巖溶地質(zhì)情況下的地基處理技術(shù)要點

巖溶地質(zhì)情況下的地基處理技術(shù)要點巖溶地質(zhì)情況下的地基處理技術(shù)要點

前言

巖溶地貌，是發(fā)育在以石灰?guī)r和白云巖為主的碳酸鹽巖上的地貌。在中國，作為喀斯特地貌發(fā)育的物質(zhì)根底──碳酸鹽類巖石〔如石灰石、白云巖、石膏和巖鹽等〕分布很廣。據(jù)不完全統(tǒng)計，總面積達200萬平方公里，其中裸露的碳酸鹽類巖石面積約130萬平方公里，約占全國總面積的1/7；埋藏的碳酸鹽巖石面積約70萬平方公里。碳酸鹽巖石在全國各省區(qū)均有分布，但以桂、黔和滇東部地辨別布最廣。湘西、鄂西、川東、魯、晉等地，碳酸鹽巖石分布的面積也較廣。巖溶地區(qū)地質(zhì)特征非常明顯，溶溝、溶槽、溶蝕裂隙、溶洞、豎井、落水洞、暗河等都對建筑地基有著巨大的影響，構(gòu)成建筑物根底不穩(wěn)定的因素。因此采用合理、經(jīng)濟的地基處理措施，有著重大的技術(shù)價值和經(jīng)濟意義。

一、巖溶地基變形破壞的主要形式

1、地基承載力缺乏

巖溶上覆土層強度較低或建筑荷載過大，導(dǎo)致地基發(fā)生剪切破壞。地基沉降不均勻溶洞、隙、溝、槽、石芽等造成基巖面起伏較大，當(dāng)其上部有性質(zhì)不同、厚度不等的粘性土分布時，在附加荷載作用下產(chǎn)生地基不均勻沉降。

2、地基滑動

裸露巖溶區(qū)，當(dāng)根底砌置在巖溶洞、隙、溝、槽附近時，有可能使根底下巖體沿傾向臨空的軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生滑動。

3、地表塌陷

地基應(yīng)力范圍內(nèi)有土洞、溶洞、暗河等時，自然條件下或因附加荷載、抽排地下水等因素作用，產(chǎn)生洞頂坍塌，引起地面沉陷、開裂，以致地基忽然下沉。

二、巖溶地基處理的一般原那么

〔1〕重要建筑物宜避開巖溶強烈發(fā)育區(qū)；

〔2〕當(dāng)?shù)鼗?、巖鹽等易溶巖時，應(yīng)考慮溶蝕繼續(xù)作用的不利影響；

〔3〕不穩(wěn)定的巖溶洞隙應(yīng)以地基處理為主，并可根據(jù)其形態(tài)、大小及埋深，采用清爆換填、淺層楔狀填塞、洞底撐持、梁板跨越、調(diào)整柱距等辦法處理；

〔4〕巖溶水的處理宜采取疏導(dǎo)的原那么；

〔5〕在未經(jīng)有效處理的隱伏土洞或地表塌陷影響范圍內(nèi)不應(yīng)作天然地基。對土洞和塌陷宜采用地表截流、防滲堵漏、挖填灌填巖溶通道、通氣降壓等辦法進行處理，同時采用梁板跨越。對重要建筑物應(yīng)采用樁基或墩基；

〔6〕應(yīng)采取避免地下水排泄通道堵截造成動水壓力對基坑底板、地坪及道路等不良影響以及泄水、涌水對環(huán)境的污染的措施；

〔7〕當(dāng)采用樁〔墩〕基時，宜優(yōu)先采用大直徑墩基或嵌巖樁，并應(yīng)合乎以下要求：樁〔墩〕下列相當(dāng)樁〔墩〕徑的3倍范圍內(nèi)，無傾斜或水平狀巖溶洞隙的淺層洞隙，可按沖剪條件驗算頂板穩(wěn)定；樁〔墩〕底應(yīng)力擴散范圍內(nèi)，無臨空面或傾向臨空面的不利角度的裂隙面可按滑移條件驗算其穩(wěn)定；應(yīng)去除樁〔墩〕底面不穩(wěn)定石芽及其間的充填物。嵌巖深度應(yīng)確保樁〔墩〕的穩(wěn)定及其底部與巖體的良好接觸。

三、巖溶地質(zhì)情況下的地基處理技術(shù)

〔一〕填墊技術(shù)

該技術(shù)可分為充填法、換填法、挖填法、墊褥法等幾類。

充填法適用于裸露巖溶土洞，其上部附加荷載不大的情況。最底部須用塊石、片石作填料，中部用碎石，上層用土或混凝土填塞，以保持地下水的原始流通狀況，使其形成自然的反濾層當(dāng)已被充填的巖溶土洞，如充填物物理力學(xué)性質(zhì)不好，可采用換填法。須去除洞中充填物，再全部用塊石、片石、砂、混凝土等材料進行換填。

對淺埋的巖溶土洞，將其挖開或爆破揭頂，如洞內(nèi)有塌陷松軟土體，應(yīng)將其挖除，再以塊石、片石、砂等填入，然后覆蓋粘性土并夯實，稱挖填法。此法適用于輕型建筑物，并且要估計到地下水活動再度掏空的可能性。為提高堵體強度和整體性，在填入塊石、片石填料時，注入水泥漿液；對于重要項目根底下或較近的溶洞、土洞，除去洞中軟土后，將鋼筋或廢鋼打入洞體裂隙后再用混凝土填洞，對四周的巖石裂隙注入水泥漿液，以粘結(jié)成整體，并阻斷地下水。

對巖溶洞、隙、溝、槽、石芽等巖溶突出物，可能引起地基沉降不均勻，將突出物鑿去后做30～50cm砂土墊褥處理，稱為墊褥法。

〔二〕樁基技術(shù)

1、沖孔灌注樁

這種樁適用于地下巖溶發(fā)育，有多層溶洞，但溶洞洞穴小，上部洞穴頂板薄的地質(zhì)情況，這種樁可沖〔鉆〕穿上層溶洞頂板，達到下層溶洞頂板。有經(jīng)驗的施工人員可以從沖擊聲中發(fā)覺到頂板的厚度，由此判斷是否已達到持力層。為穩(wěn)妥起見，可在樁位先做超前鉆，查清洞穴情況，再將沖擊鉆沖至滿足設(shè)計要求之巖層。但在地下有大溶洞存在的情況下，不宜用這種樁，以免澆灌混凝土?xí)r，造成混凝土流失且難以控制。由于沖孔是靠鉆頭的自由落體運動形成的沖力來成孔的，所以沖孔樁還適用于開口裂隙多的地質(zhì)情況，沖擊鉆所造成的樁孔垂直度好。

在沖孔灌注施工中如遇漏漿，向孔內(nèi)回填大量摻有稻草的粘土或者水泥，目的是堵漏，小裂隙的漏漿，粘土可不必裝袋，可直接倒入孔內(nèi)，水泥需整袋拋入，使其沉底，如遇斜巖，向孔內(nèi)回填粒徑較大的毛石，反復(fù)沖擊直至樁錘不偏錘，當(dāng)再次發(fā)生漏漿時，重復(fù)上述工作，直到完成一個樁孔為止。這樣施工的結(jié)果是堵住了漏漿，堵住了溶洞，保證泥漿質(zhì)量且能正常返漿，正常進尺，同時在灌注砼時，不會出現(xiàn)大量超灌。遇溶洞內(nèi)填充含卵石粘土，對于較大溶洞底部的用挖機向樁孔內(nèi)填入的毛石，反復(fù)低錘沖擊毛石入卵石層，需屢次填入直徑較大的毛石，毛石擠入卵石中，這種情況下沖樁時間較長，對工期影響較大。對于群樁根底的，如能在上部結(jié)構(gòu)進行處理的，可倡議設(shè)計在上部結(jié)構(gòu)進行加強處理。如熟料庫34#樁，填入大量毛石，再行沖孔，當(dāng)沖孔不能再進尺時，終止施工，澆筑水下混凝土，后經(jīng)高應(yīng)變檢測，樁承載力滿足設(shè)計要求。

2、鉆孔樁

鉆孔樁的成孔直徑大，一柱一樁，受力分明，施工方便，適用于單樁荷載大、地下有孤石夾層分布，巖溶外表不平的情況，用這種樁能鉆穿孤石、夾層，將樁端可靠地支承在持力層上，樁端的嵌巖情況也好。但鉆孔樁不宜用在溶巖裂隙多，溶溝多的基巖中，因為施工中容易造成卡鉆、鉆桿沿溶巖斜壁偏斜，以至打偏等現(xiàn)象。

3、預(yù)應(yīng)力管樁

預(yù)應(yīng)力管樁適用于地下有淤泥、土洞、流砂、地下溶洞連通暗河等情況，壓樁采用的預(yù)制樁不受上述因素的影響，壓樁的單樁承載力可由壓樁機上的壓力表察看到，所以非常直觀，易于掌握，但在土巖軟硬過渡較快處容易出現(xiàn)斷樁

4、夯擴樁

樁由上部樁身和下部復(fù)合載體組成，樁身為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，復(fù)合載體是避軟就硬，以碎磚碎石、混凝土塊等為填充料，在持力層內(nèi)夯擴加固擠密形成的擠密實體。夯擊過程中如遇土洞，可即時對土洞進行充填處理，不會危及地面平安。夯擊到巖面時，由于強大的夯擊能，實際上是對巖頂板