巖溶復(fù)雜地區(qū)地基處理的探討
2016-10-21
貴州省處于西南云貴高原，其獨(dú)有的喀斯特地貌享譽(yù)全球，在這個(gè)美麗的地方，對(duì)于工程來(lái)說(shuō)它給造成的困難可不小，巖溶問(wèn)題就是一個(gè)。巖溶是由石灰?guī)r，泥灰?guī)r等可溶性巖石長(zhǎng)期受水的化學(xué)溶蝕和機(jī)械作用而形成的。基巖內(nèi)有溶洞存在，在附加荷載或振動(dòng)作用下，會(huì)使地基變形塌陷，對(duì)建筑來(lái)說(shuō)是一個(gè)不小的隱患。本文結(jié)合工程實(shí)際，依據(jù)工程的地質(zhì)情況、場(chǎng)地的特征，針對(duì)不同的地基基礎(chǔ)來(lái)采用不同的方法處理該巖溶地基，并做了相應(yīng)的探討。
1 地質(zhì)勘探的任務(wù)及目的
勘探的目的是為設(shè)計(jì)和施工提供工程地質(zhì)依據(jù)。首先要弄清建筑場(chǎng)地和地基施工地區(qū)的地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造特征、巖溶發(fā)育情況。然后對(duì)已產(chǎn)生的和潛在的巖溶問(wèn)題的發(fā)展趨勢(shì)及其成因、控制因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，并提出相應(yīng)的控制、消除、治理和保護(hù)的措施與建議。避免或減少損失，提高設(shè)計(jì)和施工的質(zhì)量。
勘探的任務(wù)是按照工程建筑所處的不同勘察階段的要求，正確的反映工程地質(zhì)條件，查明不良工程地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害，精心勘察，進(jìn)行分析，提出資料完整，評(píng)價(jià)正確的勘察報(bào)告。工程地質(zhì)勘察的具體任務(wù)有：①查明建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，對(duì)場(chǎng)地的適宜性和穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)。②查明工程范圍巖土休的分布、性狀和地下水活動(dòng)條件。③分析、研究工程中存在的巖土工程問(wèn)題，并做出評(píng)價(jià)結(jié)論。④預(yù)測(cè)工程施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，提出防治措施和整治建議。
2 巖溶地區(qū)地基處理的主要原則措施
由于巖溶地質(zhì)的不良特殊性構(gòu)成的巖溶地基常常會(huì)引起地基承載力不足、不均勻沉降、地基滑動(dòng)和塌陷等不良情況。因此，如果當(dāng)?shù)鼗u(píng)價(jià)不能滿足穩(wěn)定性的要求時(shí)，就需要對(duì)地基進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚砹?。通常?duì)地基穩(wěn)定性有影響的巖溶洞隙，應(yīng)根據(jù)它的大小、位置、埋深、圍巖穩(wěn)定性和水文地質(zhì)條件綜合分析，按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007-2002）采取下列處理措施：①對(duì)洞口較小的洞隙，宜采用鑲補(bǔ)、嵌塞與跨蓋等方法處理；②對(duì)洞口較大的洞隙，宜采用梁、板和拱等結(jié)構(gòu)跨越，跨越結(jié)構(gòu)應(yīng)有可靠的支承面，梁式結(jié)構(gòu)在巖石上支承長(zhǎng)度應(yīng)大于梁高的1.5倍，也可采用漿砌塊石等堵塞措施；③對(duì)于圍巖不穩(wěn)定、風(fēng)化裂隙破碎的巖體，可采用灌漿加固和清爆填塞等措施；④對(duì)規(guī)模較大的間隙，可采用洞底支撐或調(diào)整柱距等方法處理。
3 巖溶地區(qū)常用的地基處理方法
3.1 紅黏土地基處理 紅粘土是碳酸鹽巖石經(jīng)風(fēng)化殘積或坡積形成的粘土，它是顏色有紅、黃和褐色。礦物成分主要為高嶺石，并含一定量的蒙脫石和石英顆粒等，含水率為10％左右，孔隙比為0.5～0.7，干容重為16～17kN/m3，塑性指數(shù)為11～16。但是隨隧洞開(kāi)挖其含水率不斷增加，一般為15％～22％，甚至有的洞段土體含水率達(dá)到塑限，天然壓縮系數(shù)a1-2=0.09-0.1 MPa-1，飽和壓縮系數(shù)a1-2-0.1～0.15 MPa-1，自由膨脹率為5％～20％。從上述物理性質(zhì)指標(biāo)判別N2紅粘土為低至中偏低壓縮性、非膨脹性土。從微觀角度來(lái)說(shuō)，紅黏土的物理力學(xué)性質(zhì)與一般黏土是不相同的，它具有力學(xué)性質(zhì)好、強(qiáng)度高、中低壓縮性等特點(diǎn)，適合做地基的填料，但其高塑性、高含水率、高孔隙比、密度低、壓實(shí)性差等不良物理性質(zhì)以及具有脹縮性的水理性特征，使之在用做地基填料時(shí)，容易造成土體裂隙發(fā)育和強(qiáng)度衰減，使土體的完整性和穩(wěn)定性下降，嚴(yán)重影響地基的穩(wěn)定性和正常使用。近年來(lái)，越來(lái)越多的高等級(jí)公路和鐵路通過(guò)紅黏土分布區(qū)等不良地段，給路堤的填筑帶來(lái)許多困難。為了降低建設(shè)投資，保護(hù)耕地，實(shí)踐中常利用紅黏土作為路基填料，因而研究紅黏土地基的處理方法具有重要意義。紅黏土地基的處理方法主要有換土法、夯實(shí)法和土性改良法等，分述如下。
?、賶|層置換法。它是通過(guò)挖出地基中一定范圍內(nèi)的土后，換以砂、石等材料、并分層夯實(shí)，必要時(shí)設(shè)置通氣排水管，以作為基礎(chǔ)的持力層的地基處理方法，是傳統(tǒng)的淺層處理地基的方法。多使用于土層較薄的地段，對(duì)于土層較厚是效果就不明顯了。若土層較厚時(shí)，則應(yīng)該將該部分的厚土挖去一些，然后用砂石類(lèi)的土來(lái)填充，要注意的是墊層的寬度應(yīng)大于地基的寬度。
?、趶?qiáng)夯法。又稱(chēng)動(dòng)力固結(jié)法，顧名思義是強(qiáng)制的施工方式，一般適用于處理砂土、碎石土、與黏性土等地基。一般用重錘或碾壓機(jī)械擊實(shí)或碾壓地基。對(duì)高飽和度的粉土和黏性土的地基可在夯坑內(nèi)回填石塊和碎石，使地基達(dá)到最佳的壓密狀態(tài)。對(duì)于膨脹性的地基來(lái)說(shuō)，此法需謹(jǐn)慎，施工前應(yīng)進(jìn)行試夯，以便確定符合實(shí)際的夯擊遍數(shù)，因?yàn)榕蛎浶缘牡鼗S著施工次數(shù)的增多，會(huì)使它的膨脹壓力增大，這會(huì)對(duì)整個(gè)構(gòu)筑物產(chǎn)生不利的影響。所以這個(gè)“度”得掌握，方法可采用靜力觸探和旁壓儀等原位試驗(yàn)或室內(nèi)試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)。
?、弁列愿牧挤?。它是利用深層攪拌機(jī)械在軟弱地基內(nèi)，在鉆井時(shí)往軟土中噴射漿液或霧狀粉體，同時(shí)又借助于攪拌機(jī)械旋轉(zhuǎn)攪拌，使噴入軟土中的漿液或粉體與軟土充分結(jié)合在一起，形成抗具有整體性和穩(wěn)定性的樁柱體。就紅粘土的某些不良特征而言，可以通過(guò)改變土壤的物理力學(xué)性質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)。首先，石灰、粉煤灰穩(wěn)定處理。將石灰或粉煤灰和該土結(jié)合，讓二者得以發(fā)生反應(yīng)，從而達(dá)到改變土壤的物理力學(xué)性質(zhì)。這樣一來(lái)，水分子就不易與土顆粒結(jié)合，自然水就分離，達(dá)到固結(jié)的效果。其次，水泥穩(wěn)定處理。其原理主要是水泥與土中水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。之后形成的化合物相互作用形成較硬的水泥石，達(dá)到提高粗顆粒的效果，從而改善土的工程性質(zhì)。
?、懿牧霞庸谭āＭㄟ^(guò)在紅粘土地基中分層鋪設(shè)土工格網(wǎng)，充分利用土工格網(wǎng)與紅粘土填料間的相互的作用特點(diǎn)，增大紅粘土抗壓強(qiáng)度，較少外界因素的不良影響，使之不易變形，從而達(dá)到穩(wěn)定地基的目的。在施工時(shí)做好一層土工格后要其上下各鋪一層砂，以增大界面摩擦，防止直接填料對(duì)土工格引起的直接破壞，同時(shí)還要提供地基排水通道，使其加快固結(jié)。
