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岩溶复杂地质地基处理技术研究

2015-07-13 125 0

随着国民经济建设的步伐的加快，我国城市建设规模得到不断的扩大，许多建筑工程不可避免要在一些地质条件复杂的地区进行施工，特别是岩溶地质，这对工程质量安全的要求也有所提高。岩溶是水对可溶性岩石进行化学溶蚀、流水冲蚀、崩塌等机械作用下形成的各种特殊地貌，它的地基承载力及稳定性较低，容易发生溶洞顶板坍塌引起地基突然陷落、土洞发育导致地面塌陷和软土分布引起的地基不均匀沉降等问题，若建筑工程在施工过程中没有对这些复杂地基进行合理的处理，不仅会影响到工程的整体质量安全，而且也容易造成安全事故的发生，带来严重的安全问题和不良后果。因此，岩溶地区的地质勘查和基础沉降分析就显得十分重要了。
　　1 工程概况
　　某综合楼，地上9层，总建筑面积14552.22m2，建筑物总高度45.50m（包括屋面板），本工程±0.000相当于绝对标高40.500m，室外地坪标高-0.300m。根据岩土工程勘察报告，基础设计成十字交叉条形基础，基底面积1251m2。同时根据旁边商业楼的场地岩土工程勘察报告发现商业楼下伏地层炭质页岩中可能存在采煤巷道，为了保证本建筑物的稳定性和安全性，2012年3月进行了勘察报告，发现场地右边倾斜部分，在黏土层和石灰岩中风化层之间的炭质页岩中，存在土洞及岩溶裂隙破碎带，且土洞及岩溶裂隙破碎带周边存在软～可塑粉质黏土层。根据勘察报告，本工程场地土自上而下分布情况
　　2 地基处理办法
　　根据勘察报告，最终发现场地右边倾斜部分，在黏土层和石灰岩中风化层之间的炭质页岩中，存在土洞及岩溶裂隙破碎带，且土洞及岩溶裂隙破碎带周边存在软～可塑粉质黏土层（见图1），其中土洞上覆土层较厚，洞顶距基础底部约有13.00m，洞深1.2～3m，洞内由软～可塑粉质黏土填充。
　　在土洞及岩溶裂隙破碎带钻探时孔内漏水严重，且有掉钻现象。虽然土洞洞顶离条形基础底部较深，但上部荷载大，基础埋置在-3.600m标高，仍在影响范围之内，且土洞发育很快，土洞不断发展将导致地面塌陷造成严重危害；土洞及岩溶裂隙破碎带周边的软～弱可塑粉质黏土层形成软弱下卧层将引起不均匀沉降，因此需对它们进行处理。根据本工程情况，决定对土洞及岩溶裂隙破碎带采用人工挖孔桩进行地基处理，由于在现场人工挖孔桩施工过程中接近土洞时，地下水突涌，难以继续施工，最后决定改为冲击钻孔灌注桩。对土洞及岩溶裂隙破碎带周边软～可塑粉质土层采用高压喷射法进行地基处理。
　　冲击钻孔灌注桩采用C25混凝土，桩身直径1200mm，桩穿越软～可塑粉质黏土层，进入持力层即③石灰岩中风化层，且≥1d（d为桩径）。同时采用泥浆循环进行清孔排渣。高压喷射注浆采用32.5级普通硅酸盐水泥，水泥浆液的水灰比为1.0，采用双管旋喷，高压水泥浆的压力应>20MPa。
　　3 沉降计算及不均匀沉降控制
　　根据工程地质资料，通过PKPM软件的JCCAD模块进行柱下十字交叉条形基础左边部分沉降计算，考虑基础自身刚度和上部结构刚度的影响，进行上部结构、基础和地基共同作用分析，采用柔性沉降中的刚度沉降法进行计算。沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验取为0.2；计算得到基础平均沉降21.5mm，相邻两柱沉降差与柱距的比值的最大值为3.8/8000=0.000475，可见根据岩土工程勘察报告的地质条件情况，设计采用了十字交叉条形基础，基础平均沉降和不均匀沉降都很小，建筑物是安全稳定的。基础布置及部分沉降根据十字交叉条形基础沉降数据，基础左边水平布置部分的沉降值取其平均值21.5mm。
　　3.2 土洞及岩溶裂隙破碎带区的沉降分析
　　由于桩穿越土洞和岩溶裂隙破碎带，直接进入石灰岩中风化层，成为嵌岩桩。将导致此部分沉降量大大减小，为了控制基础两边的不均匀沉降，决定在桩顶设500mm厚的碎石褥垫层。假设荷载完全由桩承担，则此部分的沉降量为：
　　S=S1+S2+S3
　　式中：S1为褥垫层压缩量；S2为指桩身压缩量；S3是指桩端下卧土层的压缩量。
　　褥垫层弹性模量取40MPa，则压缩量S1
　　桩的弹性模量采用E=0.75Ec，其中Ec是C25混凝土的弹性模量。
　　E=0.75Ec=0.75×2.80×104=2.1×104N/mm2
　　参考补勘报告资料，假设荷载完全由桩承担，则桩身平均压缩量S2：
　　桩端下卧土层压缩量S3大都采用分层总和法计算。因为本工程中桩端已深入持力层石灰岩中风化层≥d=1200mm，可以知道桩端下卧土层的压缩量可不计，
　　与基础左边水平布置部分21.5mm的沉降量相比，两边沉降差比较大，且土洞及岩溶裂隙破碎带区形状不规则。故决定对右边倾斜部分软～可塑粉质土层区的地基进一步加固处理，然后再在基础两边设置后浇带。
　　4 结语
　　通过探讨岩溶复杂地质地基处理技术，笔者总结出以下几点结论：①本工程对岩溶地区的地基处理采取的方法是合理的，经济效益较为明显；②冲击钻孔灌注桩和高压喷射法可以有效保证建筑物场地和地基的稳定性，减小不均匀沉降；③采取了加褥垫层和设置后浇带相结合的方法，可以控制好基础两边的不均匀沉降，并降低工程的造价；④基础沉降的计算方法对局部存有土洞、岩溶裂隙破碎带的岩溶地基有一定的参考价值，但假定了很多条件，沉降计算结果不是十分精确。
　　参考文献：
　　[1]袁凌云.岩溶复杂地区地基处理的探讨[J].价值工程.2012年第22期
　　[2]张俊桥.地基基础不均匀沉降的处理措施研究[J].城市建设理论研究.2012年第26期

对岩土工程勘察与地基设计若干问题的认识

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