岩溶区溶洞及土洞对建筑地基影响的研究

2015-07-21 1409 0

  一、前言

  根据相关调查资料显示,我国可溶性碳酸盐岩的分布占据了我国土地面积的三分之一,为岩溶创造了一个良好的发育条件,贵州、云南以及广西等多个地区均为具有代表性的岩溶分布区域,尤其是广西,主要表现为桂林地区的岩溶区为我国典型的岩溶区。岩溶区中的溶洞与土洞,实质上就是岩溶地基形成过程中逐渐呈现的一种特殊地质状况,由溶洞与土洞共同组成的岩溶地基,经常会造成地基塌陷与不均匀沉降以及承载力不足等一系列变形破坏问题,如果不对其进行及时、有效的处理,会对建筑物的安全性造成严重影响,导致坍塌事故的发生,对于人民群众的生命财产安全构成威胁。因此,应当充分重视岩溶区溶洞及土洞对建筑地基造成的影响,采取合理的措施对溶洞、土洞地基进行处理。

  二、岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

  1、岩溶区溶洞对建筑地基的影响

  处于独立状态的基础底面以下地层的厚度超过3倍基础底面宽度的时候,且在应用过程中不具备土洞形成条件,如基础位于落水洞近旁与宽度低于1m的竖向熔蚀裂隙地段,可以忽略溶洞对建筑地基稳定性造成的硬性。当基础底面与溶洞顶板之间的上层厚度低于相关规定标准的时候,应当根据岩溶水活动、洞内充填状况、岩土强度与结构、顶板形状以及洞体大小等一系列因素,对洞体的稳定性进行分析。如果地质条件与以下其中一种情况相符,那么可以忽略溶洞对建筑物地基稳定性造成的影响:①微风化硬质可溶性岩石中,洞体顶板的厚度大于洞跨;②洞体比较小,溶洞的平面尺寸低于基础尺寸,并且具有十分充足的支承长度;③沉积物在溶洞中堆积密实,溶洞的承载力超过150KPa,并且不可能被水冲蚀。

  2、岩溶区土洞对建筑地基的影响

  土洞,主要在岩溶区覆盖层中发育,岩溶发育过程中的一系列因素对于土洞的产生、发展具有十分重要的影响,例如:地质构造、岩溶等。在出现地表塌陷或者土洞的地段上,在一些隐状极严重必然会产生洞隙等一系列岩溶水通道。岩溶区土洞对于建筑地基产生的影响远远超过熔岩,主要在于土洞埋藏深度比较浅,大多数土洞均埋藏于建筑地基压缩层中,还有一些埋藏在持力层中,而且土洞顶板强度比较低。上覆土层抗压强度在低于基岩强度的情况下,土洞发育过程中往往会因为顶板无法承受自重发生塌陷状况。土洞的分布密度比较大,在一些地段上呈现密集分布状态,发育较快;因为覆盖土层受到的水侵蚀作用要远远超过岩基,所以,自然条件下,土洞的发展速度非常快,尤其是因为人工抽水对该区域中的地下水动力条件引起的变化,地表土层在较短的时间内便会产生塌陷状况。

  三、岩溶区溶洞及土洞处理的工程实际案例分析

  1、工程概况

  某一工厂为了扩大生产面积开展扩建工程,厂址在岩溶地区,厂房的构造为为钢筋混凝土框架、排解结构,厂房周边的附属建筑主要为砖混结构。厂房在基础设计方面,主要为独立的基础,埋深-5m,持力层主要为白云岩、石灰岩组成,基岩中厚层,具备的强度较大,抗压强度>3000KPa,在基岩上覆盖碎石、红粘土等,覆盖厚度控制在1m-5m范围内。

  2、该扩建工程地质问题

  该扩建工程在进行地质勘察的过程中,共设置了80个钻孔,根据钻孔资料显示,溶洞的数量比较多,而且溶洞的大小分布呈现不均匀状态,规模比较大。通过地质勘察发现,该工程中溶洞内堆满了淤泥质粘土,还有一些大小不同的多层水平溶洞,洞间顶板的厚度大约在1.2m-2.5m范围内,所有溶洞都在桩基基础底面标准高度以下范围内,对于厂房地基稳定性造成的影响非常大。在对地基进行开挖的过程中,发现一些大小不同的溶沟、溶槽,还有一些高低不一致的石芽,将软塑状态粘土与可塑状态粘土分布在岩面与沟、槽上在岩面、沟以及槽中,可能引发地基局部探险、地面变形,对建筑物的正常使用、安全性造成严重影响。

  3、岩溶区溶洞及土洞的处理原则

  3.1一些重要的建筑物,应当尽量避开岩溶发育较为强烈的区域。

  3.2建筑地基中含有岩盐、石膏等一系列易熔岩的时候,应当充分考虑溶蚀继续作用产生的不良影响。

  3.3对岩溶水进行处理的时候,应当遵循疏导原则。

  3.4对于稳定性较差的岩溶洞隙,应当将重点放在地基的处理上,并且根据岩洞洞隙的埋深、大小以及形态,采用调整柱距、洞底支撑、梁板跨越、清爆换填以及浅层楔状填塞等一系列方法进行处理。

  3.5地下水排泄通道出现堵塞状况之后,动水压力会对道路、地坪以及基坑底板产生不良影响,涌水、泄水均会对环境造成一定影响,应当对其采取合理的解决措施。

  4、综合处理岩溶区溶洞及土洞的方法

  通过分析与研究岩溶区溶洞及土洞具备的一系列特征,结合工程实际状况,制定并实行以下处理方案:

  4.1对于一些比较浅的溶沟、溶槽以及溶洞,应当将溶沟、溶槽以及溶洞中堆积的填土清除,清理完成之后采用C10素混凝土在溶沟、溶槽以及溶洞中进行填充。

  4.2对于一些比较深的溶沟、溶槽以及溶洞,应当在溶沟、溶槽以及溶洞的下部位置对块石进行抛填,在上部与中部填充碎石,并且设置反滤层,尽量将上部打凿成一个倒喇叭形斜面,填充主要选取C10素混凝土,厚度至少要高于上部宽度的1/2,而且不能低于500mm。③对于坡度、石芽比较陡的基岩,应当对其较为突出的部分进行截除处理,将基底应力的分布控制在合理范围内,减少回填量。基础在碰到陡岩的时候,主要按照每阶水平距离为500mm对坡上放阶进行处理。④对于深度比较深,面积比较大的溶洞,应当转变上部原设计中的独立基础,将其转换为横向条形基础梁,抬起柱基,采用倒梁法对基础梁截面进行计算,将其确定为1800×3500。施工过程中的构造处理:对跨越洞口的两侧进行修凿,将其打凿为倒喇叭形,并且在上面浇灌C10混凝土,其厚度应大于800mm,还要确保条基底部的接触面处于一个较为均匀的状态。⑤对于压缩层范围内只有一些局部位置露出基岩,绝大多数部分为土层的地基,主要采用褥垫对其进行处理,将石芽打掉,然后根据地基变形协调原则,在石芽与基础之间做一个粗砂作褥垫层,厚度为500mm。

  四、结语

  该建筑工程建设过程中存在的岩溶问题,经过灵活处理之后,满足了建筑工程设计、施工的标准与要求,降低了岩溶区溶洞及土洞对建筑地基造成的影响;充分表明,合理处理岩溶区溶洞及土洞问题的重要性。同时,想要降低岩溶区溶洞及土洞对建筑地基造成的影响,应当根据建筑地基与溶洞、土洞的具体状况,制定相应的解决策略,采取合理的解决措施,以此确保建筑地基的稳定性。

  参考文献:

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  [2]鲍道亮,罗均宇,刘冬梅.覆盖型岩溶区岩溶土洞的分布及地基处理方法[J].龙岩学院学报,2011(05).

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  [4]宁业辉.溶洞对盾构隧道地基稳定性及承载力的影响研究[D].中南大学,2013.

  [5]安江龙.岩溶区大直径桩侧溶洞对其竖向承载特性影响的数值模拟分析[D].长安大学,2013.
 

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