岩溶地基处理（精选12篇）
岩溶地基处理 篇1
我国能源应用领域逐渐扩大下, 对能源需求越来越大, 在这样的情况下, 很多沿海地区建立起了大型的能源炼厂。在原本软弱的地基上, 建造起大型的油罐, 避免地基出现变形, 特别是控制地基基础倾斜, 已经成为了当前我国各大能源炼厂设计地基主要考虑的问题。有关实践结果表明, 在软弱地基上建立起来的大型油罐, 其基础倾斜、沉降等问题, 始终都是急需解决的问题。
1 工程实例概况
某石油1100万t/年炼油厂交通快速、方便, 拟规划厂面积约为2.62k㎡。工程内容包括两部分, 即:厂外工程、厂内工程。其厂内工程包括1000万t/年炼油工艺装置、公用工程、油品储运等;厂外工程包括给水设施、道路防护、供电线路等。各地区底层分布状况如下。
(1) 填土、每层厚度约为0.87 m。
(2) 粉质粘土, 层厚分别是5.23 m、2.54m, 中等压缩性能。
(3) 含有砾的粉质粘土, 层厚依次是1.79m、2.45m, 可塑、硬塑。
(4) 粉质性粘土, 8.12 m厚, 硬塑。
(5) 风化砂岩, 约为5.94m厚, 局部较坚硬。
(6) 强风化砂岩, 5.21m厚, 粉砂质结构。
(7) 中风化砂岩、泥岩, 8.78m厚, 层状结构。
2 强夯石化工程岩溶地基施工的对策
由于石化工程建筑有多种类型, 对沉降变形和地基承载力有着多种要求, 如果采用单一、简单的地基处理方法, 很容易浪费施工成本, 延误施工工期, 同时还会引发很多其他问题, 因此, 在施工过程中, 应尽量避免利用单一的地基处理方法, 但当前地基处理方法形式多样, 具体采用哪种处理方法, 还需要结合工程实际情况, 因地制宜的选择。在此工程地基处理中, 利用全场地单层、双层强夯和处理石化建筑区域桩基的方案, 结合各分项工程地基承载力的要求, 采用形式不同的单层、双层务实处理, 再进行强夯处理。结合各个分项工程对地基承载力的各个要求, 设计CFG桩复合地基及处理钻孔灌注桩。结合石化区域内各个建筑地基承载力需求, 可利用单层、双层强夯对其进行加固处理[1]。
(1) 单层处理和强夯。在此以常减压轻烃回收装置作为主要例子, 此建筑区域为单层强夯处理地基部分, 顶层处理地基包括两个区域, 即7000k N.m能级强夯处理区域、4000k N.m能级强夯处理区域。结合标准贯入试验、静载试验等结果, 常减压轻烃回收装置4000N.m能级强夯区域, 在强夯地基后, 其地基具有较好的性能。结合有关设计规划和施工经验可以得知, 此区域在夯后, 其地基承载力特征值能够达到210k Pa。
(2) 双层的强夯。本文以产品罐区汽油罐组为主要例子, 在此区域中利用了双层强夯置换施工技术。充分利用了超重型动力触探试验、静载试验两种方法。检测点按照平均和随机的基本原则, 具有很高的代表性。其检测结果证明, 此区域夯后地基承载力达到了具体规定的要求。
3 石化工程岩溶地基CFG桩具体施工方案
有的建筑区域运用了CFG桩方案实施再处理, CFG桩运用了长螺旋钻孔管内泵压混凝土灌注桩。
(1) 在施工之前, 先处理地表, 待桩基就位之后, 检测和调整钻杆垂直度, 之后进行钻进工作, 并设计标高。
(2) 想要提高CFG桩质量, 就必须要做好混凝土灌注工作, 在此施工中, 钻杆与混凝土灌注应一起进行, 拔管速率结合试桩, 进而确定出参数, 并对其控制, 保持均匀的速度, 到地质硬的地段中, 应换挡调至到低档进行, 在一些软弱的地层中, 应快速前进, 进而降低扩孔系数, 持续进行混凝土泵送工作。在粉土层和饱和沙土层中, 混凝土灌注设计CFG桩顶标高至少要达到60cm, 如果达不到这个要求, 应进行泵送, 直到达到要求后, 停止泵送。
(3) 移动桩基后, 将钻泥及时打扫, 在混合料灌注十四天之后, 才能开挖桩间土, 并对其进行清理[2]。
上述建筑区域CFG桩试桩施工完成之后, 对其进行了静载试验、全面性的检测, 有关检测结果可直接表明, 在通过CFG桩处理之后, 地基承载力会不断提高, 因此, 想要提高地基承载力, 可应用CFG桩处理方法, 但是否能够应用CFG桩处理方法, 还要结合具体的施工情况。
4 石化工程岩溶地基钻孔灌注桩的施工方案
4.1 选择灌浆材料
砂料用量:运用粒径不超过2.4mm, 细度模数不能超过2.0, SO3含量在1%范围内, 含有机物、泥量都不能超过3.2%质地良好的天然河砂;水泥用量:运用普通硅酸盐类型的水泥;水玻璃运用情况:模数3.35, 波美度60;石子采用状况:含泥量不能超过4%的质地坚硬的材料。
4.2 混凝土灌浆的流程
其灌浆施工工序如下:钻机准备→钻孔进行→下灌浆管→灌浆进行→拔灌浆管→回灌钻孔→封孔施工。在进行钻孔时, 必须要记录好钻孔, 并详细描述出岩层性质。在进行裂缝发育区利用水灰比约为 (1~0.5) :1的水泥浆实施劈裂灌浆;对岩溶发育区域利用水:砂粒:水泥比为 (1~0.8) : (0.4~0.6) : (0.6~1) 的水泥砂浆实施灌浆工作。在进行灌浆过程中, 应结合钻孔沿竖向的溶洞分布状况, 进而对浆液成分进行调节。在控制灌浆浓度中, 应按照从小到大的基本原则实施控制。
灌浆压力运用0.3~1.6MPa, 可结合灌浆料大小, 针对性、有目的的调节。在揭露钻孔时, 一旦出现溶洞, 再加上实际灌浆量太小, 应在此孔边补上钻孔, 再进行灌浆。在灌注洞区基础边之处伸溶洞, 在进行灌浆工作时, 应融入促凝剂, 加快浆料的凝结, 掺入量为水玻璃:水为1~4:7。钻孔回灌:在结束首次灌浆工作后, 用灌浆管灌入1:0.6:1的水泥砂浆实施补灌。终级灌注标准为:以下条件满足其一就能够停止灌浆:在指定的压力下, 一是灌注率不超过0.39/min时持续50 min;二是灌注率不超过10/min时持续80min;三是灌注率不超过20/min时持续110 min。
4.3 具体控制对策
(1) 具体技术控制对策:定位放线, 确保桩位的有效;在埋入好护筒之后, 及时检查桩位;在准备好钻机后, 实施开孔验收工作, 严格把握好质量;在钻进成孔中, 对钻机倾斜状况及时检测, 对泥浆性能进行检查;在验收终孔工作时, 不符合标准的不能移动机器;检测保护层垫块布局是否合格, 如果不合格, 应及时返工。
(2) 加强施工工艺的对策:在钻进中, 结合旋挖桩机自带GPS, 定期或者不定期检查钻杆是否垂直, 其垂直度是否符合具体要求;控制好泥浆池之中各个泥浆的比值, 确保孔壁有效性、固定性, 在制定出插干之后, 将笼子准确、及时定位, 但在定位之前, 还要结合施工现场实际情况, 选择出最佳的定位位置。
(3) 控制灌注混泥土的具体对策:在灌注混凝土之前, 应对混凝土坍落度进行检测, 将埋管的深度控制在可以接受的范围之内, 达到灌注的要求;在灌注中, 对导管内外砼面高差准确探测[3]。在完成上述工作后, 可实施荷载试验, 试桩载荷试验的结果表明, 通过处理钻孔灌注桩后, 地基承载力会得到加强, 进而满足建筑设计的需求。
5 结语
综上所述, 大量的建筑工程实践结果表明, 在软件地基上建立起的大型油罐, 其基础倾斜、不均衡沉降作是影响正常使用地基的主要因素, 如何才能处理好这两个关键因素, 是我国建筑企业应重点考虑的问题。随着科学技术的进步和发展, 再加上多年的施工经验表明钻孔灌注桩加固或者CFG桩地基处理能够在最大程度上提高地基承载力, 并达到建筑设计的要求, 因此, 在进行此类工程中, 可以利用这两种方法, 进而达到加强地基承载力的目的。
摘要：我国石化工程软土地基处理工序很复杂, 再加上处理设施、处理技术的滞后, 导致在处理软土地基的过程中出现了很多的问题。以我国某石油1100万t/年炼油工程为主, 深入研究和分析了地基通过单层或双层强夯预处理之后, 在核心建筑区域运用加固钻孔灌注桩或者CFG桩处理地基, 并分析处理效果, 得知利用这两种方法可使地基承载力满足建筑设计的要求。
关键词：石化工程,岩溶地基,处理方案
参考文献
[1]盛志战, 苏振兴, 陈彬.扩顶CFG桩在大型油罐地基处理中的应用[J].建筑科学, 2013 (01) :43-45.
[2]武亚军, 章长松, 张孟喜.高真空击密法油罐地基处理应用研究[J].港工技术, 2007 (06) :89-91.
[3]吴峤.软弱地基上5万m~3油罐地基处理方案选择[J].石油工程建设, 2007 (02) :37-39.
岩溶地基处理 篇2
山岭隧道岩溶地质处理探讨
油气长输管道山岭隧道穿越经常会遇到岩溶地质情况,岩溶地质的.处理是否成功,直接关系到隧道施工的安全.通过对川气东送管道工程在鄂西山地岩溶发育地区的山岭隧道穿越设计和施工情况进行分析介绍,对隧道岩溶地质的处理措施和适用方式进行了研究与探讨,初步形成了一套处理隧道岩溶地质问题的措施和方法,为油气长输管道用隧道的设计和施工提供一定的参考.
作 者：王晓峰 Wang Xiaofeng 作者单位：中国石油工程设计有限公司西南分公司,四川,成都,610017刊 名：天然气与石油英文刊名：NATURAL GAS AND OIL年，卷(期)：28(1)分类号：U4关键词：隧道 岩溶地质 处理
岩溶地基处理 篇3
关键词：岩溶地区 岩土工程 勘察 地基处理
中图分类号：TU457文献标识码：A文章编号：1674-098X（2014）08（c）-0107-01
我国是岩溶分布较为广泛的国家，岩溶面积所占土地的比例较大。在岩溶发育地区，在岩溶作用下土体的结构所发生较大的改变，不仅会存在大大小小的土洞，同时还会出现岩溶洞，这会对岩体的强度带来较大的影响，一旦在这种地质条件下进行建筑工程的施工，则会存在较大的安全隐患，使人的生命和财产安全带来较大的威胁，所以需要加强岩土工程勘察工作，重视岩土工程勘察所给建筑工程带来的重要作用，对岩土工程勘察的手段和地基处理方法进行深入的研究，确保建筑工程的安全。
1 岩溶概况
岩溶地区是可溶性岩石在水的作用下发生化学溶蚀作用，从而导致地质出现流蚀崩塌，从而导致岩溶地貌的形成。在岩溶地貌中，碳酸盐类岩石较多，而且这类岩石在我国具有广泛的分布，从岩溶地貌分布和类型来看，我国处于世界的首位。由此可以看出，我国岩溶情况具有相当广泛的分布，这就给建筑工程施工带来了一定的难度，需要做好岩土工程勘察工作。
2 岩溶地基岩土工程勘察
在岩溶地区进行建筑工程施工时，其工程的施工周期、成本和建设质量都与岩土工程勘察工作的好坏息息相关。只有高质量的岩土工程勘察才能确保建筑工程的质量和安全性，一旦岩土工程勘察工作达不到标准的要求，则会给建筑施工带来实大的安全隐患，所以在岩溶地区进行施工时，需要充分的重视到岩土工程勘察的重要性。
在进行岩溶地质勘察时，需要通过勘探方法、工程地质调查、工程地质测绘、坑探、钻探以及测试工作等完成勘察任务。但岩溶地区由于其地形较为复杂，而且水文地质条件也呈现多样化的特点，岩溶在发育过程中也呈现出较大的差异性。在这种情况下，如果还利用传统的勘察手段，不仅需要较长的勘察周期，投入较大的成本，而且无法对岩溶的分布情况进行具体的掌握，无法应对岩溶的复杂性特征，由于传统勘察方法存在的局限性，所以需要利用先进的立体勘测方法来对岩溶地区进行地质勘察，这样可以有效的对岩溶发育场地进行划分，有效的将稳定地段划分出来。
（1）对无岩溶地区的勘察：要将查明岩面坡度、覆盖层厚度、岩面起伏情况以及石笋、石柱的分布作为重点。要确保岩面上土层的稳定性和均匀性，同时也要正确评价地基的稳定性与适宜性。切实保证钻孔的规范布置。
（2）对岩溶一般发育区的勘察：要将查明溶洞分布、埋深、充填性和规模作为重点。在充分结合科学的物探手段和勘察方式下，科学合理地进行钻孔的布置，要确保其规范性。
（3）对岩溶发育区的勘察：岩溶发育区地基较为复杂，勘察过程中要综合多种物探方法。
另外必须明确勘察目的，不但要将场地不良地质现象的发育程度、类型及发展趋势和分布规律进行详细的查明，还要详细掌握浅部岩溶即在基岩起伏面上的溶芽、溶沟及其起伏面以下大致10厘米左右的溶隙发育带、破碎带、溶洞穴的平面和空间上位置、埋深、规模、填充情况等分布特征。及时有效地处理地基基础的设计施工以及破碎、溶洞、断裂带等存在不良的地质现象的问题。
3 对岩溶地基处理
3.1 岩溶地区主要地基处理原则
地基评价不能满足稳定性要求时，需要对地基进行适当的处理。一般对地基稳定有影响的岩溶洞隙，应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质条件综合分析、因地制宜的采取下列处理措施：一是对洞口较小的洞隙，宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理；二是对洞口较大的洞隙，宜采用梁、板和拱等结构跨越。跨越结构应有可靠的支承面。梁式结构在岩石上支承长度应大于梁高的1.5倍，也可采用浆砌块石等堵塞措施；三是对于围岩不稳定且风化裂隙破碎的岩体，可采用灌浆加固和清爆填塞等措施；四是对规模较大的间隙，可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。
一般对地基稳定有影响的土洞，杜绝地表水渗入土层，使土洞停止发育和发展，当地质条件许可时，尽量对地下水采取截流、改道等，以阻止土洞继续发展。当土洞埋深较浅时，采用挖填和梁板跨越；对直径较小的深埋土洞，可不处理，仅在洞顶上部采用梁板跨越即可；对直径较大的深埋土洞，可采用顶部钻孔灌砂或灌碎石混凝土，以充填空间。当对地下水不能采取截流、改道等方式以阻止土洞发育时，一般可采用桩基等措施。
3.2 常见的处理方法
处理岩溶地基的方法多种多样，要结合场地的水文地质情况以及岩面之上所覆盖的厚度、土质及稳定性等各方面因素来确定方法。
（1）钻孔灌浆法：将混凝土、水泥砂浆通过钻孔的方式灌注进深埋在基底洞隙之中。
（2）开挖换填法：在处理洞口较小、基底下浅部的岩溶洞穴时，首先要将洞穴内的软弱充填物挖除，换填上素混凝土或是碎石混凝土。
（3）结构跨越法：在溶洞溶沟裂隙较小、基岩相对较完整的情况下，适当对其裂隙进行处理，使得建筑物能跨越在上面。
（4）强化上部结构法：进行基础尺寸及柱距等的调整。
3.3 对岩溶地基处理的质量管理
由于在岩溶地基处理属于隐蔽工程，在施工过程中存在着许多不确定性因素，一旦在处理过程中存在着质量隐患，则会导致严重的损失发生，所以需要科学的施工管理，确保施工中的质量。在进行岩溶地基处理前，需要针对实际情况，制定切实可行的施工措施，同时在施工过程中，需要加强施工现场的质量管理工作，确保岩溶地基处理的质量。在对建筑工地和场地进行规划和选择时也要综合各项因素进行具体分析后才能确定。针对施工中可能遇到的问题制定具体的预防措施，对施工现场的情况要随时进行掌握，严格避免出来超挖和欠挖的情况，强化现场工程质量和成本的控制。岩溶地基处理过程中，为了确保工程顺利的进行，则需要对技术、经济、施工难度等是否符合施工的要求，以便能够加快施工的速度，使工程的顺利完成。
4 结语
在工程建设过程中，岩溶地基岩土工程勘察工作作为一项基础工作，是确保施工能够顺利进行的重要依据，所以在工程建设，需要充分的结合地基地层的特征和拟建工程的特点，因地制宜的选择设计和施工的方法，确保施工方案的可行性和经济合理性，从而打造出优质高效的建筑产品。
参考文献
[1]谢伟民.浅谈岩溶地基岩土工程勘察的重点[J].中国水运，2008（5）.
[2]朱志荣，李宏.复合地基处理及工程实例[M].北京：中国建材工业出版社，2000.
岩溶地基处理 篇4
1桩基岩溶处理施工工艺及方法
1.1钻孔桩施工措施
(1) 在岩溶地区成桩选用冲击钻机成孔时, 控制的冲能在2.5~5.0t为宜。 冲能过小对孔壁岩隙和孔壁周边的溶洞槽挤压能力小, 孔壁不够密实易于渗漏, 同时冲能小破碎能力小, 钻孔速度进尺慢。 但冲能过大通过顶板速度快, 易于卡钻, 同时造成所成孔径较设计大很多。
小冲程作业的主要目的, 在于利用钻头对钻屑和片石、粘土互层成份的冲击, 来挤密孔壁;由于地层条件的特殊性, 小冲程作业在一定程度上也可减少卡钻、掉钻、斜孔、坍孔等工程事故, 在下列情况时, 宜采用2.0m以下的中低冲程作业:1未明地质条件下成孔; 2在斜面开孔及在护筒内和在护筒刃脚以下2.0~3.0m范围内钻进时; 3在停钻投泥重新开钻时; 4当遇到局部砂层或溶洞时; 5在抛石回填重钻以及在处理特殊情况时;6溶洞上、下壁附近, 及洞身侵入桩孔内部时。 已查明的匀质基岩, 允许采用大冲程作业。
(2) 对一般性隐形小洞应侧重于加强造壁护壁功能, 采用加强型泥浆护壁的方法。 在一般地层进行钻孔桩施工, 泥浆护壁的效果好坏是成孔的关键。 但在岩溶地区除在施工中加强泥浆护壁外, 还存在一个通过溶洞的造壁问题。 因此, 在配制优质泥浆护壁的基础上, 对不同溶洞内土的不同性质, 按一定的比例分别加入烧碱、水泥、木屑、草袋、片石等混合材料, 以提高泥浆胶体率和悬浮能力, 其质量配合比为黄土:水泥:烧碱=1:0.2:0.4, 锯末按黄土体积的10%掺入。 这些加入的材料经钻头的冲击捣动作用, 将挤入溶洞周边和岩溶裂缝中, 这就既可以达到溶洞孔壁封闭环的形成, 又能增强泥浆护壁的效果。
(3) 在进行冲孔时, 因为有溶洞、土洞, 怎样确保成孔的过程中不会出现漏浆的现象是一个亟待解决的问题, 或者是只出现了漏浆的现象还没有出现坍孔, 要对桩孔以及施工人员及冲机的安全做好, 确保桩孔可以顺利的完成。 再进行冲孔施工的时候, 一定要做好预防的相关工作, 避免出现坍塌的问题。 在进行成孔施工的时候, 可以通过以下措施对溶洞及土洞进行处理: 1因为岩溶区域的地质情况十分复杂, 虽逐桩钻探, 亦难以保证全面摸清地质情况, 因此为有效防止塌孔时钻机下沉和倾斜, 每个桩位钻机就位前, 铺设2对共4根各14m长的钢板桩, 对钻机底座进行支垫加固。 2埋设适当深度的护筒, 并与钻机底座支垫加固的钢板桩进行焊接联结。 3对于地质资料显示存在溶洞或土洞的桩位以及经分析可能存在溶洞的桩孔, 特别是半填充或无填充物的溶洞, 通过小钻头开展正循环的超前钻, 钻穿溶洞以及土洞的顶板直到终孔的标高, 用良好的泥浆进行补充, 并且用锯末以及粘塑土, 通过加水拌合成软塑状的混合物, 采用这种混合物对溶洞进行填充, 经过24h之后, 如果效果正常, 然后进行钻孔或者是冲孔的施工。 4冲孔进行到距离溶洞的顶板1m的时候, 要增加泥浆的比重, 选择小冲程的进尺, 慢慢的把岩洞的顶板击穿, 避免出现卡钻的问题。 在未击穿顶板的时候, 设置专门的人员对孔内的泥浆面呈现的变化进行观察, 一旦出现漏浆的现象, 就要立刻提锤、补泥浆, 抛填片石、袋装粘土混合料, 待泥浆面呈现稳定的状态之后, 采用小冲程冲锤轻打挤压形成泥石孔壁成孔。 5冲锤击穿溶洞顶板之后, 无论是否出现漏浆的现象, 也不管溶洞原先是空的还是有填充物的, 在进行岩溶之后, 都要向孔内填充片石或者袋装粘土, 填充物要超过溶洞的顶面, 大概保持2.5~3m的位置。 然后通过小冲程冲锤方法对投下的混合物进行冲击, 使其能够挤入裂隙以及溶洞内, 多次的进行操作, 将溶洞的通道固壁多次进行堵塞, 很大程度上将灌桩时的混凝土扩散流失量降低, 最终很好的改善并降低溶洞的处理费用。 6在冲锤将溶洞冲破的时候, 冲锤很有可能会滑入到溶洞里面, 在提锤的时, 可能会被溶洞顶板岩石卡住导致出现埋锤的现象。 在施工时, 杜绝在溶洞范围内进行打松锤, 要将钢丝绳绷紧, 通过小冲程低打紧击。 一旦有漏浆或者是异常的情况出现, 就要将锤马上提到孔口, 然后再进行其他的处理措施。 在对溶洞穿越时, 要对钢丝绳的状况进行密切的观察, 以便对是否斜孔进行判断, 一旦发现斜孔的现象, 就要及时进行处理, 。 7岩溶水一般呈酸性, 在成孔过程中, 岩溶水一旦进入泥浆, 泥浆呈酸性而导致发生沉淀, 这时应投入小苏打进行中和, 以免孔壁坍塌。 8冲击成孔过程中, 泥浆浓度的检测应随地层的变化而变化, 严格按规范要求施工。
(4) 对于浅表层岩溶发育地段, 冲孔施工时易引起周围地表的塌陷, 施工前可对浅表层的溶洞先行注浆加固, 冲击成孔必须待注浆凝固后才能进行, 一般等待时间为10d左右。
(5) 当钻进进入空洞溶洞且空洞范围不大利用填充压实的措施:1当采用沙石土填料填到空洞口以外1m时, 用钻具下落时, 慢冲程进行冲砸, 将这个工艺进行反复的操作, 直到钻具下落时, 冲砸的声音由弱变强, 或进尺的程度很小时为止。2接高钢护筒, 将泥浆加满护筒以内, 提升泥水的压力。在护筒的顶加上振动锤振沉护筒, 在护筒的侧顶边开孔处的地方开展振动, 同时加泥浆并且进行混合材料的投放。 振动到护筒内的水头为标准。 待其沉压几天之后, 再对其继续进行钻进。
(6) 对串珠状溶洞、空洞或其洞内填充物为软塑或卵石土且溶洞不大时, 可采用单护筒跟进成孔。 对溶洞深度超过4m、 洞内填充物为流塑或空洞状的最好采用内外双护筒跟进成孔。 在桩底以上一段长度内可根据地质的具体情况用以上几个方法综合使用, 这样可加快速度, 降低成本。
(7) 对于邻近既有建筑物或地表易发生塌陷的桥梁桩基础在钻孔桩穿过岩溶时, 当溶洞内为半填充、无填充物或裂隙贯通的溶洞时, 需提前对溶洞采用注浆处理, 并添加适量的早强剂和速凝剂。
(8) 在施钻过程中遇到洞隙洞槽或深度2~4m空洞的溶洞时, 采用其他方法没有效果的话, 可以改用不分散的混凝土水下封闭的方法。 所以, 具有遇水不离析、水泥不会出现流失的特点, 可以在水中直接下落并浇注, 将导管法作业程序减少, 操作十分方便。 施工中就是通过它的粘稠性以及遇水不离析等相关的特点, 将溶洞封闭的效果有效的提升。
1.2岩溶地段桥梁桩基施工的注意事项
1地质资料不详的柱桩, 桩孔在达到设计标高后, 应探明桩底以下不小于3倍桩径深度范围内的岩层情况, 确认没有溶洞后方可终孔。 如发现桩底以下还有溶洞, 应提请设计单位进行变更设计。 2位于岩溶地区扩大基础在施工开挖至基底标高后, 需在基础范围内四角及中心深约5m的范围内探明基础以下是否有溶洞存在, 如有溶洞, 应通知设计单位修改设计。
2岩溶钻孔桩施工过程中常见的问题及预防、处理措施
2.1卡锤
(1) 原因:1在基岩区域成孔的过程中, 因为桩锤的磨损没有立刻修补;2在冲击的时候就出现掉物或者掉石的现象; 3对钢丝绳过多的冲放, 导致由于桩锤倾倒而顶住孔壁。
(2) 预防以及相关的处理措施:1慢试法: 钻头在中间卡住的话, 要把主绳徐放→收紧→徐放→收紧, 多次旋转钻头, 使其从原位的槽道出来;2冲击法:将主绳放松3~5m, 用钻头的副绳吊一重物向下对钻头产生冲击的力量, 使钻头松动, 将主绳多次采用慢试法;3确实没有办法把锤取出来的, 要请相关的设计单位作出对桩基进行修改的方案。
2.2掉锤
(1) 原因:1锤体的质量有问题, 导致锤体出现断裂;2钢丝绳断裂;3进尺时如果遇到大溶洞, 软塑性土质对其填充的话, 由于控制进尺, 冲锤一下进尺几米, 导致掉锤的现象出现。
(2) 预防以及相关的处理措施:1选用打捞钩以及冲抓锥等合适的打捞工具, 把锤体捞起来;2通过潜水员入到孔内对其打捞;3认真的按照设计的地质柱桩图开展施工, 在将要把顶板击穿的时候, 要采用低冲程快打的方式, 避免进尺大而出现掉锤的现象;4确实没有办法将其捞起的情况下, 请相关的设计单位作出对桩基进行修改的方案。
2.3塌孔埋钻
(1) 原因: 进行施工的过程中, 因为碰到溶洞或者是与桩位外溶洞之间连接的裂隙, 引起突然间漏失大部分的泥浆。
(2) 预防以及相关的处理措施:1一旦有漏浆的现象出现时, 就要及时的去补浆, 确保孔内的水头, 避免孔内外的水头差太大, 而且还要及时的进行堵漏;2通过钢护筒跟进以及填粘土片石混合物对溶洞进行填充, 避免出现漏浆以及塌孔的现象。
2.4斜岩
(1) 原因:由于岩溶类的地质导致斜岩现象的出现。
(2) 预防以及相关的处理措施:1对于片石以及混凝土或者是钢筋等进行抛填, 对于斜岩的另一侧进行填补, 确保钻头可以均匀的受力; 2对斜岩的一侧进行钻孔时, 通过水下爆破, 对斜岩侧进行移除。
2.5地面下沉
(1) 相关的原因:1由于岩溶钻孔桩进行施工时, 要通过打机井的方式把地下水抽出来, 使水位出现下降现象, 最终导致地面出现沉陷的问题;2由于使用钻孔桩进行施工, 把溶腔内的水以及填充物抽出来, 使得桩基的附近成砂漏斗型的下沉以及开裂。
(2) 相关的预防及处理措施:1尽可能的不通过抽地下水来当做施工的用水;2进行钻孔桩的施工时, 对于溶洞通过多填粘土片石和钢护筒跟进的方法。
2.6桩基成孔施工的注意事项
1成孔的时候, 要特别注意快到土洞、溶洞洞顶的时候, 要通过低锤进行冲击, 防止卡锤、掉锤的现象。 2遇较大的土洞、溶洞时, 先在孔口的附近准备好充足的填充物。 在将洞顶打穿的时候, 一旦出现漏浆的现象, 那么就要立刻填堵, 防止塌孔。 一般土洞、溶洞洞顶击穿之后, 桩孔中的泥浆很快就会下降, 此时要用铲车及时将准备好的块石、粘土、水泥按适当的比例抛入, 直至孔中的泥浆停止下降, 并慢慢上升, 此时可用冲锤进行适当挤压, 反复抛块石、粘土、水泥, 直至把桩基两侧的溶洞都填满或堵死为止, 最后补充满泥浆再重新成孔, 溶洞较大的最好等1~2d后再重新冲孔成桩。 3如果遇较大的土洞、空溶洞时, 则先注浆, 后成孔, 这样可防止地面下陷和发生卡锤、掉锤现象, 又能加固地基。 4有土洞、溶洞的地段, 特别是那些土、溶洞覆盖面较大的地方, 包容数根桩基, 施工时要先对比较深的基坑进行施工, 由深至浅, 保证安全。 5针对斜面的岩面, 要进行多次的石块抛掷, 以此来对斜面纠正, 由于打斜岩和打全岩相比需要的时间比较长。 6在成孔之后, 要通过无米以上的钢笼探孔器对其进行探孔, 要彻底的进行清孔换浆, 尤其要确保二次清孔之后的沉渣符合相关的标准。 7混凝土的坍落度最好保持在18~22cm; 确保浇筑的导管十分密闭, 首先要先设置隔水塞, 浇注混凝土必须连续、快速;浇筑混凝土备料充足。
3结束语
近年以来, 由于公路、 桥梁等大型交通项目的规模性建设, 项目过程中桩基础的机械化程度明显提高, 因此, 增强了对工程地质条件的适宜性。 但是, 由于各种复杂地质条件的存在, 桥梁桩基在施工过程中遇到岩溶情况时, 就需要我们使用有效的办法进行处理, 确保施工质量, 提高工效。
摘要：岩溶地区工程地质条件复杂, 地下溶洞发育。如何确定桥梁基础形式, 如何验算桥梁桩基安全稳定性, 如何在设计、施工过程中确保桩基础质量, 确定安全、合理、经济的基础设计及溶洞处理方案, 是桥梁设计和施工人员普遍关注的问题。本文笔者以某立交特大桥为例来说明岩溶区桥梁桩基施工工艺以及注意事项, 仅供参考。
岩溶地基处理 篇5
摘要:本文以武广客运专线XXTIV标北乡特大桥钻孔桩施工为实例，主要阐述岩溶地区钻孔灌注桩的溶洞处理的工艺原理、方案的选择、针对不同孔径大小的溶洞所采用的各种不同的处理方法等，通过本工程试验及实践，使得岩溶发育地区桥梁钻孔桩基础的施工工艺及技术得到了成功验证和发展，取得了较为成熟的经验。
关键词:武广客专 岩溶地区 钻孔桩基础 施工技术
工程简介
武广铁路客运专线
XXTJV
标北乡特大桥（DK1932+974.51-DK1937+010.89）位于广东省乐昌市北乡镇，北接大瑶山3#隧道，南接东塘隧道，距乐昌市约8km，横跨省道S248线。桥跨布置为124-32m简支箱梁，全长4071.27米，钻孔桩1113根，直径分别为φ1.0m和φ1.25m，其中50米以上的桩有139根，70米以上的有17根，最长桩孔深达92米。桥位处岩溶极其发育，大部分溶洞呈串珠状发育，桩基础最多的穿越23层溶洞。地表卵石覆盖层厚，最厚达65米。溶洞处理的成败关系到桩基础施工质量、工期和成本。
溶洞的分类
根据地质结构和溶洞的情况及发育情况，溶洞可分为以下几种类型：
2.1 按溶洞的大小分 ①大溶洞：溶洞高度＞3m；②小溶洞：溶洞高度＜3m。
2.2 按溶洞填充状态分 ①全填充溶洞：洞内完全充填亚粘土、亚砂土、粘性土等，充填物呈硬塑、软塑、流塑状；②半填充溶洞：洞内约一半有填充物，顶部为空腔；③无填充溶洞：洞内无填充物即空洞。
2.3 按是否漏水分 ①全漏水溶洞：严重漏水并与其它溶洞或地下河连通；②半漏水溶洞：溶洞洞壁存在裂隙，有渗漏水现象；③不漏水溶洞：溶洞完整，无渗漏水现象。
2.4 按溶洞垂向个数分 ①单个溶洞：桩基范围内仅有一层溶洞；②多层溶洞：桩基范围内有多层溶洞。
方案选定
根据溶洞大小及填充情况等，选定经济可行的处理方案
溶洞处理方法
4.1 压注双液浆法 注双液浆一般适用于10m以下半填充或全填充溶洞的处理。
①目的：溶洞内注双液浆预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间，并达到一定的强度（20MPa以上），防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生，保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。②加固原理：注双液浆加固的特点是注浆材料可在十几秒或几十秒内瞬间凝固，可控制浆液灌注在一定范围内且不流失，材料的利用率高，比较经济。浆材的结石率为100%，即1m3体积的浆材可得1m3的结石体。对溶洞中的砂、砾等土体，浆液是通过渗透作用板结砂和砾的；对于溶洞中的稀泥等土体，浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体的；对于无填充物和半填充的溶洞，浆液是通过充填填满溶洞的。③工艺 压浆材料采用普硅32.5R水泥与化学剂（水玻璃）。a布孔 根据桥墩台桩基布置和溶洞分布，每个墩台布置6～8个压浆孔。b钻孔 用地质钻机钻80mm～110mm的注浆孔，孔深达到最深溶洞的底部。注浆管插入溶洞下部。c压浆 采用双液压浆系统进行全孔压浆，要少量多次、反复压浆。双液浆配制时，控制浆液比例，反复试验，掌握浆液的最佳凝固时间，凝固时间太快，不利于注浆施工，凝固时间太慢，浆液流动性大，用量大，不经济。
4.2 灌砂、压浆法 灌砂压浆是溶洞预处理方案之一，一般适用于6～10m无填充溶洞的处理。主要通过灌砂填塞溶洞空间，采用压浆将洞内砂砾板结、凝固成坚实的混和体，防止在钻孔过程中出现漏浆、塌孔等现象。灌砂压浆孔和注双液浆钻孔施工方法相同。
灌砂采用干燥、洁净的中粗砂，并进行清筛，防止杂物堵管。一个桥墩内各注浆管内灌砂、注浆轮流进行。灌砂时分几次进行，第一次灌砂高度约4～5m，然后将注浆管插入灌入的砂中一定深度，向砂中压入一定量的水泥浆。压浆后采用清水冲洗注浆管，防止水泥浆粘附在管壁上，影响下一次灌砂、注浆。注入水泥浆初凝后，进行下一次灌砂、压浆，反复进行，直至灌满，使溶洞内充满砂浆。
4.3 填充粘土和片石法 粘土和片石填充适用于高度6m以下全填充、半填充和无填充的溶洞处理，其方便、快捷，节省费用。
当钻孔至溶洞层时，一般护筒内泥浆会全部或部分流失，严重时会造成塌孔，这时可采用片石加粘土（按1：1体积比）回填，溶洞较大时可加入部分水泥，回填一层、采用钻头冲击一遍，尽量使片石和粘土保持密实，直至回填至溶洞顶部1～2m。溶洞回填完成后，向钻孔内注入稠度较大的泥浆，使其自然浸入片石缝隙内，然后采用钻头冲击，使片石和粘土挤入溶洞内，形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时，应再次回填，反复回填、反复冲击，直至不再漏浆为止。
采用回填片石、粘土处理溶洞时，钢护筒须穿透砂砾等透水层、坐在不透水层上，尤其是多层溶洞，以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。
4.4 灌低标号混凝土法 对于较大的溶洞，尤其是半填充或无填充溶洞，有时采用填粘土和片石的方法难以成孔，或者成孔后灌注水下混凝土时孔壁被挤垮，这时用灌低标号混凝土的方法处理。
施工准备和开孔方法同填粘土块和片石方法，当击穿溶洞顶板时，为节约混凝土灌注量，可先填粘土块和片石，反复冲挤，待溶洞填注基本饱满时，再灌低标号混凝土至溶洞顶1m 以上，待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。
4.5 钢护筒跟进法 在溶洞较大，洞内无填充或有流塑充填物，漏水严重或与暗河连通时，采取上述方法无效时，可采取钢护筒跟进法施工。就是一面冲孔、一面接高护筒，并将其振动下沉至已钻成的孔内或溶洞内，用以阻断溶洞内流塑充填物或水的流动，便于钻孔施工。①内护筒内径的确定 现场根据桩孔穿过大溶洞的数量，确定内护筒级数，每增加一级，内护筒内径增加0.2m，最小一级内护筒直径大于桩径0.2m。为保证内护筒的刚度，防止受压变形，钢护筒采用10mm 钢板卷制。下沉内护筒时，由大到小，分级逐次下沉进行。先钻大孔，下沉大护筒，再钻小孔、下沉小护筒。如果穿过1层溶洞，就采用1级内护筒，每增加1层溶洞，就增加1级内护筒。护筒跟进法施工顺序见下图1。②内护筒长度的确定内护筒长度的确定，护筒长度L＝h＋3（m）（h为地质超前钻确定的溶洞高度），如果内护筒太长可分节下沉，在孔口焊接连接。
岩溶地区钻孔桩施工方法
①岩溶地区钻孔桩施工工艺流程图见图2。②由于钻孔桩施工是个比较成熟的施工工艺，本文就不再叙述。
在岩溶地区钻孔桩施工中特别应注意以下几个问题：①施工准备 根据地质资料预测施工中可能出现的问题，制定施工方案，并向钻机操作人员进行技术交底。桩孔附近要备足回填材料和挖掘机、铲车、水泵等机械。②钻孔 钻机时泥浆要稍稠，现场泥浆池内尽量多备些泥浆，在溶洞穿孔后及时补浆。施工中要加强钻孔地质检查、复核，并密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化，防止不正常情况发生。根据地质柱状图，在接近溶洞时勤观察、勤检查，钻头冲击岩层的响声、抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。接近岩溶时主绳放长量控制为1～2cm，防止击穿溶洞顶板时造成掉钻、卡钻现象发生。钻穿溶洞顶板时一旦漏浆，及时投放粘土块、片石并补水补浆，保持孔内水位高度。漏水严重时，可填充稻草和水泥等混合物，每次填满后补浆补水，再重新冲击钻进，挤压填充物填充溶洞或堵塞溶洞，最终至不漏浆为止。通过溶洞层后，继续钻孔，直至设计深度。③灌注混凝土 灌注中导管提升时，要根据溶洞情况确定导管埋深，避免灌注过程中挤破溶洞混凝土面突然下降，造成断桩事故发生。桩顶灌注标高应比设计标高超灌1m以上，灌注完成后观察30分钟左右，如果混凝土面没有变化才拔出导管。
参考文献：
浅述岩溶地区桩基施工处理方法 篇6
【关键词】岩溶地区；桩基施工；方法
一、溶洞的主要类型
根据不同的标准，溶洞大体可以分为以下几类：
（1）根据溶洞大小进行分类：①小型的溶洞，洞高<0.5m；②一般溶洞，0.5≤洞高≤4.0m；③大溶洞：>4.0m。（2）根据洞内添充物有无进行分类：①洞内有填充物且已填满，为已填充；②洞内有但未填满的，为半填充；③洞内无填充物的，为空洞。（3）根据是否漏水进行分类：①不漏水；②半漏水；③全漏水。（4）根據溶洞垂向数量进行分类：①单一溶洞；②复杂溶洞。某建筑桩基工程根据地质勘察资料描述，该工程溶洞主要是半填充式，填充物为灰岩和软塑状含砾黏土两种形式，局部可能有全填充式和无填充式形式；溶洞大小分布不均，小的洞高为1～2米，大的洞高达到了26.5米，且相当一部分垂向具有多个溶洞；由于溶洞较多，相互之间串联可能性较大，漏浆具有普遍性；有时一个溶洞具备以上多种形式。本文主要阐述冲击钻成孔状态下的岩溶处理。
二、岩溶区桩基成孔方案选型
本工程的特点是岩溶分布较广，岩溶强烈发育，施工技术难度大，大部分桩基在20米以下，最深达75.5米。根据岩石的硬度、结构和设计要求的入岩深度（进入完整基岩≧2m），成孔方法最终选择冲击钻成孔。
三、岩溶区桩基施工处理方法及措施
（一）岩溶区桩基施工处理方法
本工程岩溶区桩基施工处理方法主要有放抛填物（抛填片石、碎石、黏土、水泥、混凝土或几种的混合物）、护筒跟进法。岩溶地区制备造孔泥浆采用膨润土造浆，并加入适量的纯碱防止泥浆沉淀，泥浆比重应不小于1.2g/cm3，在距离溶洞顶板1m左右时，泥浆比重加大至不小于1.4g/cm3，同时应准备大量的粘土袋、草袋、木屑、碎石袋、15～25cm片石、适量袋装水泥及其它机械设备，选用小冲程进尺逐渐将顶板击穿后立即进行补浆和投掷。根据超前钻资料和现场施工情况，在穿越溶洞时，可以采用“草袋粘土包”大量抛填的方法加强钻孔结构护壁。待泥浆面稳定后，再采用小冲程冲锤轻打挤压形成泥石孔壁成孔。在对溶洞进行处理时，首先要做好准备工作。在进行钻孔开始之前，需要在周边场地准备好足够的碎石及粘土袋，同时还应有适当数量的水泥袋。
（二）岩溶区成孔施工处理措施
1.冲孔时，应对小裂缝及溶沟等地形采取投放黏土及碎石的措施，并利用水泥袋进行护壁，严防泥浆流失，确保钻孔能够正常通过。
2.如果在前期地质勘探时获得结论为小溶洞或无溶洞，但在施工时突然发生跑浆，则挤压过大，造成周边大溶洞洞壁劈裂的可能性很大。应迅速投放黏土片石块或水泥袋，对其进行护壁及固化作用，以使得钻孔能够正常通过。
3.对较小溶洞（洞高<0.5m），溶洞内有填充物，是软塑的砾质黏土，先对溶洞顶部成孔，然后用小冲程凿穿溶洞顶板，若钻进过程中泥浆损失较慢，不能有效护壁、易塌孔，应及时补充泥浆，并抛填片石+黏土按1∶1.5投放回填冲击充填挤实后再钻进。
4.当钻进入的是空洞溶洞，并且如果空洞的洞身在5m以内时，可对填充压实的方法进行采用，从而进行钻孔：①填充至空洞口以上1m高左右，缓慢下落钻具并进行冲砸，如此进行往返操作，直到在钻具冲砸时的冲撞声由小变大，或进尺变小为止。②接入高钢护筒，同时要在护筒内不加入充足泥浆，以增加其压力。同时在护筒的顶部增加振动锤，加力锤击护筒，在护筒侧顶位置开孔加泥浆并投放混合材料。等待其沉压3-5日之后，观察无特殊情况发生，即可再恢复施钻。
5.下钢护筒跟进钻孔是对于溶洞高度较大（洞高>4m）时所采用的，从而辅以片石、黏土块或C20砼封堵的方法。护筒采用振动锤或者利用锤头自重下压方式下放。对于糖葫芦串珠状的溶洞，根据情况采用多层钢护筒递进的方法钻进，采用多层钢护筒跟进时，护筒采用壁厚10～12mm的钢护筒。
6.泥浆迅速流走是因为有的溶洞与地下暗河或其他溶洞是相通的，从而使得水头高度急剧下降，使漏浆情况发生。施工时要在孔边尽可能对一定数量的片石和黏土多备足，如果有漏浆现象出现，及时多回填片石和黏土冲击造壁，并马上补水，防止水头高度继续下降。然后采用多层钢护筒递进的方法钻进。
该方法就是一面冲孔，一面接钢护筒，并且将其压到下沉至已钻成的孔内。当桩孔穿过多个溶洞，并且均已成功造壁，在下面冲孔时，上面已形成的泥石护壁坍塌漏水并且无法解决时，可以全钢护筒跟进到这个溶洞位置堵漏。如果在前期地质勘探时获得结论为小溶洞或无溶洞，特别是无填充以及半填充物的溶洞，应选用钻头较小型的器具进行钻探工作。同时应补充优质泥浆以及用草袋、锯末和粘土，并加水搅拌最终成软塑状，填满溶洞后观察二十四小时后，如无异常情况发生，再进行正式钻孔。
冲孔在离溶洞顶板位置约1m左右高度时，加大泥浆的掺入比重并选用较小型的冲程，逐渐击穿顶板。并且在顶板击穿之前，需要安排专人负责对孔内泥浆面变化进行密切观察，一旦发现漏浆，就应该立即提锤泥浆，同时将片石、粘土袋等混合物抛填入钻孔中，等待泥浆面稳定且不再下降之后，改用小冲程的冲锤轻打挤压形成泥石孔壁并逐渐成孔。
不管溶洞原来是否空溶洞或半填充或溶洞内填充物为软粘性土或淤泥土，也不管是否有漏浆现象，在溶洞顶板被冲锤击穿后，冲锤进入溶洞后均应向孔内投入片石块及粘土袋，当填充后超过溶洞顶面3m左右时，改用小冲程冲锤法冲击投下的混合物，如此进行反复多次操作，堵塞溶洞通道固壁，可大大减少灌桩时混凝土扩散流失量。冲锤在冲破溶洞时可能会出现滑入溶洞中的现象，在提锤时容易被溶洞顶板岩石卡住而造成埋锤。施工过程中，也严禁在溶洞周边打松锤，应将钢丝绳绷紧，从而采用小冲程进行紧击低打。
四、结束语
岩溶地区桩基施工，由于岩溶发育结构具有不定向性和不均质性，导致施工难度增加，风险难以控制，因此，施工过程前应将准备工作充分做好，从而加强施工过程管控工作，根据岩溶的发育程度合理选择成孔施工方法和措施，并特别注意以下几点：
（1）桩基施工前必须做超前钻勘察，Φ800以内桩基不少于1孔，Φ1000以上桩基不少于2孔；
（2）施工前应编写针对性岩溶处理方案；
（3）对地面出现塌陷的区域，待勘查清楚岩溶发育特征，方可施工；
（4）对岩溶发育不均匀的地域，应先施工岩溶不发育地区，再施工岩溶发育区域；
（5）参与岩溶地区桩基施工的所有人员应经培训后方可上岗。
参考文献：
[1]窦广元.浅谈岩溶地区桩基施工技术措施[J].城乡建设，2010（29）.
岩溶地基处理 篇7
关键词：地基处理,岩溶地基,石化工程,强夯,加固深度
1工程概况
某1 000万t/年的炼油工程,拟规划厂区面积为2.6km2。包括厂内和厂外工程2大部分:厂内工程包括1 000万t/年炼油工艺装置(共有16个装置区)以及相应的油品储运、公用工程及辅助设施等;厂外工程包括供电线路、给水设施、排水设施、道路及防护等辅助工程。
2地基处理方案
本工程地基处理方案为:先对不同建筑区域采用单层强夯对地基进行加固处理,再针对分项工程地基承载力和压缩模量要求进行桩基处理。对于单层强夯,不同建筑区域采用的强夯能级不同,同一建筑区域需要时也可采用多个能级分区处理,不同建筑区域采用的强夯能级如图1所示。图2为不同能级强夯遍数设计情况,主夯点均以正方形布置,同一能级不同建筑区域夯点间距和夯印搭接形式有一定的差异,本文以同一化处理。
3不同能级强夯效果分析
本文采用典型测试结果图示(建筑区域代号2的3 000kN.m能级强夯区和8 000kN·m能级强夯区;代号14的4 000kN.m能级强夯区和5 000IN·m能级强夯区级;代号17的6 000kN·m能级强夯区检测结果),结合所有测试结果统计分析的方法,对岩溶地基条件下不同能级强夯加固处理效果进行分析与研究。
3.1多道瞬态面波测试
强夯加固后进行了165个点的多道瞬态面波测试,其中3 000,4 000,5 000,6 000和8 000kN·m能级分别进行了64,1 1,37,12和41个静载荷试验点。将同一能级区多个测点测试结果按深度进行均值处理后,不同能级区平均等效剪切波速随深度分布情况如图3所示。综合多道瞬态面波所有测试结果,根据规范和相关经验可知:强夯后场地地基均匀性较好,处理后地基承载力和压缩模量能满足设计要求;不同能级区同一深度等效剪切波速差异不大,处理后地基土均匀性较好。
3.2标准贯入试验
场地强夯加固处理后,进行标准贯入试验,依据贯入击数判别地基土密实度、评价强夯加固效果。场地强夯后,进行了149个点的标准贯入试验,其中3 000,4 000,5 000,6 000和8 000kN·m能级分别进行了56,8,37,9和39个标准贯入试验点。由静载试验得到的地基承载力特征值和压缩模量不同深度分布情况如图4所示。综合不同能级标准贯入试验所有测试结果,根据规范和相关经验可知:强夯后场地地基均匀性较好,处理后地基承载力和压缩模量能满足设计要求;标准贯入击数随能级增大而增大,表示对于同一条件下,能级越高,土体岩土工程特性改善程度越好。
3.3重力触探试验
场地强夯加固处理后,进行重力触探试验,依据触探击数判别地基土密实度、评价强夯加固效果。强夯后进行了169个点的重力触探试验,其中3 000,4 000,5 000,6 000和8 000kN.m能级分别进行了65,13,38,12和41个重力触探试验点。综合不同能级重力触探试验所有测试结果,根据规范和手册经验可知:强夯处理后地基承载力和压缩模量能满足设计要求。
3.4静载试验
强夯后进行了104个点位的静载荷试验,其中3 000,4 000,5 000,6 000和8 000kN.m能级分别进行了39,6,25,5和9个静载荷试验点。根据强夯加固后静载试验实测结果,绘制p-s试验曲线。3 000,4 000,5 000,6 000和8 000kN.m能级下典型静载试验曲线如图5所示,静载试验结果显示,地基强夯加固效果较好。在压板影响深度范围内,除3 000kN.m能级1个静载试验点得到的压缩模量9MPa不满足压缩模量设计要求外(该点静载试验得到的地基承载力特征值为150kPa),其他点位加固后地基承载力(65个静载试验点地基承载力特征值为160kPa,3个为180kPa,15个为200kPa)及压缩模量均满足设计要求。不同能级静载试验得到的压缩模量分布如图6所示,由图6可知,同一能级下静载试验得到的压缩模量值比较离散,对同一能级下压缩模量均值化处理后可知:不同能级压缩模量平均值差别不大,均为26.6MPa左右。
3.5总结分析
本文采用、多道瞬态面波测试、标准贯入试验、重型动力触探试验和静载试验4种方法对不同能级强夯加固处理效果进行了详细检测工作,通过典型测试结果和全部测试结果的综合分析可知:3 000,4 000,5 000,6 000和8 000kN.m能级强夯有效加固深度分别不小于4,6,6,8和10m,且不小于①层耕植土及其以上的回填土层合计深度,均满足设计要求;强夯后除极个别点位,强夯范围内地基承载力和压缩模量均能满足设计要求。
4结语
本文以岩溶地质条件下某1 000万t/年炼油工程为背景,对不同能级强夯加固处理岩溶地基效果进行了详细分析与研究,得出以下结论。
1)大型石化工程特点和场地建筑的多样性,加上复杂的岩溶地基条件,单一地基处理方法无法满足工程建设要求,需综合考虑各种方案,进行地基处理的综合设计。
2)场地经过强夯处理后,除个别地方外,大部分位置土体工程特性都得到了改善,地基承载力和压缩模量达到设计要求。
3)基于强夯加固处理后大量实测数据,提出依托工程地质条件下8 000,6 000,5 000,4 000和3 000kN.m能级强夯的有效加固深度为分别不小于10,8,6,6和4m。
岩溶地基处理 篇8
岩溶是由可溶性岩石长期受水的化学溶蚀和机械作用而形成的[1]。广西是我国岩溶发育最为强烈的地区之一, 随着广西地区的高速铁路工程建设项目越来越多, 路基岩溶整治也成了必不可少的项目。通过对南广铁路岩溶路基特殊工点试验段的施工工艺及检测方案进行总结, 可对广西地区高速铁路岩溶施工提供一定的技术支撑。
2 工点情况
南宁至广州铁路D1K6+100~+600段为溶蚀丘陵地貌。覆盖层为弱膨胀土, D1K6+100~+400段厚5~22m, D1K6+400~+600段厚度2~8m。D1K6+100~+260段下伏基岩为下统岩关阶 (C1y) 灰岩、炭质灰岩夹炭质页岩;D1K6+260~+600段为石炭系中统 (C2) 灰岩、白云质灰岩, 中至厚层状, 节理、裂隙发育, 溶蚀严重, 岩层产状为N80°E/45°NW。测段钻孔见洞率约15.5%, 钻孔最大线岩溶率约24%, 溶洞高0.9~1.8m, 均为空溶洞, 物探线岩溶洞率约82%, 物探成果为岩溶强烈发育。地下水位随覆盖土层的厚度变化而变化, 水位埋深1~2m。D1K6+100~+260段属易塌陷区, D1K6+260~+600段属极易塌陷区[2]。
3 施工方案实施
3.1 施工技术要求
1) 路基采用钻孔注浆整治, 通过注浆充填土石界面附近的土洞、溶洞和溶蚀裂隙, 截断地表水与地下水之间的水力联系, 防止岩溶地面塌陷的发生。
2) 钻孔注浆整治宽度原则上路堤为坡脚以内, 路堑为侧沟平台以内;当坡脚 (堑顶) 以外有明显溶洞危及边坡稳定时, 整治宽度加宽至坡脚 (堑顶) 外不小于2m;设置路肩墙、路堤墙地段, 整治宽度加宽至墙趾以外3m。
3) 钻孔注浆整治深度原则上为基岩面以下5m。对于埋深较大的溶洞, 根据安全顶板厚度法进行判别, 若顶板厚度达不到要求, 整治深度加深至溶洞底板以下2m。
4) 施工孔序布置[2]
D1K6+100~D1K6+260段属易塌陷区, 钻孔注浆分二序 (I、II) 进行;D1K6+260~D1K6+600段属极易塌陷区, 钻孔注浆分三序 (I、II、III) 进行。Ⅰ序孔间距7m, 在整治宽度内按正方形均布;Ⅱ序孔在Ⅰ序孔正方形中心位置内插加密, I、II序孔形成菱形布置;III序孔在I、II序孔菱形中心内插加密, I、II、III序孔形成正方形布置 (如图1所示) 。
3.2 试验段重点工程措施
3.2.1 施工顺序
试验段施工首次采用“动态勘察、动态施工”的原则, 首先对测区进行I序钻孔, 并要求I序总孔数的30%按照勘探孔要求施钻。在钻进过程中如遇到溶洞, 则优先对该孔周围的II、III序钻孔进行施钻, 以探明溶洞的走向, 宽度及充填情况。如精度不够, 则可在中间进行加密勘察钻孔, 以准确地探测溶洞的发育情况;同时勘察孔可作为加密注浆孔进行加密注浆, 保证施工质量。施工孔序严格按照每序孔注浆完后再进行下一孔序的施工。同时采用先外侧孔再中间的方式注浆, 以形成简易的帷幕, 减少浆液流失。
3.2.2 封孔方式
传统岩溶注浆施工一般采用简单的一次性封孔方式, 这种封孔方式优点是简单易操作, 缺点是在遇到注浆量很大的情况下, 无法采取其他堵漏措施, 同时由于封孔深度有限, 在带压注浆情况下, 覆盖土层容易开裂冒浆。针对试验段岩溶强烈发育、预测注浆量很大的情况下, 考虑到岩溶注浆与大坝帷幕注浆存在精度上与作用部位上的差异, 通过对水电工程大坝帷幕注浆工艺分析并加以改良, 形成了孔口管动态阻塞法这种新型的岩溶注浆封孔方法。通过对止浆塞进行了部分改进以适应路基岩溶注浆的要求, 并在覆盖层中一定深度内采用φ110PVC管进行封闭。止浆塞在PVC管内部膨胀挤压, 紧密依附在内壁上, 避免了土层中由于止浆塞的膨胀引起土体变形导致封闭失效而使浆液沿钻孔回返流出孔外。同时由于孔口管动态阻塞封孔可有效的避免垮孔, 在需要充填砂、碎石封堵溶洞时可提供最大的灌入通道, 可以灵活的处理浆液漏失, 在试验段钻探施工揭示溶洞较多的情况下大量的采用了这种改良的封孔方法。
3.2.3 注浆效果跟踪
为保证能及时准确查明岩溶实验段每一序注浆的效果, 物探检测项目与岩溶施工同步进行。在岩溶施工前, 沿中线两侧, 在Ⅰ序孔孔位上纵向布设电测深法测线两条, 在岩溶形态密集发育地段布设横向电测深法测线3~6条进行测试, 长度延伸到整治边界外5m。布置电磁波CT测线6条, 进行孔间电磁波CT测试;在Ⅰ序孔附近选12个点进行瞬态面波法测试, 测点位置距Ⅰ序孔0.5m。正式施工前, 选取代表性的工点进行试验。注水或压水试验在每序孔注浆前均进行, 每序试验孔不小于3孔。通过每序试验对比确认注浆情况。每一序孔注浆完, 浆液初凝后, 进行各项物探检测以对比各序孔注浆后的效果。通过每阶段情况分析优化下阶段注浆方案。
4 施工现场情况
4.1 岩溶发育情况分析
经现场钻探成果统计, 该段岩溶极发育, 钻孔个数1086个, 其中钻出溶洞孔143个, 多数孔揭示有多层溶洞。通过对各项数据的归纳统计与整理, 发现溶洞强发育带集中在两个段落, 分别为D1K6+100~D1K6+220段与D1K6+310~D1K6+380段, 两段钻孔共计290孔, 其中揭示溶洞孔为105个, 占全段见洞孔的73.4%。钻探揭示情况及分析结果见表1、表2。
4.2 处理措施
由于施工段落钻孔揭示溶洞极发育, 大量采用了孔口管动态阻塞封孔, 在施工时, 对充填及半充填溶洞采用压水冲洗清理软弱充填物, 疏通浆液通道, 并从孔口管内冲砂、碎石对溶洞进行充填再进行注浆处理。浆液灌注时采用先两侧后中间的顺序, 并严格遵循由稀到浓原则。在吃浆量很大的情况下, 采用间歇注浆处理, 同时添加速凝剂对浆液凝固时间进行调节, 防止浆液流失。注浆间歇时间原则上不超过2h[4]。对非正常结束的注浆孔以及每阶段物探检测结果及后序钻孔验证不合格的点, 再布置加密施工孔进行补充注浆处理。由于该工点岩溶极发育, 溶洞发育密集, 为保证岩溶注浆施工效果, 最终在D1K6+100~D1K6+220、D1K6+310~D1K6+380段内布置了116孔进行加密注浆。
5 工程质量评价
施工过程中, 监理工程师对钻探、注浆等每一道工序流程进行了全程监理, 并对施工质量进行了抽查[5]。施工方在每一孔序完成后都进行了钻孔压水试验检查, 在施工完工后同时布置了检查孔进行钻孔取芯质量自检, 通过检查孔的自检表明:溶蚀裂隙及溶洞大部分充填有块状或短柱状水泥结石体, 堵塞了土体运移的通道;注浆前后钻探循环水量对比, 注浆前各孔钻进至基岩时地层严重漏水, 孔口大部分不返水, 注浆后检查孔钻探时, 钻孔不漏水, 孔口均返水。压水实验表明:岩层单位长度吸水率大幅减少, 达到设计要求, 效果良好。第三方检测单位对于岩溶注浆每一阶段完工后都进行了综合物探测试, 对比各序注浆完工后的施工情况, 测试表明, 岩溶注浆施工达到设计要求, 效果良好。
6 结论
1) 通过经验分析与现场实践, 证明孔口管动态阻塞法这种新型的岩溶注浆封孔方法是行之有效的。由于新型孔口管动态阻塞封孔可有效的避免垮孔, 同时可以灵活的处理浆液漏失, 在岩溶强烈发育, 钻孔见洞率很高的情况下, 可以广泛地推广这种改良的封孔工艺。
2) 对于复杂地区岩溶注浆处理应遵循“动态勘察, 动态施工”的原则, 边勘察边调整边施工, 同时运用多种处理措施综合进行处理, 保证施工质量。
3) 在施工过程中同时运用物探手段进行阶段性检验并通过检验结果指导下一工序注浆是行之有效的, 可在以后的工程中推广应用。
参考文献
[1]吴珊瑚.石灰岩地区桩基设计与施工[J].西江大学学报, 2002 (2) :46~48.
[2]新建铁路南宁至广州路基岩溶设计图[D].中铁二院工程集团有限责任公司
[3]孟伟, 王清海.客运专线路基岩溶处理现场试验与分析[J].铁道勘察, 2009 (1) :63~66.
[4]南广铁路岩溶路基注浆施工实施细则[D].中铁二院工程集团有限责任公司.
岩溶地基处理 篇9
桂平市某中学教学楼于1999年建成并投入使用。该楼长约80m,宽约8m,东西两头(段)高5层,中段高4层(见图1),框架结构,柱下独立基础与条形基础相结合,以松散状的中细砂为地基持力层。该教学楼在使用至2003年就开始发现不均匀沉降,楼顶端中间沉降缝明显拉开,宽度达9cm～11cm(见图2),相对于中间沉降缝的教学楼两侧,其西端沉降7cm～14.13cm,东端沉降13.61cm～21.64cm,东北角和西北角沉降较大,但尚未发现框架构件拉裂现象。
2006年7月17日,由于连日降雨量较大,在该教学楼西北角的教室中间窗户内外距墙脚1.65m处,突然出现两处规模约为3.8m×2.3m和2.0m×1.5m的陷坑,室外坑深1.40m,室内坑深2.0m(见图3、图4),致使该楼紧急停止使用。技术人员通过3条工程物探地震映像剖面、38条探地雷达剖面及7个地质验证钻孔等补充勘察成果,结合前人工作资料,掌握场地岩土工程地质特征、基岩浅层岩溶发育分布情况,深入分析教学楼地基沉陷原因,提出高压固结灌浆地基加固方案及组织灌浆方案的有效实施,稳住了教学楼的不均匀沉降,并最终恢复了教学楼的使用,达到了工程目的。
1.1 工程地质概况
场地属山前冲、洪积—岩溶平原地貌。根据勘察资料,地基岩土层在勘探深度内,自上至下依次为:(1)层素填土(Q4ml):土体松散,成分为石英细砂及少量黏性土,揭露厚度为1.80m～2.50m;(2)层中细砂(Q4pl):土体松散,主要成分为石英、云母,局部含少量黏土,揭露厚度为1.50m～12.30m,承载力特征值fak为100kPa;(3)层硬塑状黏土(Qpl):土体结构紧密,局部夹薄层粉土,该层场地局部分布,揭露厚度为4.00m～7.20m,其承载力特征值fak为190kPa;(4)层可塑状黏土(Qel):局部软塑状,该层在场地中局部分布,揭露厚度为1.30m～5.50m,承载力特征值fak为100kPa;(5)层中风化灰岩(D2d):岩石坚硬,裂隙、岩溶发育,埋深13.0m～27.0m,未揭穿。
通过物探,推测场地有多处岩溶发育(段)带、土洞、松散(段)带,其中西北角的岩溶发育区形成规模较大的脱空区域(土洞),对建筑物的安全造成最大的隐患。建筑物的西部受岩溶发育区影响,基础底形成大的松散区域及土洞,并出现塌陷,使其沉降量增大;而建筑物的东侧,由于淤积层及砂层较厚,通过比对分析钻孔资料,判定为原软弱层清理换填不彻底,造成持力层载荷能力降低,沉降量明显偏大。
1.2 水文地质特征
场区北临黔江,东靠郁江,地处两江交汇的三角地带。场地存在两种类型的地下水,一为孔隙水,二为岩溶水。孔隙水赋存于冲洪积中细砂层的孔隙中,岩溶水赋存于下伏灰岩的溶洞、裂隙中。孔隙水和岩溶水为同一地下水位,且水位埋深较浅,埋深1.50m左右。此区岩溶发育受郁江排泄基准面控制,主要发育在地面下50m以上,属于浅层岩溶。抽取这层地下水往往会与上层孔隙水连通,并带走一些泥沙,而对地基土造成潜蚀作用,并形成土洞,于地基的稳定不利。
2 地基塌陷原因分析
由地下水活动引起浅层岩溶(溶洞)形成土洞,土洞引发地基土塌陷及人类相关工程活动,是建筑物不均匀下沉的主要因素。
2.1 地下水作用
受郁江侵蚀基准面的控制,该区的浅层溶洞是岩溶地下水的主要径流通道,地下水径流交替较强烈。地下水流对土层的机械潜蚀作用,使土体和颗粒间的连接受到破坏而崩解,粉细砂更易受到潜蚀。水流加快,潜蚀作用加强。潜蚀作用的结果造成基岩面附近形成土洞。土洞形成后,地下水位的升降,水对洞顶的冲蚀、浸泡,使洞顶、侧壁土层发生剥落,土洞不断往上和往侧向发展。土洞中的水位下降时,在土洞内还会产生真空负压,这种负压对顶板土层还会产生吸蚀作用,而使土层剥落。当土洞发展到离地面较近,顶板处于临界状态时,一场降雨或洞内一次水位的升降,都可造成洞顶垮塌而形成塌陷。
2.2 地质条件
地基的不均匀和持力层承载力不足可引发建筑物不均匀下沉。该场区地基土不均匀表现在两个方面:一是由于硬塑状黏土(3)层的顶面呈丘坡状,二是中细砂(2)层本身的密实度不均。
2.3 工程活动
城市扩张,大量抽汲地下水,造成土颗粒的流失和地基土的压缩,从而导致建筑物下沉。
3 地基处理设计
对因地基问题而引发的建筑物不均匀下沉,要在查明地层结构、致害原因,熟悉建筑物基础结构形式的基础上,因地制宜地选择技术有效、便于施工、经济合理的治理措施。相对而言,箱基、筏板基础或面积较大、刚度好的基础,易于治理,效果往往较好。该工程为柱下独立基础,整体性差,如灌浆压力过大,浆液会从基础边缘上冒,可能影响邻近输水管安全及造成教室周边地面隆起破坏。因此,通过灌浆将下沉柱基托起到原来位置的可能性小,成本、代价较大。而通过对地基持力层压浆补强,提高其承载力,控制现有建筑物的下沉,维持目前尚能使用的状态,则也达到了治理目的。针对该工程的致害原因,治理措施应从三个方面入手:(1)对揭露的溶洞及物探圈定的岩溶发育地段的浅层溶洞进行灌浆封堵,从源头上消除形成土洞的隐患;(2)对塌陷漏斗下方至基岩面间的塌落土体进行压浆加固;(3)对地基持力层中细砂(2)层进行压浆补强,浆液渗入到土层的孔隙中凝固,将松散颗粒胶结为整体,并将周围土体挤密,提高地基土强度。
4 地基处理施工
4.1 施工流程
在施工过程中,严格按照经批准的塌陷地基灌浆设计文件、灌浆施工工艺的要求进行灌浆施工。主要的施工工艺流程见图5。
4.2 灌浆设计参数
(1)灌浆:采用自下而上的灌浆方式进行灌浆,提管速度约为10cm/min～15cm/min,进浆量控制范围约在5L/min～15L/min之间,压力控制在0.2MPa～0.4MPa之间。一般浅部采用低值,深部采用高值,复灌时视情况适当增大压力,但要加强观测,防止压力过大造成对既有建筑物的破坏。
(2)灌浆结束标准:灌浆时应为大流量下小压力灌注、小流量下大压力灌注,在未达到灌浆设计压力的情况下,地面冒浆或隆起也可视为灌浆结束。
4.3 施工进度及工程量
该灌浆工程施工分两个阶段:第一阶段为抢险阶段,于7月26日至8月5日完成该阶段的施工任务;第二阶段人员于8月14日进场,至9月24日完成预定的工程量,完成加固面积836m2,处理平均厚度约5m,灌浆加固体积约4222m3,实际钻灌浆孔223个,总进尺1659.8m,灌浆段长1213.8m,水泥干耗量680.8t,掺水玻璃119.83t,灌河沙26.5m3。
4.4 几种特殊情况的处理
(1)为了应急抢险需要,对塌陷体及溶洞,先用碎石进行回填;然后对预留埋管进行固结灌浆,使水泥砂浆向碎石间隙扩散、充填,让砂浆和碎石及塌陷坑周边土体初步固结成整体,起到应急稳定基础以下地基土的作用;最后,利用灌浆孔从基础底下往上进行注浆,逐步加固整个地基土。
(2)由于加固地基东端紧贴既有居民房,北面紧邻地下排水沟和城市道路,按常规灌浆施工方法实施容易引起周边建筑物的破坏。故根据实际情况,改变施工工艺,首先在被加固地基外侧(即紧挨邻近建筑物一侧)布置观测孔,然后对地基土进行钻孔灌浆。当浆液从观测孔冒浆时,就要加强观测周边建筑物的动态变化,同时在该部位灌浆时采取少灌多期次的方法,即控制每次的吸浆量且多次反复灌浆,其目的是采用低压、间歇灌浆和添加外加剂等方法控制浆液的过大流串而使其有效地在基础附近凝固。
5 质量检测
(1)注浆结束28d后,经对8个检测钻孔选用重型动力触探试验检测,加固后地基土承载力特征值fak≥170kPa,完全达到灌浆加固设计方案要求的150kPa。
(2)2006年12月20日至2008年12月25日的7次沉降观测资料表明,各期的沉降速度以及各沉降观测点日均沉降量变小,已进入0.01mm/d～0.04mm/d稳定范围内,教学楼已经稳定。
6 结语
(1)该工程位于典型的喀斯特地貌区域,岩溶发育,有形成土洞和诱发地基塌陷的条件,而岩溶、土洞诱发的地基塌陷具有不可预见性及突发性,极易造成民众的恐慌,在查明塌陷的原因后,应以抢险为先、后加固治理的原则制订和实施地基加固治理方案。
(2)针对工程的特点及场地岩土层特性,设计压力灌浆地基加固法方案。在施工过程中根据实际情况,在不同的部位采取不同的施工工艺,灵活地运用灌浆技术参数,解决施工中遇到的各种问题和困难。
(3)地下水剧烈活动是导致岩溶塌陷的主要因素,类似工程场地应注意防止人类活动对地下水环境的破坏。
(4)工程实践表明,沉降观测在地基灌浆加固及随后判别建筑物是否沉降稳定上起着重要作用,应及早选好基准控制点和各观测点,并做好系统的沉降观测记录。
摘要：通过工程实例,分析岩溶土洞和塌陷的形成条件,提出采用高压灌浆处理方案来达到加固效果。
关键词：岩溶,土洞,地基塌陷,灌浆
参考文献
[1]TGJ123—2000,既有建筑地基基础加固技术规范[S].
[2]YBJ44—1992,注浆技术规程[S].
岩溶地基处理 篇10
岩溶是由于具溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用形成的。岩溶的主要形态有溶槽、溶洞、溶沟、暗河、漏斗、钟乳石及石芽等。
2 岩深地区地其问题的阐述
岩溶地区的地基问题主要分为四类: (1) 基础下埋有石芽、孤石; (2) 当基础遇到溶洞、溶槽、溶沟的问题; (3) 基础遇到地下水, 引起突水、渗漏问题; (4) 遇到土洞的问题。
3 岩溶地区勘察常见问题
在岩溶区域进行探查的过程中, 受火山岩地质和形态结构等方面的影响, 可能会发生以下几方面的问题或困难:在钻探过程中, 钻头可能会发生掉、卡、埋等突发状况;桩的长度也是个很难解决的现实问题;人工挖桩可能会出现喷沙等现象。
4 岩溶地区主要地基处理原则
4.1 溶洞处理方法
根据溶洞生成形态的不同, 可以分为单层溶洞和重叠溶洞。
(1) 单层溶洞处理:如果判定地基之下为单层溶洞时, 应该考虑对洞体进行加固处理, 前提是断定溶洞之上的地基不能满足承重需要或者存在较大的其它不确定因素。
(2) 重叠溶洞处理:重叠溶洞的结构和状态稳定性较之单层溶洞都要复杂, 因此其处理技术也相应的复杂和多样, 应有针对性地选择使用以下技术或方法:
1) 相对比较经济的一种处理方法是避开溶洞位置, 即适当调整柱与柱之间的距离和总体的平面设计布局已达到灵活规避的目的。
2) 第一种方法相对经济, 但会受到具体规划制约, 考虑用嵌岩灌注桩穿过溶洞洞顶的方法达到目的。
4.2 土洞处理方法
土洞对火山岩地区地面上建筑物的破坏在很大范围内要强得多。因此有必要防止或处理该情况的发生。在此介绍填垫法和加固法两种主要处理方法:
(1) 填垫法:此种方法适用于埋藏较浅且顶部稳定性相对不差的土洞。在洞的最底部, 考虑用岩石物质填埋, 目的是建造接近天然的反滤构造。
(2) 加固法:面对距离地面较深或比较深的土洞, 则应该考虑采用密钻灌浆法。根据土洞周围含水量等因素来选择具体的加固材料。
4.3 塌陷处理方法
在火山岩地形地区, 地面出现塌陷是司空见惯的事情, 我们可以考虑选择采用以下几种处理方式:
(1) 换填法:挖出洞中的松软土壤, 用砂质或岩石类材料重新填充, 最后覆盖粘性土壤并夯实表面。
(2) 跨越法:如果坑洞体积容量巨大, 或者重新填充的方法行不通的时候, 我们可以考虑采用跨越法。
(3) 强夯法:在10至40米的高度让10~20吨的夯锤做自由落体运动, 以对地面造成强有力冲击, 达到对土体有效夯实的目的。
(4) 灌注法:通过钻孔通道, 将合适的浆状材料灌入低下, 尽可能把所有的裂隙、岩石通道或者塌陷充实。
4.4 地基基础遇到地下水产生渗漏和突水问题时的处理方法
(1) 对地基突水的处理, 一般采用疏导的方法把地下水引入到基础外侧的边沟里或者基础中心的排水沟中; (2) 堵住落水洞、裂隙、岩溶管道等;用粘土直接进行铺盖;对地下水流出的地方修建截水墙;在落水洞四周围修建围墙;如果修建的建筑物所处位置邻近当地的水库或水坝, 可以把地下水直接引入水库或水坝, 让其流人下游。
5 基础处理的比选
5.1 冲孔灌注桩:
如果溶洞数量较多但是单个洞体体积容量比较小, 面对此种情况, 我们应该考虑用桩打穿多层洞顶的方法。为了安全的保障, 应该在做好探查工作, 具体方法是做桩前, 利用相关设备探清洞内状况, 之后用冲击钻穿至符合设计要求的层数。
5.2 钻孔桩:
如果地表崎岖不平、地下有独立岩石或桩体质量较大, 可以考虑使用钻孔桩。此种技术受力明显, 穿成的孔直径大, 因此操作起来非常便利。钻孔桩的优点是:能简单利索地穿透夹层, 能穿过独立岩石。但是使用的过程中也应该注意:不应该把这种技术用在浅层底层中存在没有充分发育的熔岩的基层中。
5.3 预应力管桩:
如果面对地表下存在淤泥、土洞或洞体与地下河流联通的状况, 可以考虑采用预应力管桩, 因为此种方法在应用过程中不会受到上述因素的影响, 这种方法的优点是在观察压力时非常直观和便利, 因为在压桩机上设计有可以观察压力数值的压力表, 非但是也存在一个显著的缺点, 即在土壤岩石相对薄弱的地方较为容易发生断桩的麻烦发生。
5.4 群桩:
如果面对地表面情况相对复杂、岩溶上部覆盖一定厚度的砂质层时, 那么上述各种方式都会失去其应有的效用, 因此任务质量难以保证。而群桩法, 可以保证桩体有效性、安全保障度和作业顺利进行的条件下, 有效、稳定、快速地解决这类复杂的地质状态。其优点是:群桩的端头并不一定要求固定在复杂的地表上, 其方法很简单并且相当可靠, 只要在端头覆盖的地面的压力泡可以有效分布在地表表面并且存有坚固的下卧层结构, 群桩法就能有效规避复杂多变的熔岩表面对桩基形成的的破坏。群桩法有诸多解决问题的方法, 其中静压预制管桩是相对较为有效和可靠的方式之一, 其应用越来越广泛。
6 结论
岩溶地基工程勘察和处理条件复杂, 需要在施工过程中实地检验、补充, 在勘察资料不符时及时进行的补充勘察, 是工程勘察的一个重要阶段。对这一个阶段要重视岩溶地区, 对重要建筑采用一桩一孔或一柱一孔进行施工勘察。勘察工作应该做到认真细致, 定性准确, 采用各种方法和理论进行分析计算, 建立符合客观实际的岩土模型并求得相应的岩土工程参数, 进而作出有针对性的处理。
摘要：贵州以碳酸盐岩喀斯特岩溶地貌为主, 岩溶的出现对建筑会产生稳定性方面的影响, 地基基础处理不当使建筑物失稳, 造成经济损失和危害。本文就岩溶地区工程勘察所遇到的各类地基问题以及实际处理措施作一些分析, 以期待今后对岩溶地区工程勘察起指导作用。
关键词：岩溶地区,工程勘察,地基,分析处理
参考文献
[1]罗坤等.隐伏岩溶场地建筑工程勘察实践[J].城市勘测, 2007 (05) .
[2]周立峰等.浅谈非岩溶地区岩质地基的施工勘察[J].浙江能源, 2007 (01) .
公路路基岩溶勘察及处理方法 篇11
摘 要：文章以滇中产业聚集区（新区）哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）工程地质勘察及老320国道（大板桥段）升级改造工程空港一施工标段工程地质勘察为例，研究了物探、钻探手段在岩溶勘察中的综合应用，并且根据滇中产业聚集区（新区）哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）施工图设计道路设计说明及哨关路溶洞处理专家咨询组意见，对路基岩溶处理方案的选择提供了可靠的依据。
关键词：岩溶勘察；物探；钻探；岩溶；路基
中图分类号：U213.1 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）32-0162-02
本文主要阐述如何运用物探及钻探方法在滇中产业聚集区（新区）哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）及老320国道（大板桥段）升级改造工程空港一施工标段工程中对路基岩溶的勘察及根据勘察成果提出的处理方法。
1 工程地质条件及场地稳定性评价
哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）路线区地处牛拦江流域与螳螂江流域分水岭地带，区内及附近广布碳酸盐岩，除路线起点部分地段属山前冲洪积平原地貌外，总体属溶蚀低山丘陵及岩溶垅岗洼地地貌。本标段起点部分地段为第四系下更新统冲洪积土，以褐灰色卵（砾）石土、黏土夹卵（砾）石为主，本次勘察未揭穿，最大揭示深度60.9 m；其余段落全线表面大面积覆盖第四系红黏土，不均，最厚可达12.4 m。下伏泥盆系中统海口组白云质灰岩、角砾状灰岩，岩溶作用较强烈，岩溶漏斗、地下溶洞时有分布，透水及富水性强，岩溶地下水埋藏较深，旱、雨季水位变幅较大。完整岩体力学强度高，稳定性好，而岩溶洞穴发育地段，在诱发条件（上部荷载、水位大幅下降等）可发生岩溶地面塌陷，危害极大。
当公路路基、隧道岩溶地基具备下列条件之一时为稳定地基。
①当地形平缓时，基础置于微风化硬质岩石上，近旁为延伸较大裂缝宽度小于1 m的竖向裂隙和落水洞。
②基础底面下土层的厚度大于地基压缩层厚度，且不具备形成土洞的条件。
③基础底面下土层的厚度小于地基压缩层厚度，但洞内为密实的沉积物充填而又无被水冲蚀的可能。
④基础尺寸大于溶洞平面尺寸，且有足够的支承长度。
⑤微风化硬质岩石中，顶板厚跨比接近0.5或大于0.5。
据本次勘察成果，沿线地层分布较稳定，场地属稳定地基，可进行工程建设。
老320国道（大板桥段）升级改造工程空港一施工标段地处牛拦江流域与螳螂江流域分水岭地带，区内及附近广布碳酸盐岩，总体属溶丘洼地地貌，本标段表面大面积覆盖第四系红粘土，厚度一般1.2～18.5 m，局部钻孔未揭穿，红粘土具弱膨胀潜势。下伏二叠系下统阳新组茅口段灰岩及角砾状灰岩，岩溶作用较强烈，地表岩溶漏斗、落水洞及地下溶洞、溶隙发育，透水、富水性强，岩溶地下水埋藏较深，旱、雨季水位变幅较大。完整岩体力学强度高，稳定性好，而岩溶洞穴发育地段，在诱发条件（上部荷载、水位大幅下降等）可发生岩溶地面塌陷，危害极大。
3 路基岩溶勘察及实例分析
在哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）及老320国道（大板桥段）升级改造工程空港一施工标段勘察中，主要采用了物探、钻探等方法对沿线路基岩溶发育情况进行了勘察。
首先通过物探确定岩溶发育区，再通过钻探来进一步证实物探成果。具体介绍如下。
3.1 测线布设
沿路基设计路线中的左幅路面、右幅路面与人行道的分界线各布置一条测线，即左线和右线，沿左线与右线的中间位置布置一条中线，探测深度不小于20 m，为满足探测深度的要求，测线起始点与终点分别延伸75 m，为保证测线探测成果底部的连续性，先后二次测量需重复150 m。
3.2 一般路基段（含一般填方、一般路堑）钻孔布设
结合其他工点构造物布置。左右两侧各布置一条勘探线，单侧勘探孔间距100 m。勘探孔孔深不少于5 m，同时需穿透红黏土进入下卧基岩不少于2 m。遇岩溶发育地区布设横向物探线。对物探异常点进行加密布置验证孔。
在哨关路这次勘察中，运用了综合勘察技术，下面以MZK3+593～MZK4+220段進行说明：
按里程由小到大，MZK3+593～MZK4+220段可供参考的钻孔有ZK2608、ZK2610、ZK2615、ZK2620、ZK2624、ZK2626、ZK26
29，其中较近的钻孔ZK2608距离测线约4 m，以上述钻孔资料作为参考，对高密度电法成果进行地质解释。
结合钻孔资料，由视电阻率反演成果可见，此段整体电阻率值表现较高，其灰岩完整性、稳定性均较好，其中破碎中风化层中见有二处岩溶发育带。
4 岩溶处理方法
根据哨关路滇中产业聚集区（新区）哨关路工程一标段（MZK0+973.032～MZK7+100.000）施工图设计道路设计说明中的特殊路基设计方案如下。
4.1 溶洞地基处理
根据详勘资料分析结果表明，项目区域内溶洞相对发育，有发生地面塌陷的可能性，对路基稳定性有直接的影响，故需进行工程治理措施。
4.1.1 开挖换填法
对埋深较浅、洞径小、顶板薄或岩层破碎的溶洞，采用开挖后用片石回填加固处理设计，回填完毕后施工路基，片石以不侵占路床为限。关于处理范围和产生的工程量建议设计单位采取动态设计，根据现场不同的情况动态完善方案
4.1.2 压力注浆法
压力注浆是将浆液通过压浆泵注浆管注入岩土层中，以填充、渗透和挤密等方式，驱走岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，硬化后将岩土胶结成一个整体，形成一个强大的、抗渗性高和稳定性良好的新的岩土体。另外注浆体的压力注入，可在基岩面封堵岩溶开口洞隙，防止地下水位升障潜蚀发生土洞，从而使岩溶地基得到加固。
注浆钻孔选择采用地质钻机或高压旋喷钻机钻孔到设计深度。一般以土层或强风化岩层作为注浆持力层时可采用高压旋喷钻机直接钻孔，若以中风化以上岩层作为注浆持力层时需先采用地质钻机钻至终孔。
注浆孔采用φ110 mm钻孔，注浆采用42.5級普通硅酸盐水泥，浆液采用纯水泥浆，遇到溶洞时在浆液中加入砂子，砂子最大粒径不超过2.0 mm，含泥量不大于3%，有机物含量不大于3%，浆液采用水灰比为1：1～0.5：1，建议配合比（重量比）为水泥：砂：水=1：0.8：1，实际施工时应按检测中心试验结果为准，砂浆标号不低于M7.5。注浆压力控制在0.6～1.2 MPa之间，当注入率不大于0.4 L/min 时继续灌注30 min 或不大于1L/min 时，继续灌注60 min，注浆可以结束。
4.1.3 封孔采用压力灌浆封孔法
①由于大部分溶洞顶板组成为白云质灰岩，经重型设备夯击后对溶洞原始结构破坏较大而产生一系列不可预估的次生问题，且项目原始地面起伏较大，可能存在孤石、石笋等不利因素，因此咨询组认为本项目强夯方案实施难度较大，中间过程质量难以控制，不推荐采用强夯方案。
②针对大型溶洞，必须结合现场情况，采用动态设计，确定溶洞范围后在完善设计方案，对于一般溶洞处理，原则同意设计单位提出的采用开挖换填及注浆处理两个常规方案，但是关于处理范围和产生的工程量建议设计单位采取动态设计，根据现场不同的情况动态完善方案；
③针对注浆处理，注浆孔间距控制在2～4 m，根据实际情况，先以4 m间距控制布桩，探明溶洞准确范围，在根据现场注浆后浆液的扩散情况调整注浆孔间距，建议参照周边其他项目的处理情况，最小注浆间距控制为2 m；
④关于溶洞填充材料：
其一，一般溶洞采用水泥砂浆；
其二， 个别溶洞填充物较密难以压浆时，可采用纯水泥浆注浆；
其三，若揭示大型空洞型溶洞，可考虑人工挖孔后灌注水泥混凝土、填充片块石或增加工程结构等措施，纳入动态设计；
⑤溶洞深度一般处理原则：
其一，对于洞径小于4 m的溶洞，埋深大于9 m时可不处理；
其二，对于洞径小于6 m的溶洞，埋深大于12 m时可不处理。
⑥关于稳定性分析方面，厚跨比（完整顶板）小于0.8为不稳定；厚高比（破碎顶板）小于5为不稳定。
4.2 溶洞处理方案
具体溶洞处理方案可根据以上原则，结合填挖高度、位置等因素确定是否需要处理，及处理范围，具体的处理方案必须根据现场的实际情况，纳入动态设计，不断完善相关方案，保证道路结构稳定。
对于上述岩溶地基处理后效果的检验方法主要采用的钻探取芯检验，目前哨关路及昆明老320国道采取的就是该种方法，检验的效果还是很不错的，而且昆明老320国道采取上述岩溶处理方法后的道路已经有通车的段落，未发现有质量上问题出现。这也验证了上述公路路基岩溶处理方法的正确性。
针对综合管廊的侧壁、坑底发现岩溶时，对于坑底溶洞宽度不超过管廊宽度且洞深在管廊基础底标高下1 m以内的根据现场溶洞大小处理，一般直接注射混凝土处理，对于溶洞宽度超过管廊宽度且洞深在基础底标高2 m以内采取毛石加混凝土回填处理。在综合管廊侧壁边上发现溶洞时根据路基处理溶洞原则处理。
参考文献：
[1] JTG D63-2007，公路桥涵地基与基础设计规范[S].
岩溶强发育场地地基工程要点 篇12
岩溶地基是指以碳酸类岩石为地基持力层, 且岩体中存在岩溶现象, 这些可溶性岩石受水的溶解作用和伴随的机械作用形成诸如石芽、溶沟、溶槽、溶洞等地貌的地基。岩溶现象具有三大特点:一是发育的不均匀性;二是形态的复杂性;三是分布的隐蔽性。
贵州某水泥厂的场地就具有上述特点。前期地质勘察报告显示, 钻孔见洞隙率为53%, 属于岩溶强发育场地。一桩一孔超前钻结果也充分证实了该场地岩溶十分发育, 其中生料库钻孔见洞隙率达61%。水泥库等车间的天然地基开挖后, 岩面状如石林, 相邻几米远的高差可达6~7m, 汽轮机房车间开挖后岩层出现悬崖状, 这些都增加了设计施工难度。因此必须充分把握岩溶场地地基工程的特点并采取针对性措施。
2 勘察布孔原则
由于岩溶地基具有起伏不平、相邻岩面高差大的特点, 按一般场地的要求布孔难以查明其岩面埋深状况。该水泥厂石灰石预均化库中心地沟、窑中、汽轮机房等车间的地基开挖就说明了这一点。从地质报告得知, 这些车间的基岩面较浅, 设计地基基础采用天然地基, 持力层为基岩。但地基开挖后, 岩面埋深与地基报告严重不符。石灰石预均化库中心地沟超挖7m, 窑墩超挖5m, 汽轮机房半数基础超挖6m, 给基础施工带来了很大的难度及费用增加, 甚至还要修改设计。造成这种状况的主要原因还是布孔太少, 无法查明复杂的岩溶地貌。因此, 岩溶强发育地基的勘察布孔应区别于一般场地地基布孔, 建议按以下原则:
(1) 钻探孔应沿基础轴线布置, 重大车间一柱至少一孔。
(2) 窑墩、辊磨等较大面积的基础, 建议布置4~5孔。
(3) 筒仓环基等条形基础, 孔距宜控制在6m左右。
(4) 桩基应进行超前钻施工, 一桩至少一孔。当桩径大于1.2m时, 可视岩溶发育复杂程度适当加孔。
(5) 当发现可能存在较大溶洞时, 应在周边补孔, 以查明溶洞的形态特征。
3 天然地基与桩基的选择
当选择岩溶地基作为天然地基持力层时, 应谨慎对待。因为少量的钻探孔提供的基岩埋深难以反映整个车间基岩面全貌, 尤其当基础面积较大时, 这种岩面落差变化更加显著, 给天然地基基础施工带来较大困难。建议必要时增加钻探孔, 以查明岩面的分布特征, 当查明岩面落差较大、埋置偏深时, 应进行天然地基与桩基的方案比较。
4 桩基设计与施工中需注意的问题
4.1 施工前桩长的确定
施工前桩长一般按照超前钻孔的结果确定, 但应特别注意避免“一孔之见”, 要综合相邻钻孔的持力岩层深度, 尽量控制相邻桩底的高差在一倍桩间距范围内。在悬崖处时, 桩端扩散角内应均为连续稳定岩体, 必要时补孔, 以保证桩外有一定厚度的岩体。
值得注意的是, 超前钻布孔方案应随着超前钻施工进程进行调整。当已经完成的超前钻孔结果显示有悬崖、溶洞等情况时, 应在其周围补做超前钻孔, 查明悬崖、溶洞的具体状况。
4.2 短桩的设计措施
岩面高低起伏、落差很大, 岩面至承台底面的距离也就大小不一, 距离小的就形成了短桩。研究表明, 同一承台下, 桩长不同, 受力不同, 差别很大。短桩由于刚度大, 受力更加复杂, 承受更大的剪力等。由于短桩是天然形成的, 很难通过改变岩面来增加桩长, 所以设计中应采取增加桩基配筋的方法来提高短桩的结构附加承载能力。
4.3 施工中桩长的调整
由于桩径远大于超前钻孔直径, 因此超前钻的结果还不能完全反映桩径及周围岩石的情况。当出现桩端遇到裂隙或遇到严重倾斜岩层、溶洞减少或增加等情况, 除需要调整施工方法外, 还要对桩的长度进行调整。
桩长的调整, 不论是加长还是缩短, 都是以桩基施工纪录为新的依据, 所以, 应充分分析超前钻结果及桩基施工纪录, 并作出新的判断。为安全起见, 一般采用保守的原则, 增加桩端入岩深度或其他位置的桩周与岩石有一定长度的嵌岩段, 将桩周与岩石的摩阻力作为安全储备。
4.4 施工中的问题与处理