生沉裂狀態(tài)、

4.巖溶地區(qū)地基處理的基本原則

地基不能滿足穩(wěn)定性需求時(shí)，需要進(jìn)行有效的處理措施，主要根據(jù)其位置、大小、圍巖穩(wěn)定性和水文地質(zhì)條件等進(jìn)行綜合分析，根據(jù)實(shí)際情況按照以下原則進(jìn)行處理：（1）對(duì)于重要建筑物地基的選擇應(yīng)該避開巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū);（2）對(duì)于規(guī)模較大，不穩(wěn)定的巖溶洞隙，采用洞底支撐、梁板跨越或調(diào)整柱距等方法進(jìn)行處理;（3）對(duì)于缺乏處理的土洞或者地表塌陷，不作為地基的選擇，對(duì)其宜采用地表截流、防滲堵漏、通氣降壓等方面進(jìn)行處理;（4）對(duì)于環(huán)境的保護(hù)，需要防止地下水排泄通道堵截的不良現(xiàn)象。

5.巖溶工程地基礎(chǔ)處理的樁基形式

在工程勘察的過程中，對(duì)于地基處理的樁基需要面臨一系列問題，如溶槽溶洞處理、同一承臺(tái)的長(zhǎng)短樁的應(yīng)對(duì)協(xié)調(diào)問題等等。因此，對(duì)于地基處理的樁基形式受到了極大的重視，以確保工期的穩(wěn)定和施工的安全。下面介紹以下巖溶地區(qū)地基處理的主要的樁基形式：

5.1沖孔灌注樁

沖孔灌注樁是灌注樁的一種，適用于地下巖溶發(fā)育巖層或裂隙發(fā)育的地層施工。這種樁基形式的優(yōu)點(diǎn)主要是對(duì)于附近的建筑物和周邊環(huán)境影響較小;樁長(zhǎng)和直徑可根據(jù)設(shè)計(jì)進(jìn)行隨意變化;樁端可以進(jìn)入持力層，而且單樁的承載力也比較大。缺點(diǎn)是成孔工藝復(fù)雜，技術(shù)間隔時(shí)間長(zhǎng)，不能立即承受荷載，易發(fā)生質(zhì)量事故等。因此，對(duì)于該樁的使用，需要根據(jù)實(shí)際情況，進(jìn)行綜合分析。

5.2鉆孔灌注樁

鉆孔樁主要適用于單樁的荷載大，地下有孤石，夾層分布不均的情況。鉆孔樁主要是采用機(jī)械成孔，所以直徑比較大，施工比較方便，用這種樁可以鉆孤石和夾層，但不適宜在溶溝多的基巖中進(jìn)行，容易出現(xiàn)卡鉆或者打偏的現(xiàn)象。

5.3預(yù)應(yīng)力管樁

預(yù)應(yīng)力管樁可以分為后張法預(yù)應(yīng)力管樁和先張法預(yù)應(yīng)力管樁，主要適用于地下有淤泥、流沙、溶洞等地質(zhì)情況。該樁是由圓筒形樁身、端頭板和缸套箍等組成，對(duì)于單樁承載力的壓力可以很直觀的觀察到，但是不適宜在土巖軟弱過渡較快的地方使用。

5.4復(fù)合地基

復(fù)合地基是指天然地基在地基處理過程中部分土體得到增強(qiáng)，或被置換，或在天然地基中設(shè)置加筋材料，加固區(qū)是由基體和增強(qiáng)體兩部分組成的人工地基。復(fù)合地基的使用主要參照于地區(qū)的土質(zhì)情況，適合土層