關(guān)于工程地質(zhì)地基處理的要點(diǎn)分析

李清華

江西省核工業(yè)地質(zhì)局二六七大隊(duì) 332000

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，許多行業(yè)對(duì)建筑提出更高的要求，現(xiàn)代建筑的規(guī)模不斷增大、高度不斷增加。文中就工程地質(zhì)勘察工作中的巖溶的一般形態(tài)和形成原因、巖溶地基的分析、巖溶探查及其施工問(wèn)題、巖溶地區(qū)主要地基處理原則及地基基礎(chǔ)處理的比選等多方面進(jìn)行的闡述。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)；地基處理；處理技術(shù)

引言

工程地基關(guān)系著建筑的穩(wěn)固性，關(guān)系著工程的承載功能，地基出現(xiàn)問(wèn)題使建筑在長(zhǎng)期使用的過(guò)程中出現(xiàn)變形，影響建筑的使用壽命。在建筑地基勘察過(guò)程中，應(yīng)該明確地掌握構(gòu)成地基的要素，了解地基的性質(zhì)以及地下水的分布情況，用準(zhǔn)確可靠的勘察依據(jù)保證建筑的質(zhì)量。地基的勘察與處理對(duì)于建筑十分重要，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)建筑中，對(duì)于城市規(guī)劃、水利施工以及通道建設(shè)等也具有十分重要的意義。

1巖溶的一般形態(tài)和形成原因

巖溶地貌是具有溶蝕力的水對(duì)可溶性巖石進(jìn)行溶蝕等作用所形成的地表和地下形態(tài)的總稱(chēng)。又稱(chēng)喀斯特地貌。其主要形態(tài)有溶洞、溶溝、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗及鐘乳石等，是可溶性巖受水的化學(xué)和物理作用的結(jié)果。巖溶發(fā)育的基本條件：①具有可溶性巖層；②具溶蝕能力和流量足夠的水；③地下水有下滲、流動(dòng)的途徑。

一般地說(shuō)，碳酸鹽巖層、鹵素類(lèi)巖層巖溶發(fā)展速度較快；硫酸鹽類(lèi)巖層則發(fā)展速度較慢。質(zhì)純層厚的巖層，巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，且形態(tài)齊全、規(guī)模較大；含泥質(zhì)或其他雜質(zhì)的巖層巖溶發(fā)展較弱。結(jié)晶顆粒粗大的巖石，巖溶較為發(fā)育，結(jié)晶顆粒細(xì)小的巖石，巖溶發(fā)育較弱。巖溶的發(fā)育是緩慢的，在建筑物使用年限內(nèi)可認(rèn)為是不變的。

覆蓋在巖溶面上的沖積、洪積層，在地表水下滲或地下水升降變化的情況下，土顆粒沿巖溶、洞穴裂隙帶走，使上層土形成空洞而形成土洞。土洞是巖溶作用的產(chǎn)物，土洞其下基巖必有巖溶水通道，土洞常分布于溶溝西側(cè)和落水洞、石芽上口等位置。

2巖溶地基處理的一般原則

（1）重要建筑物宜避開(kāi)巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)；

（2）當(dāng)?shù)鼗?、巖鹽等易溶巖時(shí)，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、洞底支撐、梁板跨越、調(diào)整柱距等方法處理；

（4）巖溶水的處理宜采取疏導(dǎo)的原則；

（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(duì)土洞和塌陷宜采用地表截流、防滲堵漏、挖填灌填巖溶通道、通氣降壓等方法進(jìn)行處理，同時(shí)采用梁板跨越。對(duì)重要建筑物應(yīng)采用樁基或墩基；

（6）應(yīng)采取防止地下水排泄通道堵截造成動(dòng)水壓力對(duì)基坑底板、地坪及道路等不良影響以及泄水、涌水對(duì)環(huán)境的污染的措施；

（7）當(dāng)采用樁（墩）基時(shí)，宜優(yōu)先采用大直徑墩基或嵌巖樁，并應(yīng)符合下列要求：樁（墩）以下相當(dāng)樁（墩）徑的3倍范圍內(nèi)，無(wú)傾斜或水平狀巖溶洞隙的淺層洞隙，可按沖剪條件驗(yàn)算頂板穩(wěn)定；樁（墩）底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)，無(wú)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(yàn)算其穩(wěn)定；應(yīng)清除樁（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。

3 巖溶地基的分析

巖溶不良地質(zhì)構(gòu)成的巖溶地基常常引起地基承載力不足、不均勻沉降、地基滑動(dòng)和塌陷等地基變形破壞。隨著越來(lái)越多的工程興建在巖溶地區(qū)，巖溶地基問(wèn)題就成為工程建設(shè)中的突出問(wèn)題，加強(qiáng)巖溶地基穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)，采用合理、經(jīng)濟(jì)的地基處理措施，有著重大的技術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。

巖溶地基分析評(píng)價(jià)過(guò)程的一般步驟為：實(shí)際洞體→幾何模型→力學(xué)模型→數(shù)學(xué)模型→計(jì)算方法→結(jié)論。其核心內(nèi)容是力學(xué)模型、數(shù)學(xué)模型及計(jì)算方法的研究。近年來(lái)在該領(lǐng)域內(nèi)的研究取得較大進(jìn)展，對(duì)巖溶空洞地基穩(wěn)定性的分析評(píng)價(jià)經(jīng)歷了從定性→半定量→定量的過(guò)程。

定性評(píng)價(jià)法適用于初勘階段選擇場(chǎng)地及一般工程地基穩(wěn)定性分析評(píng)價(jià)，包括綜合分析法、經(jīng)驗(yàn)比擬法。其中綜合分析法可根據(jù)洞隙各項(xiàng)邊界條件，對(duì)比表1 中所列影響洞體的諸因素進(jìn)行綜合分析并作出評(píng)價(jià)。

半定量評(píng)價(jià)方法：①頂板厚跨比法；此法常用于穩(wěn)定圍巖。不考慮頂板形態(tài)、荷載大小和性質(zhì)，根據(jù)近似的水平投影跨度L和頂部最薄處厚度h，求出厚跨比h/L，作為安全厚度評(píng)價(jià)依據(jù)。②估算頂板安全厚度法。

定量評(píng)價(jià)法：巖溶地基穩(wěn)定性研究的發(fā)展趨勢(shì)，必將是由定性到定量，由平面到三維的過(guò)程。

4巖溶地質(zhì)情況下的地基處理技術(shù)

4.1 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(lèi)。

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。須清除洞中充填物，再全部用塊石、片石、砂、混凝土等材料進(jìn)行換填。

對(duì)淺埋的巖溶土洞，將其挖開(kāi)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(shí)，稱(chēng)挖填法。此法適用于輕型建筑物，并且要估計(jì)到地下水活動(dòng)再度掏空的可能性。為提高堵體強(qiáng)度和整體性，在填入塊石、片石填料時(shí)，注入水泥漿液；對(duì)于重要工程基礎(chǔ)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(duì)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(duì)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(chēng)為墊褥法。

4.2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，到達(dá)下層溶洞頂板。有經(jīng)驗(yàn)的施工人員可以從沖擊聲中察覺(jué)到頂板的厚度，由此判斷是否已到達(dá)持力層。為穩(wěn)妥起見(jiàn)，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(jì)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(yùn)動(dòng)形成的沖力來(lái)成孔的，所以沖孔樁還適用于開(kāi)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(shí)，重復(fù)上述工作，直到完成一個(gè)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(jìn)尺，同時(shí)在灌注砼時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)大量超灌。遇溶洞內(nèi)填充含卵石粘土，對(duì)于較大溶洞底部的用挖機(jī)向樁孔內(nèi)填入的毛石，反復(fù)低錘沖擊毛石入卵石層，需多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(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)工期影響較大。對(duì)于群樁基礎(chǔ)的，如能在上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理的，可建議設(shè)計(jì)在上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)處理。如熟料庫(kù)34#樁，填入大量毛石，再行沖孔，當(dāng)沖孔不能再進(jìn)尺時(shí)，終止施工，澆筑水下混凝土，后經(jīng)高應(yīng)變檢測(cè)，樁承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）鉆孔樁

鉆孔樁的成孔直徑大，一柱一樁，受力清楚，施工方便，適用于單樁荷載大、地下有孤石夾層分布，巖溶表面不平的情況，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?yàn)槭┕ぶ腥菀自斐煽ㄣ@、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(jī)上的壓力表觀察到，所以非常直觀，易于掌握，但在土巖軟硬過(guò)渡較快處容易出現(xiàn)斷樁

（4）夯擴(kuò)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(kuò)加固擠密形成的擠密實(shí)體。夯擊過(guò)程中如遇土洞，可即時(shí)對(duì)土洞進(jìn)行充填處理，不會(huì)危及地面安全。夯擊到巖面時(shí)，由于強(qiáng)大的夯擊能，實(shí)際上是對(duì)巖頂板進(jìn)行強(qiáng)度及穩(wěn)定性檢驗(yàn)。若遇溶洞薄層頂板或節(jié)理裂隙較發(fā)育強(qiáng)度低時(shí)，即可擊穿進(jìn)行“深層強(qiáng)夯”處理，只要達(dá)到某種“收錘標(biāo)準(zhǔn)”就可定量取得承載力。

5 結(jié)束語(yǔ)

建筑工程的地基勘察與處理是一項(xiàng)綜合而復(fù)雜的工程，地基是建筑工程的基礎(chǔ)，其穩(wěn)固性關(guān)系到建筑物的使用安全以及使用壽命，所以，建筑工程地基勘察以及處理一定要做到科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，確保建筑穩(wěn)固長(zhǎng)久。

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