巖溶地基處理方法

1、巖溶地基處理方法 1 巖溶地基處理的一般原則 (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)采取防止地下水排泄通道堵截造成動水壓力對基坑底板、

2、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)符合下列要求： 1) 樁(墩)以下相當(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； 2) 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； 3) 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。 按照巖溶地基處理的一般原則，對巖溶水的處理宜采取的原則。A、堵截；B、疏導(dǎo); C、排干；D、降水；答案：B 【例題31】按照巖溶地

3、基處理的一般原則，當(dāng)采用樁基時，宜優(yōu)先采用A、大直徑嵌 巖樁；B、中小型灌注樁；C、CFG樁、D、水泥土樁；答案： A 2 巖溶的處理 (1) 地基不均性的處理：參見地基處理有關(guān)部分的敘述。 (2) 洞隙塌滑不穩(wěn)定的處理 1) 結(jié)構(gòu)措施關(guān)于總平面布置及豎向設(shè)計等方面的建筑措施，可參照“場地宏觀 評價”的有關(guān)內(nèi)容。在結(jié)構(gòu)措施中，應(yīng)選用有利于與上部結(jié)構(gòu)共同工作，并 可適應(yīng)小范圍塌落變位、整體性好的基礎(chǔ)形式，如配筋的十字交叉條基、筏 基、箱基等，同時采取必要的結(jié)構(gòu)加強措施，如磚石結(jié)構(gòu)加強圈梁設(shè)置、單 層廠房基礎(chǔ)梁與柱連成整體，并加強柱間支撐系統(tǒng)等。當(dāng)洞隙深大，而兩側(cè) 有可靠巖體時，可采用跨越結(jié)構(gòu)，根

4、據(jù)荷載及跨度，可選用調(diào)整柱距，有足 夠支承的梁、板、拱及懸挑等方式。 【例題 32】在巖溶洞隙塌滑不穩(wěn)定的處理時，下列屬于結(jié)構(gòu)措施的是A、 應(yīng)選用有利于與上部結(jié)構(gòu)共同工作，并可適應(yīng)小范圍塌落變位、整體性好的基礎(chǔ) 形式；B、可采用跨越結(jié)構(gòu)，選用調(diào)整柱距，有足夠支承的梁、板、拱及懸挑等 方式；C、從巖溶對建筑穩(wěn)定性和適宜性出發(fā)，在總平面布局上，使各類安全等 級建筑物的布置與巖溶發(fā)育程度分區(qū)相適應(yīng)；D、場地上主要建筑物的位置盡量 避開巖溶發(fā)育強烈地段，宜選擇在非可溶巖分布的地段上；答案：A、 B 2) 地基基礎(chǔ)措施當(dāng)條件允許時，盡量采用淺基，充分利用上覆性能較好的土層 為持力層或使基底與洞體間保留相

5、當(dāng)厚度的完好巖體。當(dāng)以巖石作持力層時， 局部加深基礎(chǔ)，通過鉆孔灌注樁或墩穿過單個洞體，使基礎(chǔ)荷載傳遞到下部完好 的巖體上。對已外露的淺埋洞隙，可采用挖填置換，清理洞隙后以碎石或混凝 土回填。當(dāng)洞體深度較大，而兩側(cè)巖體完好，可挖填至一定深度，回填體斷面呈 倒梯形，對有地下水活動的洞體，應(yīng)回填反濾層并留有水流排泄之通道。當(dāng)頂 板薄、跨度大時，可在洞底設(shè)置附加支撐以減少洞跨，也可加固洞頂，用漿砌塊 石嵌補洞頂巖體及洞隙邊坡。當(dāng)洞體開口較小，開挖清理困難時，可用灌漿填 塞，灌填材料視要求而定，可選用砂石砂漿或混凝土，也可用小壓力灌漿法加固 基底下一定厚度的溶隙及破碎巖體。 3）水的整治對水的處理應(yīng)貫徹

6、宜疏勿堵的原 則，對地表水做好有組織的排水，對地下水以疏導(dǎo)為主，即使堵也應(yīng)留有出路， 設(shè)置反濾層以減少淘蝕。 3 土洞地表塌陷的處理 （1）地表水形成的土洞它的形成 和發(fā)展往往與人類活動有關(guān)，如排水不暢，水流集中下滲所致。應(yīng)認(rèn)真做好地面 水截留、防滲、補滲，杜絕水流入建筑區(qū)。對已形成之土洞，可采用挖填配合梁 板跨越處理。 （2）地下水形成的土洞 1）淺埋土洞：洞體淺，其底部往往有松軟土， 當(dāng)?shù)叵滤桓邥r，其厚度可能較大。全部清除困難時，可在余土上拋石夯實，其 上做反濾層。由于殘留土的變形及地下水的活動，處理后?？稍侔l(fā)生，故而其上 還得做梁板，據(jù)廣西地區(qū)經(jīng)驗，每邊支承長度不小于1.01.5m。2

7、）深埋土洞：清 除填土困難較大，廣西地區(qū)的經(jīng)驗可采用鉆孔灌砂（或壓力灌注細(xì)石混凝土 ）與梁 板跨越聯(lián)合處理。 貴州有些工程， 在巖面上用爆破樁頭以堵塞土洞與巖溶的通道， 其上回填砂或黏土。 3）人工降水形成的土洞，由人工降水形成的土洞與塌陷，可 在極短時間內(nèi)成群出現(xiàn)，工程措施原則應(yīng)是觀測和預(yù)防。一旦發(fā)生即使處理了， 由于并未停止水動力條件的改變，仍可再生。如何確定塌陷區(qū)的位置以確定建筑 安全距離，目前尚研究得不夠，有些僅對場地選擇，?。ㄅ牛┧c位置及取水方案 提出一些防治意見。選擇在地勢較高的地段及地下水靜動水位均低于基巖面的 地段進(jìn)行建筑。 場地應(yīng)與取 （排）水點中心有一定距離。塌陷范圍小于

8、抽水井的降落漏斗，據(jù)已 有資料，大面積降水時，塌陷范圍約在降落漏斗中心的 0.30.7 直徑范圍之內(nèi)。 合理控制取 （排）水工程的水位降深值，據(jù)某工程資料，塌陷區(qū)邊緣地下水降深 值大于2.0m，塌陷范圍 與水位降深s和滲透系數(shù)k之乘積有較好的相關(guān)關(guān)系。 例如sk=40m2/d時，=300m ; sk=160m2/d時，=600m。塌陷區(qū)內(nèi)不宜把土層 作為基礎(chǔ)持力層，一般多采用柱 （墩）基。廣東某工程采用鋼桁架代替排架，金屬 掛板代替圍護(hù)墻，盡量減輕結(jié)構(gòu)自重，并能承受20m范圍的塌陷變形。 【例題 33】在巖溶地區(qū)的建筑場地，當(dāng)采用大直徑嵌巖樁時，勘探點進(jìn)入洞底的 深度為A、不小于樁徑的3倍且不

9、小于5m； B、不小于樁徑的3倍且不小于7m； C、不小于樁徑的5倍且不小于3m ; D、不小于洞徑的3倍且不小于8m ;答案： A 3 巖溶地基處理方案 由于地基復(fù)雜，普遍存在土洞、溶洞，因此該樓采用一柱一樁的形式，要求樁端置于穩(wěn)定完整的微風(fēng) 化基巖上。 a. 在每個樁孔上鉆進(jìn)13個超前鉆孔，鉆孔深度進(jìn)入穩(wěn)定持力層不小于5m。主要目的：查明每個樁 孔的地層結(jié)構(gòu)及分布特征；查明土洞、溶洞分布及大小、規(guī)模、連通程度、充填情況；查明強風(fēng)化層厚度， 溶洞頂板厚度；查明穩(wěn)定持力層的準(zhǔn)確頂面標(biāo)高及其標(biāo)準(zhǔn)承載力；初步判定地下水類型、大小及流向。 b. 根據(jù)超前鉆孔資料及建筑荷載進(jìn)行樁的選型設(shè)計。當(dāng)樁孔下無

10、溶洞或厚層強風(fēng)化帶時，采用人工挖 孔樁處理地基，人工挖孔樁要求進(jìn)入穩(wěn)定微風(fēng)化巖石不得小于0.5m，對于起伏較大的持力層面，可打成30cm 寬的臺階；當(dāng)樁孔下有溶洞或厚層強風(fēng)化帶時，采用大直徑?jīng)_孔灌注樁處理地基。要求該樁穿過溶洞、土 洞或厚層強風(fēng)化帶，進(jìn)入穩(wěn)定持力層不小于一倍樁徑。 c. 關(guān)于地下水在樁基施工過程中對周圍環(huán)境的影響。沖孔灌注樁，采用泥漿護(hù)壁，水下灌注，無需抽 取地下水， 避免了深層巖溶裂隙水的抽取導(dǎo)致周圍建筑物的變形；人工挖孔樁部分，毫無疑問要抽地下水。 前階段工作中由于抽取地下水把相鄰的電影院、圖書館拉裂，兩邊道路下沉，導(dǎo)致地下水管道破裂。因此， 為了使施工中不再出現(xiàn)上述情況，

11、必須采取調(diào)整施工程序等措施，控制抽取地下水，科學(xué)、合理地組織施 工，嚴(yán)格監(jiān)測周圍建筑物裂縫發(fā)展動向。 4 地基處理施工 施工分為兩個部分，即沖孔灌注樁和人工挖孔灌注樁。 4.1 沖孔灌注樁施工 該施工主要難點為如何在具有多層溶洞的巖溶區(qū)成孔，如何堵住泥漿滲漏及砼流失，如何保證沖孔進(jìn) 尺及清除孔底沉渣。 每當(dāng)打穿一層溶洞時， 經(jīng)常出現(xiàn)如下情況：a孔內(nèi)泥漿迅速流失，因巖溶水系與義昌江聯(lián)通， 兩臺3PN 泵供水也無法使孔內(nèi)滿上來，出現(xiàn)地面孔口塌陷，產(chǎn)生一大漏斗，不僅不能施工，而且經(jīng)常危及鉆孔及人 身安全，有時連鉆機撤出的時間都沒有；b.溶洞或裂隙水流入孔內(nèi)，破壞泥漿，泥漿比重減少或變成清水， 孔底出

12、現(xiàn)厚層沉渣，無法反漿，更不能進(jìn)尺，使工程無法進(jìn)行。 針對上述情況， 采取了相應(yīng)的解決方法： 向孔內(nèi)回填大量粘土， 目的是堵漏， 同時也寤鞒煽住 ?br 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，操作方法同上。 當(dāng)再次打穿下一層溶洞發(fā)生漏漿時，重復(fù)上述工作，直到完成一個樁孔為止，見圖3。 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，同時在灌注砼 時，不會出現(xiàn)大量超灌。 如63#樁具有一定的代表性，樁徑 1.6m，樁長21m，上覆土層厚5.5m，其下為多層分布的溶洞，遇大 小溶洞 4 個，發(fā)生強漏漿 6 次，為堵漏造漿共用 318 包

13、水泥，直接用于堵漏費 8600 元。 經(jīng)比較，上述方法是最經(jīng)濟、最有效的施工方法。與之相比，在此場地也曾采用鉆孔灌注樁，鉆孔直 徑500mm，結(jié)果是1）因泥漿流失過大，無法補足泥漿； 2）長期鉆進(jìn)，出現(xiàn)大面積地面塌陷； 3）孔底難清除 沉渣；4）砼灌入量無法控制。在僅鉆成的兩個孔中，孔底幾米厚度沉渣無法清除，其中一孔12h灌入幾十 立方砼，不知流向何處。 （略） 圖 3 堵漏示意 4.2 挖孔樁施工 對于人工挖孔樁，按常理是最簡單的施工方法。由于該地層含有大量地下水，抽取地下水已危及周圍 建筑物的安全。如何達(dá)到最經(jīng)濟最安全的施工成為第一難點。經(jīng)認(rèn)真分析，充分了解該地基的工程地質(zhì)條 件及水文地質(zhì)

14、條件與周圍建筑的聯(lián)系，并對建筑物已開裂的原因進(jìn)行了細(xì)致的分析。 抽取大量地下水是導(dǎo)致周圍房屋開裂、 地基下沉的最主要原因， 如要對基坑周圍進(jìn)行全面的帷幕防滲， 耗資巨大，同時巖石裂隙水未必能堵住。最后采用了不增加投資的方案，只對施工程序進(jìn)行了調(diào)整。 通過施工程序調(diào)整，設(shè)法改變水的滲透路徑；分散施工，不能成片連續(xù)開挖，每隔35個樁孔開挖一 個；先施工水量較小的樁孔，如果發(fā)現(xiàn)水量較大的樁孔，停止抽水，不再向下施工，嚴(yán)格控制抽取地下水 量；每挖成一個樁孔，驗收后立即灌注砼，堵住水的部分滲透路徑；嚴(yán)格監(jiān)控周圍圍建筑物的裂縫。 事實證明，按上述原則要求進(jìn)行施工，順利、安全地完成了施工任務(wù)，保證了周圍建筑

15、物的安全，如 果不按此程序施工，會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。例如，當(dāng)時現(xiàn)場為了進(jìn)度，同時開挖4孔，同時抽水，結(jié)果 4h 后 觀測發(fā)現(xiàn)周圍建筑物裂縫加大，石膏斷裂。緊急停工后再按程序施工沒有出現(xiàn)這種情況，施工安全順利。 再次證明經(jīng)過施工程序的控制，安全施工可以得到保證。 5 結(jié)束語 1）巖溶地基處理有很大的難度和復(fù)雜性。需因地制宜地設(shè)計和選擇施工方法。 2）巖溶地基采用沖孔與挖孔相結(jié)合的辦法進(jìn)行處理，既經(jīng)濟，又避免了許多難以解決的問題，諸如抽 取大量地下水，引起周圍建筑物的下沉開裂，人工挖孔難以穿過多層溶洞等問題。 3）沖孔樁處理復(fù)雜巖溶地基行之有效，有較大的可靠性。 4）采用袋裝粘土及水泥填堵溶洞及防滲

16、堵漏，行之有效，且最為經(jīng)濟，同時保證成樁質(zhì)量，避免大規(guī) 模超灌砼。 5）在進(jìn)行嚴(yán)格的施工管理條件下，調(diào)整施工程序，嚴(yán)格控制抽取地下水量，只要施工程序合理，完全 可以無需無論采取何種方法處理，在施工中均不應(yīng)堵塞巖溶水的出路。2.無論路基基底還是路基上方的巖 溶泉或冒水洞，承包人應(yīng)采取疏導(dǎo)引離路基的排水方法進(jìn)行排水，并保證路床范圍的土石方不受浸潤，不 因溫差作用而使水汽上升，聚積在路面基層下。3.對于路塹邊坡上危及路基穩(wěn)定的干溶洞，可采用干砌片 石或槳砌片堵塞；對于路基基底或擋土墻基底的干溶洞，當(dāng)洞口不大，深度較淺時，可回填夯實；對于洞 徑大而淺的干溶洞，全部清除洞內(nèi)充填物后，換填片石混凝土。4.

17、對埋藏較淺、頂板破碎的溶洞，應(yīng)清除 覆土，炸開頂板，分層回填碎石、土石混合物等，回填時應(yīng)遵循上細(xì)下粗的原則，當(dāng)回填接近地面500mm 時，應(yīng)逐層夯實至地面。 5.無論何種方法處理巖溶洞，均應(yīng)報監(jiān)理工程師并經(jīng)檢查認(rèn)可，否則應(yīng)挖除重新處理，所需費用由承包人 負(fù)擔(dān)。s 問題的提出vBR膨脹土是指粘粒成份主要由強條水性礦物質(zhì)組成，并且具 有顯著脹縮性的粘性土。在我省陜南地區(qū)分布較為廣泛。在安康生物科技工業(yè)園區(qū)道路施工圖設(shè)計中，通 過對該地區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘測，發(fā)現(xiàn)該地區(qū)出露的地層主要為膨脹土，該土具有吸水膨脹.失水收縮并往復(fù)變形 的性質(zhì)，對路基的破壞作用不可低估，并且構(gòu)成的破壞是不易修復(fù)的。為了保證道路在較

18、長時間內(nèi)路基的 穩(wěn)定和路面的平整度，達(dá)到安全.舒適行車的目的，必須解決因膨脹土而造成的一系列工程問題。所以，膨 脹土的處理是本工程的重要課題。 二膨脹土的物理性質(zhì)及力學(xué)性質(zhì)分析 膨 脹土按粘土礦物分類，可以歸納為兩大類：一類以蒙脫石為主，另一類以伊力土和高嶺土為主。蒙脫石粘 土在含水量增加時出現(xiàn)膨脹，而伊力土和高嶺土則發(fā)生有限的膨脹，引起膨脹土發(fā)生變化的條件，分析概 述如下：vBR 1.含水量膨脹土具有很高的膨脹潛勢，這與它含水量的大小 及變化有關(guān)。如果其含水量保持不變，vBR則不會有體積變化。在工程施工中，建造在含水量 保持不變的粘土上的構(gòu)造物不會遭受由膨脹而引起的破壞。當(dāng)粘土的含水量發(fā)生變

19、化，立即就會產(chǎn)生垂直 和水平兩個方向的體積膨脹。含水量的輕微變化，僅1%s 2%的量值，就足以引起有害的膨脹。在安康地 區(qū)，膨脹土對人們的危害較大，建造在膨脹土上的地板，在雨季來臨時，土中含水量增加引起的地板翹起 開裂屢見不鮮。一般來講，很干的粘土表示有危險。這類粘土能吸收很多的水，其結(jié)果是 對結(jié)構(gòu)物發(fā)生破壞性膨脹。反之，比較潮濕的粘土，由于大部分膨脹已經(jīng)完成，進(jìn)一步膨脹將不會很大。 但應(yīng)注意的是，潮濕的粘土，在水位下降或其它的條件變化時，可能變干，顯示的收縮性也不可低估。 vBR 2 .干容 重vBR粘土的干容重與其天然含水量是息息相關(guān)的，干容重是膨脹 土的另一重要指標(biāo)。Y =18.0KN/

20、msup3;的粘土，通常顯示很高的膨脹潛勢。在安康地區(qū)，人們對這 種土的評語是“硬的象石頭”。這表明著粘土將不可避免地出現(xiàn)膨脹問題。vBR 3.力學(xué)性質(zhì) 在工程地質(zhì)中，這種粘土的膨脹現(xiàn)象很普遍，我們通過土工實驗，得出粘土的力學(xué)指標(biāo)， 以供土質(zhì)力學(xué)上的計算。通常對膨脹土的力學(xué)分析，主要是對其膨脹潛勢和膨脹壓力的研究后得出的。 I .膨脹潛勢膨脹潛勢：簡單的講，就是在室內(nèi)按AASHO標(biāo)準(zhǔn)壓密實驗， 把試樣在最佳含水量時壓密到最大容重后，使有側(cè)限的試樣在一定的附加荷載下，浸水后測定的膨脹百分 率。膨脹率可以用來預(yù)測結(jié)構(gòu)物的最大潛在的膨脹量。膨脹量的大小主要取決于環(huán)境條件，如潤濕程度.潤 濕的持續(xù)時間

21、和水分的轉(zhuǎn)移方式等。因此，在工程施工中，改造膨脹土周圍的環(huán)境條件，是解決膨脹土工 程問題的一個出發(fā)點。 II .膨脹力膨脹力，也就是膨脹壓力。通俗的講，就 是試樣膨脹到最大限度以后，再加荷載直到回復(fù)到其初始體積為止所需的壓力。對某種給定的粘土來說， 其膨脹壓力是常數(shù)，它僅隨干容重而變化。因此，膨脹力可以方便的用作衡量粘土的膨脹特性的一種尺度。 對于未擾動的粘土來講，干容重是土的原位特征。所以在原位干容重時土的膨脹壓力可以直接用來論述膨 脹特性。vBR 4. 土工實驗vBR為了全面的了解膨脹土的物理及力學(xué)特性，指導(dǎo)安 康生物科技工業(yè)園區(qū)道路路基的施工設(shè)計，特對該地區(qū)進(jìn)行了地質(zhì)勘察，并進(jìn)行了一系列

22、土工實驗。從實 驗的數(shù)據(jù)中可以發(fā)現(xiàn)含水量.干容重等外部及內(nèi)部因素對膨脹土所產(chǎn)生的力學(xué)變化。土工實驗報 告 表一 試驗編號 土樣編號鉆孔 取土深度（m）含水量3 %天然容重y KN/msup3; 干容重Y KN/m孔隙比e孔隙度n%塑性指數(shù)Ip%液性指數(shù)IL壓縮系數(shù)aMpa壓縮模量 EMpavBR 383 I 1 1.0 25.7 19.4 15.5 0.739 42.5 17.7 0.04 0.15 11.8384 I 2 2.0 29.0 18.1 14.0 0.921 47.9 17.5 0.25 0.43 4.5385 I 3 3.0 23.8 19.0 15.4 0.746 42.8

23、17.5 0 0.20 8.9386 I 4 4.3 26.1 18.6 14.8 0.818 45.0 18.1 0.03 0.13 14.3387 I 5 6.0 25.6 19.1 15.2 0.765 43.3 18.1 0.01 0.26 6.9388 I 6 8.0 21.5 20.4 16.8 0.601 37.5 16.9 0 0.09 17.4 土工實驗報告表二 試驗編號 土 樣編號鉆孔 取土深度（m）各級壓力下的膨脹率S e0 5 e50 5 e100 5 e200%自由膨脹率S ef%膨脹力 PeKpa 收縮系數(shù)入 n 383 I 1 1.0 -0.78 -0.09 0.

24、57 1.54 64 56 0.48384 I 2 2.0 -0.27 1.27 2.05 3.33 56 8 0.46385 I 3 3.0 -2.96 0.00 0.58 1.00 46 50 0.35 386 I4 4.3 -10.80 - 5.80 - 3.01 - 0.42 70 218 0.37387 I 5 6.0 -2.15 0.67 1.25 1.78 69 31 0.47vBR 388 I 6 8.0 -3.90 -0.67 0.10 0.60 63 94 0.49 綜上所述，膨 脹土的變化除了土的膨脹與收縮特性這兩個內(nèi)在的因素外，壓力與含水量的變化則是兩個非常重要的外在 因素。準(zhǔn)確地了解膨脹土的特性及變化的條件，就有可能估計到建造在這個地基上的路基及構(gòu)造物將會產(chǎn) 生怎樣的變形，從而采取相應(yīng)的地基處理措施。vBR 三膨脹土路基處理 在對 安康生物科技工業(yè)