岩溶区岩土工程勘察中的问题研究邱光星

岩溶区岩土工程勘察中的问题研究邱光星

福建岩土工程勘察研究院有限公司福建福州350108 

摘要:岩溶,又称喀斯特,是指以石灰岩、白云岩等可溶性岩石在水的作用下发生溶解溶蚀的现象,在水力作用下形成一系列的洞穴、裂隙等地质构造。岩溶作用破坏了岩层的完整性,导致岩体的强度下降,影响地基承载力。在岩溶地区的工程项目建设首先要做好的工作就是进行工程地质勘察。

关键词:岩溶区施工;岩土工程;勘察工作

1岩溶的定义及分布 

具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称称为岩溶地貌,又称喀斯特地貌。水对可溶性岩石所进行的作用,统称为喀斯特作用,它以溶蚀作用为主,还包括流水的冲蚀、潜蚀,以及坍陷等机械侵蚀过程。 

喀斯特地貌分布在世界各地的可溶性岩石地区。我国广西、云南和贵州等省(区)岩溶地貌广泛分布,在实际的勘察工作中,岩溶是较常见的地质现象。因此了解岩溶地区岩溶的勘察特点,并研究如何采用各种勘察手段和方法对岩溶发育条件及各种岩溶洞隙的位置、规模、埋深等特性是有必要的。

2岩溶地区工程地质常见的勘察方法

(1)工程地质调查与测绘往往结合物探手段,是勘察工作第一步,调查内容包括溶洞的分布、形态和发育规律,岩面起伏、形态和覆盖层厚度,地下水赋存条件、水位变化和运动规律,岩溶发育与地貌、构造、岩性、地下水的关系,土洞和塌陷的分布、形态和发育规律以及成因,是从宏观上把握岩溶发育的分布和特点。

(2)物探在查明大范围的区域岩溶发育和深部岩溶的分布规律方面有重要作用。目前,对岩溶地区常用的物探方法有地震面波,地质雷达,微重力法,地震折射波,地震反射波,电阻率成像,电磁法,电阻率法,地震层析成像技术等。

(3)钻探适用范围极广,对于复杂岩溶,必须通过钻探探明岩溶类型、充填物、边界,并进行必要的水量、水压测试。除此之外,还可以采用井下电视、钻孔摄影等与钻探相结合的方式进而全面了解地质情况。

(4)当需查明断层、岩组分界、洞隙和土洞形态、岩溶塌陷等情况时,可布置适当的探槽或探井这些传统勘探手段。

(5)原位测试技术对测定溶洞和土洞中充填物、岩溶塌陷堆积物的工程地质性质和地基土承载力有很好的效果。

3勘察工作量布置

岩溶地区勘察之前,应充分收集拟建场地周边的工程地质资料,了解当地治理岩溶、土洞和塌陷的经验。在布置工作量时应注意各规程规范中的要求,采取合理的勘察方案。在岩溶地区勘察工作量布置应注意以下几方面的问题: 

3.1拟建建筑基础型式 

了解拟建建筑荷载大小,应针对拟采用的基础型式布置勘探点。当条件复杂时每个独立基础均应布置勘探点。当采用一柱一桩基础时应逐柱布置勘探孔,单独基础按预估基础底面积A确定,A小于等于2㎡时布1个孔,A大于2㎡时布2个孔。针对岩溶强发育地段,单独基础按预估基础底面积A确定。A大于2㎡,对采用机械成孔桩基应在上述钻孔基础上增加不宜少于2个钻孔;条形基础应6m布一个孔。 

3.2岩溶发育程度的影响 

a.如果场地岩溶发育,为查明溶洞发育形态、位置、规模及埋深,需增加钻孔,以便于今后能合理的选择地基持力层及提出最佳的地基处理方案。原则上表生溶洞不加孔,溶洞大于50cm时,增加必要钻孔以查明岩溶形态在水平及垂直方向上的发育规律。加孔数量应根据拟建筑物上部荷载、顶板厚度、溶洞有无充填物的情况等因素来确定,一般圈定溶洞增加钻孔2~4个,圈孔间距1.0~1.5m,孔深一般需达到钻遇溶洞的主孔深度。

b.溶洞顶板可能利用作地基持力层时,为判定顶板的厚度连续性是否能够满足设计要求,应在基础范围内增加钻孔2~4个。

c.遇深溶槽或串珠状溶洞,拟采取混凝土梁、板跨越,需查找稳定支点时,在与建筑物轴线平行及垂直方向上增加钻孔2~4个。

3.3勘察工作的布置应方法多样化和过程动态化 

由于地下岩溶的发育有隐蔽性、多样性和空间位置变化大的特点,在进行工作量布置时应注意采用多种手段相结合的方法。对于埋藏较浅的覆盖型及裸露型岩溶地基,可以适当采用井探、槽探等方法查明浅部岩溶洞隙的形态。对于埋藏型岩溶地基,如果出现岩溶发育较严重的场地,应根据实际情况,增加岩土测试、静探、物探等手段,进一步查明裂隙及隐蔽土洞等的埋藏位置。同时勘探点深度也应根据实际情况适当增减,以满足基础设计和稳定性验算的需要。

4勘察报告编写

岩溶地区勘察报告的编写重点是对岩溶的岩土工程评价。岩溶评价可分为建筑区场地稳定性评价与地基范围内个体岩溶形态评价两部分,建筑区场地稳定性评价即在较大范围内,按岩溶发育强度在平面上区划出对建筑稳定性不同影响的分区,作为场地选择、建筑总平面布置的依据。而对地基稳定分析所及深度内,单个岩溶形态(主要指洞隙空间)的稳定评价可分为定性和半定量两种方法,当前使用较广的仍然是以定性的方法为主。

4.1场地宏观评价 

在岩溶场地宏观分区评价时,可参照岩溶的基本特征与规律,考虑下列各点:  1)场地上主要建筑物的位置尽量避开岩溶发育强烈地段。2)从岩溶对建筑稳定性和适宜性出发,在总平面布局上,使各类安全等级建筑物的布置与岩溶发育程度分区相适应。3)当地形条件受限或生产工艺流程必须在稳定性条件较差的地段布置建筑物时,宜使建筑长轴方向与岩溶发育带方向垂直或斜交,以减少工程处理工作面。4)场地地坪设计标高的确定,有条件时宜使建筑物基底与某一水平岩溶洞隙带之间保持一定距离,或使其能在土石方施工时被开挖揭露。5)避开岩溶水位高又是集中流动的地带,避免基础及地下构筑物拦堵地下水的正常流泄,尤其是场地为狭长的沟谷和近似封闭的洼地时,更要充分估计水的季节性动态变化的不良影响。  

4.2岩溶地基的定性评价  

定性评价是一种经验的比拟方法,简便易行,但在使用中又具有明显的随意性,评价结果往往是因人而异,但若能据影响稳定评价的各项因素进行充分地综合分析,并能在勘察与工程实践中不断验证修订,仍可得出中肯的正确结论。因此勘察期间收集当地治理岩溶、土洞和塌陷经验是非常有效和必要的手段。以下是从规范及资料中摘抄整理的定性评价方法,可供参考:  

4.2.1根据洞隙的各项边界条件,参考影响洞体稳定诸因素综合分析,做出评价。 

4.2.2按被评价洞隙的条件,与当地相同条件的已有成功与失败工程实例进行比拟评价。  

5施工中应注意的岩土工程问题

岩溶发育地区勘察报告应提出当采用大直径嵌岩桩时,尚应进行专门的桩基施工勘察。施工勘察工作量应根据地基设计和施工要求进行布置。勘探深度不应小于嵌岩桩底面以下桩径的3倍并不小于5m,当相邻桩底的基岩面起伏较大时应适当加深。在人工挖孔桩中,采用钎探是较经济、有效的勘探方法。

对于岩溶强发育区,桩基施工时可能出现岩溶填充物涌出,产生流泥,开挖难度大、浇筑混凝土超方等问题,基础施工前应做好预案措施;另外桩基施工时可能遇至地下水,开挖难度大,基础施工应采取抽排水措施;

若采用机械成孔,勘察人员无法下至孔底检查持力层,单一钻孔无法对孔底情况进行控制,施工时应加强验槽工作,施工前岩洞强发育区应进行补充施工勘察;

结束语

岩溶地区的工程地质勘察是一项复杂的工作,需要工作人员依据实际情况运用相应的勘探方法来实现对岩溶地区地质状况的有效勘察。在实际的工作中,我们要灵活地运用各种勘探方法,应用过程中选择合理的勘察方法,对项目工程的地质情况进行详细的勘探,对项目所在地的整体工程地质做出正确的评估,为建设项目的后期设计施工提供保障。

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