昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓地基鉆孔揭露巖溶評(píng)價(jià)處理

昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓地基鉆孔揭露巖溶評(píng)價(jià)處理虞慧;閆曉波;張雪芹;張紅芬【摘要】航站樓地基基礎(chǔ)采用人工挖孔灌注樁,樁端巖溶發(fā)育，對(duì)樁基的穩(wěn)定性造成影響，正確分析評(píng)價(jià)巖溶地基的穩(wěn)定性，采用合理巖溶地基處理方法，確保工程質(zhì)量.【期刊名稱】《云南地質(zhì)》【年(卷)，期】2009(028)004【總頁(yè)數(shù)】5頁(yè)(P445-449)【關(guān)鍵詞】巖溶地基;穩(wěn)定性;評(píng)價(jià);正確處理;昆明新機(jī)場(chǎng)【作者】虞慧;閆曉波;張雪芹;張紅芬【作者單位】云南省地質(zhì)工程勘察總公司，昆明,650051;云南省地質(zhì)工程勘察總公旬昆明,650051;云南地礦資源股份有限公司，昆明,650215;云南省地質(zhì)工程勘察總公司，昆明,650051【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】P642.252008年1月至2009年6月期間，承擔(dān)新機(jī)場(chǎng)航站樓地基基礎(chǔ)的施工勘察工作，目的是查明航站樓樁基地基影響范圍內(nèi)地下巖溶分布，評(píng)價(jià)巖溶對(duì)樁基礎(chǔ)穩(wěn)定性的影響，已完成3050個(gè)鉆孔的施工，積累大量地下資料。昆明新機(jī)場(chǎng)航站樓區(qū)域地貌以巖溶類為主，地基均勻性差，不宜采用天然地基，即使進(jìn)行地基處理后仍難以滿足變形要求，故采用樁基工程?？紤]到樁底沉渣、樁底的巖體發(fā)育情況、地下水及工程造價(jià)等問(wèn)題，航站樓采用人工挖孔灌注樁，以中等風(fēng)化基巖作為樁端持力層。巖溶是場(chǎng)地內(nèi)主要不良地質(zhì)作用，地表形態(tài)為巖溶洼地、漏斗、落水洞、石芽、溶溝、溶槽、溶脊，地下形態(tài)表現(xiàn)為溶洞、溶穴、溶縫、溶蝕破碎帶，發(fā)育程度差異較大，對(duì)地基的穩(wěn)定性影響十分明顯，且又難以預(yù)料。根據(jù)工程地質(zhì)測(cè)繪調(diào)查、鉆探揭露、綜合物探解譯成果，航站樓場(chǎng)地鉆探深度內(nèi)地層覆蓋層構(gòu)成，包括第四系人工填土層植物層沖洪積層和殘坡積層；基巖包括下二疊統(tǒng)陽(yáng)新階棲霞組灰?guī)r(P1y1)、倒石頭組(P1d)泥巖，中石炭統(tǒng)威寧組(C2w)灰?guī)r，上泥盆統(tǒng)宰格組(D3z)白云巖。此外，還包括斷層構(gòu)造角礫巖，由斷層擠壓破碎后或局部塌陷再膠結(jié)形成。工程區(qū)處于滇池流域與牛欄江流域橫山分水嶺一帶，地下水補(bǔ)給、徑流區(qū)?？辈焐疃葍?nèi)地下巖溶處于垂直發(fā)育帶，隱伏石芽、溶脊、溶溝、溶蝕破碎帶、溶洞較為發(fā)育。巖溶漏斗、石芽、溶脊、溶溝根據(jù)場(chǎng)內(nèi)開挖的斷面，工程區(qū)內(nèi)隱伏巖溶發(fā)育的形態(tài)為碳酸巖石芽、溶溝、溶蝕孔隙。溶溝一般深0.3m~6.5m，開挖斷面上清楚可見。溶蝕孔隙在區(qū)內(nèi)廣泛發(fā)育，多個(gè)鉆孔巖芯均可見到，溶孔孔徑一般2cm~5cm。石芽一般高0.5m~8m。溶溝往往被紅粘土充填。發(fā)育的隱伏巖溶漏斗，部分深度較大，覆蓋層厚度達(dá)到30m。溶蝕破碎帶場(chǎng)地地下發(fā)育的溶蝕破碎帶，由較密集的溶縫、溶隙及溶孔組成，類似蜂窩狀，形態(tài)復(fù)雜而不規(guī)則，為地下巖溶集中發(fā)育區(qū)域，也是巖溶水的主要通道。溶蝕破碎帶巖芯往往非常破碎，鉆進(jìn)速度較快且容易掉塊、卡鉆，巖芯碎塊狀，RQD指標(biāo)基本為0。碎塊表面可見明顯的溶蝕痕跡，如溶孔、溶蝕面等，鉆進(jìn)速度為正常情況的4倍~5倍。溶蝕破碎帶很多時(shí)候伴隨溶洞發(fā)育，有時(shí)亦獨(dú)立存在。根據(jù)物探解譯和鉆探驗(yàn)證，溶蝕破碎帶總體呈豎向垂直發(fā)育或以較大傾角斜向發(fā)育。⑶溶洞航站樓詳細(xì)勘察范圍內(nèi)鉆孔揭露的溶洞情況見表1。航站樓地下巖溶，總體為順斷裂構(gòu)造、地層界線、巖層層面及裂隙等結(jié)構(gòu)面呈串珠狀、斜向或豎向發(fā)育，以溶蝕破碎帶、溶縫(管)、溶洞(穴)的形態(tài)出現(xiàn)，空間上形態(tài)異常復(fù)雜，溶洞通過(guò)溶蝕破碎帶、溶縫相連，溶蝕管道匯集處形成大巖溶空間。地下巖溶空間高度一般在0.5m~2.5m范圍，少量空間高度在2.5m~5m范圍，超過(guò)5m的數(shù)量甚少，目前鉆探揭露巖溶空間高度最大者達(dá)到11.5m。部分鉆探雖然高度較大，但屬巖溶豎向或陡傾溶縫、溶管，并不一定是空間尺度很大的溶洞。地下巖溶空間大部分已被可塑~軟塑次生紅粘土夾角礫和碎塊石充填。被充填的巖溶空間約占總數(shù)量的69%，仍然有相當(dāng)數(shù)量的巖溶空間未被充填。地表巖溶在場(chǎng)區(qū)中部至東南部最為發(fā)育，且有一定規(guī)律：地形相對(duì)陡峻。地表徑流量大的橫山一帶，以地表侵蝕為主，巖溶多呈溶溝、溶槽、石芽等地表形態(tài)；在地勢(shì)相對(duì)平緩，地表水容易下滲地段，巖溶的地表及地下形態(tài)均較發(fā)育：地表有較多的巖溶洼地、漏斗等，地下發(fā)育溶洞；在地勢(shì)低洼的槽谷地帶，巖溶洼地地表形態(tài)規(guī)模較大，長(zhǎng)軸方向與槽谷延伸方向基本一致。石灰?guī)r、白云巖出露區(qū)，在可溶巖與非可溶巖接觸帶上，巖溶較發(fā)育。且受斷裂構(gòu)造影響十分突出，斷層附近地下巖溶較其他區(qū)域強(qiáng)烈得多，密集發(fā)育，而巖溶裂縫、巖溶管道、溶洞、溶蝕破碎帶呈網(wǎng)絡(luò)狀交錯(cuò)發(fā)育。航站樓地下巖溶發(fā)育差異較大，西南側(cè)P1y1灰?guī)r巖溶發(fā)育相對(duì)較弱，地基整體穩(wěn)定性較好，樁基遭遇巖溶的概率較小，已揭露的巖溶部分發(fā)育深度也較大，對(duì)樁基的影響較小。C2w灰?guī)r巖溶較發(fā)育，特別是靠近斷層附近，該區(qū)域樁端遭遇地下巖溶的概率較P1y1灰?guī)r大，很多巖溶沒有足夠的頂板厚度確保樁基的安全，但由于大部分巖溶已被充填，對(duì)地基整體穩(wěn)定性造成影響的地下巖溶空間數(shù)量不多。斷層及其附近的灰?guī)r、白云巖巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，大部分亦為充填溶洞，對(duì)地基穩(wěn)定性造成影響的巖溶空間不多，但該區(qū)域樁基遭遇地下巖溶的幾率極大，且?guī)r溶在空間上以溶縫、溶管、溶洞的形態(tài)縱橫交錯(cuò)，樁基避開巖溶非常困難。根據(jù)航站樓初步設(shè)計(jì)柱下荷載和布樁情況，樁徑1.2m~1.4m，單樁荷載一般在8000KN~20000KN，單樁荷載較大，且為集中荷載。溶蝕破碎帶：發(fā)育密集溶縫、溶管，巖體似蜂窩狀，其承載力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常巖體，也低于構(gòu)造作用形成的破碎帶，由于差異較大，承載力和穩(wěn)定性評(píng)價(jià)也比較困難，因此，一般情況不應(yīng)作為樁端持力層。巖溶縫隙、管道豎向發(fā)育時(shí)對(duì)樁基承載力影響較小，一般也比較穩(wěn)定；斜向發(fā)育時(shí)對(duì)地基穩(wěn)定性影響較為明顯，與其寬度和延伸方向關(guān)系較大，特別是寬度超過(guò)樁端擴(kuò)大頭，緩傾角斜穿樁端主要受力區(qū)域時(shí)，其穩(wěn)定性需有足夠的安全度，否則需進(jìn)行處理。⑶充填溶洞和空洞對(duì)于樁基而言，其穩(wěn)定性并無(wú)明顯差異，因充填物主要以軟塑粘土為主。因此，對(duì)于樁基下的溶洞，穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)時(shí)均按空洞考慮。工程區(qū)內(nèi)特別是航站樓區(qū)域受地質(zhì)構(gòu)造作用影響強(qiáng)烈，巖體完整性普遍較差，對(duì)溶洞穩(wěn)定性極為不利。穩(wěn)定性分析方法按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法和地下洞室穩(wěn)定分析方法以及數(shù)值模擬分析處理。地表巖溶處理：工程區(qū)內(nèi)地表發(fā)育有巖溶漏斗及落水洞。漏斗內(nèi)的次生紅粘土呈可塑狀態(tài)，采用碎石墊層進(jìn)行強(qiáng)夯處理。落水洞不宜對(duì)其進(jìn)行堵塞，回填級(jí)配砂石人工夯實(shí)進(jìn)行處理。地下巖溶處理：樁底不穩(wěn)定性，主要是存在溶洞和臨空面。情況不同，處理方法、手段因地制宜，靈活使用。最主要的方法是打穿洞頂(鉆孔、沖孔等)、充填(灌入混凝土、水泥砂漿或純水泥漿等)、加樁。為防止灌漿時(shí)漿液順巖溶孔洞、裂隙流失，可采用布袋灌漿新工藝。布袋用尼龍布制作，尺寸按所需灌填溶洞大小而定。在布袋內(nèi)插入灌漿管，并將布袋用膠絲捆綁，再將灌漿管垂直插入灌漿孔內(nèi)，即可注漿灌注。隨進(jìn)漿量加大，壓力升高，膠絲被拉斷，布袋逐漸展開。袋內(nèi)水泥漿不會(huì)流失，也不會(huì)與袋外泥砂等物混雜，提高了水泥凝結(jié)的強(qiáng)度?？斩矗汗嘧⒒炷粱蛩嗌皾{進(jìn)行充填，對(duì)大的巖溶空間，宜灌注素混凝土；對(duì)溶縫、溶管灌注水泥砂漿。水泥砂漿應(yīng)控制其流動(dòng)性，不宜采用流動(dòng)性很大的水泥砂漿。對(duì)深度較大、洞徑較小不便入內(nèi)施工可在樁端采用板跨法，用混凝土板或鋼筋混凝土板封底。對(duì)埋藏較深但仍位于地基持力層內(nèi)的規(guī)模較小的塌陷或溶洞，可用彈性地基梁或鋼筋混凝土跨越溶洞。對(duì)回填地基穩(wěn)定性造成影響的淺埋空洞可采用清爆回填進(jìn)行處理。充填溶洞：當(dāng)樁基下有充填溶洞需處理時(shí)，可采用旋噴樁進(jìn)行處理，或采用高壓旋噴清水清理溶洞充填物后灌注素混凝土，也可采用