地質土洞怎麼怎麼處理
1. 施工單位在施工中遇到有土洞可以提出什麼處理意見
拆除平整還是加以利用,一般都會上報甲方,畢竟可能會超出計劃外的情內況。
一般甲方在做容前期地勘和場地了解的時候應該注意到的,且應該有應對或者考慮的方案,這實際上是甲方應該最先了解的,除非是隱藏難見的地洞,如果面積不大、不是原防空洞且在設計標高下,那多數會採用填埋;如果在設計標高上就選擇拆掉就可以了。
2. 打樁時遇到岩洞怎麼辦
填上回填石。回填到岩洞的上方。這樣再慢慢打。不放回填石的話就會卡錘,比較險。
灰岩地區因其地質條件復雜,如土洞、岩溶(溶洞、溶溝、溶槽)、構造帶(斷層、裂隙)發育,地下水豐富甚至有地下暗河通道等,嚴重影響樁基礎的選型和施工質量及安全。尤其是大型建築物的基礎,如果對岩土工程條件認識不足,在施工中多次更改樁型,就會造成嚴重的質量安全隱患和經濟損失。本文通過對深圳灰岩地區多個深基礎施工成敗經驗的分析,提出一些經驗性意見。
1、岩土工程地質狀況
1.1 地層分布
灰岩地區地層大致分布有:a。人工填土層(Qml);b。沖洪積層:分布有粉質粘土、粉土、砂、礫等。呈軟塑至可塑狀態,孔隙潛水量大,滲透性能好;c.殘積層(Q。』),由灰岩風化殘積而成、一般為濕—飽和,流塑至可塑狀態,與基岩的接觸帶部分由於潛水影響呈流塑狀態;d,岩層:為灰岩(大理岩)、斷層、裂隙、岩溶發育,基岩面溶溝溶槽等溶蝕現象嚴重。
1.2 岩溶發育特徵
灰岩地區的岩溶發育具有一定的規律,普遍表現為:
(1)自上而下,由強變弱;基岩面上分布著溶溝、溶槽,淺部基岩岩溶發育較強,有的甚至呈串珠狀自上而下分布,深部為古老溶洞,分布較少、暗河為古老溶洞連通而成。
(2)淺部溶洞充填物多,深部充填物少:充填物呈全充填一半充填一無充填,一般呈流塑—軟塑狀態:
(3)構造裂隙發育,地下水活動頻繁地方溶洞較發育。
1.3 地下水特徵
灰岩地區地—F—水按其賊存介質可分為三種類型,即a。賦存於沖洪積及殘積層的孔隙水,滲透性強3b。賦存於下伏溶洞、溶蝕裂隙及暗河中的岩溶裂隙水,連通性好,水量豐富;c。賦存於構造斷裂帶中的裂隙水,連通性強。
2、對基礎的影響及應採取的措施
1.1 對持力層的影響及措施
由於灰岩地區沖洪積、殘積層滲透性能好,在孔隙水豐富的情況下,土層的強度和深基坑的支護將大受影響,降水措施也易影響周邊建築的安全,同時土洞發育也會嚴重影響土層的穩定性,因此,在地下潛水豐富、土洞較發育的灰岩地區,不易採用天然基礎。由於岩溶的發育,若樁基礎落在溶洞頂部、當頂板厚度達不到設計要求時,就容易造成嚴重的質量隱患。因此,在灰岩地區,必須要在詳細的地質、水文、物探資料的基礎上,選擇合理的基礎形式。對於樁基礎,要進行一樁一孔的超前鑽探措施,以查明樁底以上的岩溶發育情況,選擇合理安全的樁底標高;至於深基礎降水措施?則必須先充分了解其水文地質條件,並論證降水方案的可行性,建議採用帳幕封閉式降水。
2.2 對樁基礎施工的影響及措施
2.2.1 人工挖孔樁基礎
該基礎形式由於具有易於進行持力層鑒別和孔底沉渣控制,樁底易做擴大頭以增加單樁承載力,施工工期短,造價低等優點,一直被廣泛採用,但在灰岩地區施工則存在以下困難:
(1)第四系的沖洪積層及殘積層在富含孔隙水的情況下易形成流砂、流泥、涌水,嚴重影響開挖和護壁,盲目開工易造成質量隱患和影響施工安全。
(2)岩溶水、裂隙水易形成涌水。
(3)岩溶內呈流塑—軟塑狀態的泥質、沙質充填物嚴重影響護壁的穩定性和開挖施工的安全;
(4)由於地下水流通性能好,在混凝土澆搗過程中孔內水量大易引致水灰比變化或砂漿流失,造成樁身鬆散、離析等問題。
若採用人工挖孔樁,可採取以下措施:
(1)進行詳細的地質和水文勘察,充分了解施工區的岩溶分布情況及地下水的分布情況如流向、流量、水位等。
(2)採取有效的降水措施。降水成功與否是灰岩地區能否採用人工挖孔樁的先決條件,因在地下水豐富的灰岩地區,降水非常困難,不易採用人工挖孔樁。
(3)採用鋼套管護壁用於防止流砂、流泥和涌水:
(4)在孔內地下水大的情況下,採用水下灌注等措施:
2.2.2 鑽孔灌注樁
大直徑鑽孔灌注樁有工程進度快、可採用反循環大口徑、不受地下水影響、施工安全可靠等優點。但在灰岩地區施工存在以下困難:
(1)軟弱地層(流塑—軟塑狀態的凝泥層及富含地下水的殘積層)易引起塌孔。
(2)岩溶內施工易卡鑽、掉鑽,同時岩溶內護壁困難,易造成混凝土流失;
(3)灰岩(大理岩)問硬度入嵌岩以及穿透岩容頂板教困難;
(4)鑽進施工巾、鑽孔易沿路溝、溶槽的基岩面傾斜。
(5)孔底沉渣難於控制
因此,在灰岩地區進行鑽孔灌注樁施工。應採取以下措施:
(1)在軟弱層以及溶洞內施工,可採用跟進套管護壁成孔。
(2)鑽進岩石時,採用預鑽孔跟進鑽進法,或直接改用沖孔法成孔。
(3)溶洞、溶槽、溶溝中施工時,可採用預埋塊石,保證鑽頭作業面強度均勻,減少成孔煩斜。
(4)加強管理,保證清渣的徹底。
2.2.3 沖孔灌注樁
沖孔樁因沖擊能力大,穿透力強,較易穿過岩溶頂板,不受地下水影響,樁長、樁徑靈活性較大等優點,成為灰岩地區一種較理想的成樁形式,但施工也存在以下困難:
(1)軟弱層泥漿護壁困難,尤其在岩溶內護壁易塌孔。
(2)溶溝、溶槽內施工時易卡沖斗,沿岩面易發生傾斜c
(3)沖斗的沖擊易使樁尖處持力層松動。
(4)沉渣清理較困難,易降低端承力。
因此,可採取下列必要措施:
(1)軟弱層以及溶洞內施工時,可採用套管護壁成孔。
(2)溶溝、溶槽內施工時,可採用預埋塊石,保持沖斗的作業面強度均勻,以減少孔斜和卡沖斗。
(3)終孔處採用輕沖,清渣可採用跟進探頭,用電腦檢查沉渣情況。
3、結論
綜上所述,在灰岩地區進行基礎方案選型及施工確實存在較大困難*必須充分了解場地的地址和水文條件、全面分析各種復雜地質條件對工程施工的影響,合理地選擇基礎形式和施工措施c從、各種基礎形式來看,端承樁是比較安全的;在降水成功的條件下,人工挖孔樁是較快速經濟的;若降水不成功,則鑽、沖結合的孔校是最安全可靠的。
3. 土洞的土洞處理
地表水形成抄的土洞或塌陷,採取地表節流、防滲或堵漏等措施。根據土洞埋深,分別選用挖填、灌砂等處理。
由地下水形成的塌陷及淺埋土洞,應清除軟土,拋填塊石做反慮層,面層用粘土夯填;深埋土洞宜用砂、礫石或細石混凝土灌填。
4. 岩溶地基土洞塌陷評價及地基處理實例[]
3.3.1工程概況
桂林市興進實業有限責任公司電線電纜廠小區興建7號商品住宅樓。為~12層,全框架結構,設一層地下停車場。在鑽探過程中,發現場地內94#鑽孔發育有一土洞,土洞位於地表以下深度5.00~8.50 m 處,該土洞頂面厚度5.00 m,洞高3.50 m。94#鑽孔地層組成為:0.00~27.00 m 為硬塑含卵石粉質粘土,其中13.00~15.00 m 為硬塑粘土夾層,27.00 m 遇石灰岩,硬塑含卵石粉質粘土重度γ=19.5 kN/m 3,黏聚力為c=46kPa,內摩擦角為φ=20.6°,擬採用筏形基礎。
以94#鑽孔位置為中心,半徑為3.0 m 的周圍范圍內均勻補充布置4個鑽孔,未發現有土洞,說明該土洞只是存在於局部地段,規模不大,可認為土洞的直徑近似為3.50 m。
3.3.2土洞成因分析
場地內廣泛分布的含卵石粉質粘土,為黃褐色—褐黃色,硬塑狀態,由粉質粘土和卵石組成的混合土,卵石成分主要為風化狀砂岩,粒徑一般在30~70 mm,最大達110 mm;含量約為10%~30%,局部達40%,局部有增減,卵石分布不均勻。場地內地下水穩定水位埋深為2.00~14.40 m,相當於標高158.84~147.90 m,有少數鑽孔未見地下水,由此可知該場地的地下水位差異較大。該地下水類型為賦存於粘土和含卵石粉質粘土層中的局部上層滯水。主要靠大氣降水以及局部生活用水的滲透補給,據當地區域水文資料:該地下水水位年變幅為1~3 m。該區土洞的形成與發展主要受以下幾種因素影響:
3.3.2.1地下水(地表水)產生的滲透潛蝕作用
潛蝕是在地表水或地下水的滲透作用下,土體中的細顆粒在孔隙通道中移動並被攜出的現象。岩溶區地下水位的下降,使地下水的水力梯度和流速增大,動水壓力增強,從而對岩溶洞隙通道中的鬆散充填物和覆蓋層產生側向潛蝕、沖刷,土洞不斷向上擴展而導致塌陷。
在岩溶區的土層中,滲透水的水力梯度加大,水力流速加快,動水壓力增強,且水力坡度達到某一臨界值Jk 時,土中細粒被滲流帶走遷移,產生土洞甚至塌陷。太沙基(1933)根據單位體積的土體在水中的浮重和作用於該體積的滲透水相平衡原理,得到土體產生潛蝕作用的臨界水力梯度Jk的表達式,與式(1.43)相同。
當土層中地下水滲流的水力梯度大於臨界水力梯度Jk時,土層就有可能產生潛蝕破壞。根據在含卵石粉質粘土所採取的23 件土樣分析結果顯示,其土顆粒相對密度為2.68~2.77,孔隙度n為35.6%~52.4%,則其產生潛蝕的臨界水力梯度為0.80~1.14,當地下水位急劇變化時,其水力坡度就有可能超過臨界水力坡度,土體將產生潛蝕破壞。
此外,地表水下滲也會產生潛蝕作用。桂林屬亞熱帶氣候,降水量豐富,年均降水量為1926 mm,且具有降水相對集中的特點,夏季4~7月份降水約佔全年的62%。高強度地表水的迅速流動,形成相對較高的水力梯度,下滲進入地基土體中,當土層中地下水滲流的水力梯度大於臨界水力梯度時,土體中的細顆粒在孔隙通道中移動並被攜出,土層產生潛蝕破壞並形成土洞或塌陷。
3.3.2.2真空吸蝕作用
在2004年11月18日測量的94#鑽孔地下水位埋深為5.10 m,而土洞位於地表以下深度5.00~8.50 m 處,地下水位正好在土洞范圍內變化,具備產生真空吸蝕作用的條件,從而導致土洞進一步發展擴大,甚至塌陷。
3.3.2.3地下水位波動的崩解作用
一般來說,紅粘土(次生紅粘土)含有較多的親水礦物,它們的結構聯結力較弱,易於水化,遇水易產生崩解。當土層出現干濕交替變化,土層的含水量或飽和度產生較大變化時,土層更容易崩解。據當地區域水文資料:該地下水水位年變幅為1~3 m,有利於土層產生崩解作用。不同水質的水體對土體崩解的影響存在明顯差別,其中,酸性水體的作用更具有突發性。該區地下水的pH =6.0,呈弱酸性,也有利於土體的崩解。
3.3.2.4地下水的溶(侵)蝕作用
該區域的地層由紅黏土或次生紅黏土等類型組成,土顆粒之間多被鐵、鈣質膠結,據該場地內地下水水質分析結果表明,地下水的pH =6.0,呈弱酸性,地下水可使土體中的可溶性組分被溶解淋濾,土體結構受到削弱,尤其是對於鐵、鈣質膠結的紅粘土地基,土體強度降低,並加劇了入滲水流的潛蝕作用,形成土洞,導致蓋層失穩塌陷。
圖3.1 土洞頂板穩定性示意圖Fig.3.1 Diagram for roof stability in soil cave
3.3.3土洞地基穩定性評價
3.3.3.1極限平衡法
土體內部形成空洞前,在垂直應力和水平應力作用下處於自然平衡狀態。隨著土洞的出現,上部土體失去支撐,應力狀態發生變化,如圖3.1所示。
假若土洞平面范圍為長條形,作用在土洞頂板上的壓力為p0,那麼p0主要由以下作用力組成:
p0 = G -2F (3.1)
式中:p0——土洞單位長度頂板上所受的壓力(kN/m);
G——土洞單位長度頂板上土層的總重量(kN/m),G=2aγH;
a——土洞長度的一半(m);
γ——土的重度(kN/m 3);
H—— 地表至土洞間土層厚度(m);
F——土洞單位長度側壁的摩阻力(kN/m)。
桂林岩溶區岩土工程理論與實踐
式中:N 為楔形體在側壁上的土壓力(可取為土的靜止土壓力),N=K0 ·γH。
因此式(3.1)可變為:
p0 =2aγH-γH2 ·K0 ·ta nφ-2cH (3.3)
由式(3.3)可以看出,當p0 =0時,亦即H 增大到一定厚度時,頂板上方土體恰好處於基線平衡狀態,若將這時的H 稱為臨界厚度H0,有
桂林岩溶區岩土工程理論與實踐
當H <H0時,可認為頂板不穩定。
若基底存在附加壓力p(如建築物基底附加應力),則式(3.1)變為:
p0 = G -2F +2ap =2aγH-γH2 ·K0 ·tanφ-2cH +2ap (3.5)
令p0=0時,化簡式(3.5)得到臨界厚度H 0為:
桂林岩溶區岩土工程理論與實踐
當土洞平面范圍為圓形時,且地基上有建築物基底附加壓力p,作用在土洞頂板上的壓力pO為:
p0 = G -F +πa2 ·p (3.7)
式中:G=πa2γH。
桂林岩溶區岩土工程理論與實踐
當土洞處於極限平衡狀態時,土洞頂板的壓力p0 =0,式(3.7)變為:
πa2γH-(πaγH 2 ·K0 ·tanφ+2πa·cH)+πa2 ·p =0 (3.8)
化簡式(3.8)得到臨界厚度H0為:
桂林岩溶區岩土工程理論與實踐
將計算參數代入式(3.9),其中a=1.75 m;γ=19.5 kN/m 3,φ=20.6°,c =46kPa,基礎地面到土洞頂面距離H =4.0 m,建築物基底壓力p=200kPa,側壓力系數K0取0.6,得到土洞地基臨界安全厚度H0=4.50 m,H =4.0 m<H0=4.50 m,土洞地基不穩定。
3.3.3.2壓力拱分析法
發育於鬆散土層中的土洞,可認為頂板將成拱形塌落,而其上荷載及土體重量將由拱自身承擔。用普氏壓力拱法來評價岩溶地基的穩定性,方法簡單明確。它最初是在地下工程或采礦工程中用來計算圍岩壓力,後來被引用來評價岩溶地基溶洞和土洞的穩定性。普氏壓力拱的高度h1表達式為:
桂林岩溶區岩土工程理論與實踐
式中:h——洞體的高度(m);
a——空洞長度的一半(m)。
當溶洞或土洞洞體頂板以上岩土體的厚度大於普氏壓力拱的高度h1,則認為地基處於穩定。將計算參數a=1.75 m,h=1.75 m,φ=20.6°代入式(3.10),得到土洞地基臨界安全厚度Ho=6.83 m,H=4.0 m<H0=6.83 m,土洞地基不穩定。
因此,若想採用筏形基礎,須採取地基處理措施。
3.3.4土洞塌陷地基的處理
對於場地內94#鑽孔中的土洞用砼充填滿,再採用壓力灌漿方法,將水泥漿液充填到土洞和土洞周圍土層的孔隙中,以防止土洞的進一步發展,確保地基穩定和建築物安全,使地基承載力特徵值達到180kPa的設計要求。
3.3.4.1工作量布置
本次地基加固的范圍是根據場地勘察資料結果確定的范圍,同時考慮了不良地質作用的分布范圍、發展方向以及基礎應力的影響深度,施工中進一步確定了軟弱下卧層分布范圍。
鑽孔布置原則:沿土洞分布范圍及基礎方向在軟弱下卧層范圍內布置灌漿(或填砼)鑽孔,灌漿(或填砼)鑽孔間距為0.75~1.20 m。根據場地土洞規模,本次地基處理布置9個壓力灌漿鑽孔及8個填砼鑽孔,填砼鑽孔與壓力灌漿鑽孔交錯布置。處理深度達到土洞地層的底面,採用32.5 MPa級普通硅酸鹽水泥。
3.3.4.2施工步驟
確定施工孔位→鑽機就位→鑽機成孔→安放灌漿管(花管)→拌漿→灌漿→封孔→移位。
3.3.4.3施工方法
(1)先以GY-50-1型鑽機以Φ110 mm 鑽具鑽至土洞底面(硬塑含卵石粉質粘土),對土洞用砂或碎石砼充填,然後放入灌漿花管,(根據現場情況也可直接用鑽機將灌漿花管打入到灌漿底部),然後用H BW 50/1.5型水泥砂漿灌注泵進行水泥壓力灌漿。
(2)採用自下而上分段灌漿,灌漿段為1.0~1.5 m。灌漿水泥用32.5強度等級普通硅酸鹽水泥。
(3)灌漿所採用的水灰比為1:1~1:1.5,漿液配置以先稀後濃為原則。灌漿壓力一般為0.15~0.30 MPa,並根據吸漿量情況現場適當調整。
3.3.4.4終灌條件
(1)灌漿過程中,當灌漿壓力達到0.25~0.30 MPa並持續20~30 min不吸漿或吸漿量很少時即終灌。
(2)當灌漿過程中產生地面冒漿,且將冒漿部位堵塞後再灌,如此重復2~3次,再冒漿時即終灌。
(3)對於吸漿量很大的孔,則採用間歇6~12 h後再灌,以控制灌漿壓力及控制水泥漿液的流失。
3.3.4.5質量檢驗
本次土洞地基處理於2005年4月29日施工結束,施工結束3天後對地基處理質量採用重型圓錐動力觸探試驗進行檢測。檢測結果表明,土洞已被混凝土及水泥漿填滿,在土洞發育段5.00~8.50 m 范圍內的地基承載力特徵fak值在180kPa以上,滿足設計要求。
3.3.5結論
土洞是岩溶地基常見的不良地質現象之一,地下水(地表水)產生的滲透潛蝕作用、崩解作用等是土洞形成和發展擴大的重要原因。採用極限平衡法和壓力拱分析法,對場地中發育的土洞進行穩定性判別,判別結果為不穩定,若想採用筏形基礎,需對地基進行處理。在土洞中充填砼,再採用壓力灌漿,灌漿所採用的水灰比為1:1~1:1.5,灌漿壓力一般為0.15~0.30 MPa。經檢驗地基處理效果好,達到設計要求。
5. 岩溶和土洞的處理方法有哪些
答:在岩溶地區進行建築,應結合岩溶發育情況、工程要求、施工條件和專經濟安全原則常採取以下處理措施屬:1.對個體溶洞與溶蝕裂隙,可採用調整柱距、採用鋼筋混凝土梁板或桁架跨越的辦法;
2.淺層洞體頂板不穩定,可採用清、爆、挖等辦法去除,然後可結合工程要求用塊石、碎石、粘性土或毛石混凝土等回填至設計標高;3.溶洞大頂板有一定厚度可用石砌柱、拱或鋼筋混凝土柱支撐,增加洞體穩定性;4.岩體裂隙可採用灌注水泥漿等方法處理;5.地下水宜輸不宜堵,建築物附近的排泄地表水、落水及岩溶泉應清理疏導,保持水路暢通。
土洞的處理措施有:1.處理地表水和地下水,地表水可用截流、防滲、堵漏等方法,杜絕地表水滲入土層內,地下水可採用截流或改道的方法,防止土洞地表塌陷的發展;2.淺層土洞和岩溶處理方法一樣,採用挖填處理;3.灌砂處理,在頂板鑽孔然後灌砂,壓力灌注細石混凝土等;4.墊層處理,基礎底面夯填粘性土夾碎石作墊層,提高基地標高,減少頂板附近基底壓力;5.同樣採用梁板跨越土體以支撐建築物;6.採用樁基或沉井穿過覆蓋土層,將荷載傳至穩定基岩上。
6. 打樁遇到溶洞怎麼辦
填上回填石。回填到岩洞的上方。這樣再慢慢打。不放回填石的話就會卡錘,比較險。
灰岩地區因其地質條件復雜,如土洞、岩溶(溶洞、溶溝、溶槽)、構造帶(斷層、裂隙)發育,地下水豐富甚至有地下暗河通道等,嚴重影響樁基礎的選型和施工質量及安全。尤其是大型建築物的基礎,如果對岩土工程條件認識不足,在施工中多次更改樁型,就會造成嚴重的質量安全隱患和經濟損失。本文通過對深圳灰岩地區多個深基礎施工成敗經驗的分析,提出一些經驗性意見。
1、岩土工程地質狀況
1.1 地層分布
灰岩地區地層大致分布有:a。人工填土層(Qml);b。沖洪積層:分布有粉質粘土、粉土、砂、礫等。呈軟塑至可塑狀態,孔隙潛水量大,滲透性能好;c.殘積層(Q。』),由灰岩風化殘積而成、一般為濕—飽和,流塑至可塑狀態,與基岩的接觸帶部分由於潛水影響呈流塑狀態;d,岩層:為灰岩(大理岩)、斷層、裂隙、岩溶發育,基岩面溶溝溶槽等溶蝕現象嚴重。
1.2 岩溶發育特徵
灰岩地區的岩溶發育具有一定的規律,普遍表現為:
(1)自上而下,由強變弱;基岩面上分布著溶溝、溶槽,淺部基岩岩溶發育較強,有的甚至呈串珠狀自上而下分布,深部為古老溶洞,分布較少、暗河為古老溶洞連通而成。
(2)淺部溶洞充填物多,深部充填物少:充填物呈全充填一半充填一無充填,一般呈流塑—軟塑狀態:
(3)構造裂隙發育,地下水活動頻繁地方溶洞較發育。
1.3 地下水特徵
灰岩地區地—F—水按其賊存介質可分為三種類型,即a。賦存於沖洪積及殘積層的孔隙水,滲透性強3b。賦存於下伏溶洞、溶蝕裂隙及暗河中的岩溶裂隙水,連通性好,水量豐富;c。賦存於構造斷裂帶中的裂隙水,連通性強。
2、對基礎的影響及應採取的措施
1.1 對持力層的影響及措施
由於灰岩地區沖洪積、殘積層滲透性能好,在孔隙水豐富的情況下,土層的強度和深基坑的支護將大受影響,降水措施也易影響周邊建築的安全,同時土洞發育也會嚴重影響土層的穩定性,因此,在地下潛水豐富、土洞較發育的灰岩地區,不易採用天然基礎。由於岩溶的發育,若樁基礎落在溶洞頂部、當頂板厚度達不到設計要求時,就容易造成嚴重的質量隱患。因此,在灰岩地區,必須要在詳細的地質、水文、物探資料的基礎上,選擇合理的基礎形式。對於樁基礎,要進行一樁一孔的超前鑽探措施,以查明樁底以上的岩溶發育情況,選擇合理安全的樁底標高;至於深基礎降水措施?則必須先充分了解其水文地質條件,並論證降水方案的可行性,建議採用帳幕封閉式降水。
2.2 對樁基礎施工的影響及措施
2.2.1 人工挖孔樁基礎
該基礎形式由於具有易於進行持力層鑒別和孔底沉渣控制,樁底易做擴大頭以增加單樁承載力,施工工期短,造價低等優點,一直被廣泛採用,但在灰岩地區施工則存在以下困難:
(1)第四系的沖洪積層及殘積層在富含孔隙水的情況下易形成流砂、流泥、涌水,嚴重影響開挖和護壁,盲目開工易造成質量隱患和影響施工安全。
(2)岩溶水、裂隙水易形成涌水。
(3)岩溶內呈流塑—軟塑狀態的泥質、沙質充填物嚴重影響護壁的穩定性和開挖施工的安全;
(4)由於地下水流通性能好,在混凝土澆搗過程中孔內水量大易引致水灰比變化或砂漿流失,造成樁身鬆散、離析等問題。
若採用人工挖孔樁,可採取以下措施:
(1)進行詳細的地質和水文勘察,充分了解施工區的岩溶分布情況及地下水的分布情況如流向、流量、水位等。
(2)採取有效的降水措施。降水成功與否是灰岩地區能否採用人工挖孔樁的先決條件,因在地下水豐富的灰岩地區,降水非常困難,不易採用人工挖孔樁。
(3)採用鋼套管護壁用於防止流砂、流泥和涌水:
(4)在孔內地下水大的情況下,採用水下灌注等措施:
2.2.2 鑽孔灌注樁
大直徑鑽孔灌注樁有工程進度快、可採用反循環大口徑、不受地下水影響、施工安全可靠等優點。但在灰岩地區施工存在以下困難:
(1)軟弱地層(流塑—軟塑狀態的凝泥層及富含地下水的殘積層)易引起塌孔。
(2)岩溶內施工易卡鑽、掉鑽,同時岩溶內護壁困難,易造成混凝土流失;
(3)灰岩(大理岩)問硬度入嵌岩以及穿透岩容頂板教困難;
(4)鑽進施工巾、鑽孔易沿路溝、溶槽的基岩面傾斜。
(5)孔底沉渣難於控制
因此,在灰岩地區進行鑽孔灌注樁施工。應採取以下措施:
(1)在軟弱層以及溶洞內施工,可採用跟進套管護壁成孔。
(2)鑽進岩石時,採用預鑽孔跟進鑽進法,或直接改用沖孔法成孔。
(3)溶洞、溶槽、溶溝中施工時,可採用預埋塊石,保證鑽頭作業面強度均勻,減少成孔煩斜。
(4)加強管理,保證清渣的徹底。
2.2.3 沖孔灌注樁
沖孔樁因沖擊能力大,穿透力強,較易穿過岩溶頂板,不受地下水影響,樁長、樁徑靈活性較大等優點,成為灰岩地區一種較理想的成樁形式,但施工也存在以下困難:
(1)軟弱層泥漿護壁困難,尤其在岩溶內護壁易塌孔。
(2)溶溝、溶槽內施工時易卡沖斗,沿岩面易發生傾斜c
(3)沖斗的沖擊易使樁尖處持力層松動。
(4)沉渣清理較困難,易降低端承力。
因此,可採取下列必要措施:
(1)軟弱層以及溶洞內施工時,可採用套管護壁成孔。
(2)溶溝、溶槽內施工時,可採用預埋塊石,保持沖斗的作業面強度均勻,以減少孔斜和卡沖斗。
(3)終孔處採用輕沖,清渣可採用跟進探頭,用電腦檢查沉渣情況。
3、結論
綜上所述,在灰岩地區進行基礎方案選型及施工確實存在較大困難*必須充分了解場地的地址和水文條件、全面分析各種復雜地質條件對工程施工的影響,合理地選擇基礎形式和施工措施c從、各種基礎形式來看,端承樁是比較安全的;在降水成功的條件下,人工挖孔樁是較快速經濟的;若降水不成功,則鑽、沖結合的孔校是最安全可靠的。
7. 做大面積混凝土地面,現在做灰土部分,做底層時發現有個直徑10公分左右的地質勘探孔,該怎麼處理
可以回填處理:採用級配砂、石、石屑等
因空洞太小,粒徑大同時看測控較深容易造成不均勻推薦採用水沉砂處理,較為妥當方面。
8. 土洞的工程有哪些處理方法
土洞地基工程的處理方法總結為以下幾大類:
1、處理地表水和地下水
做好地表水截流、防滲和堵漏等,杜絕地表水滲入。對於地表水形成的土洞,必須做好此項處理措施,防止土洞進一步發育和新土洞的產生。對形成土洞的地下水,當地質條件許可時,可採用截流、改道方法,防止土洞和地表塌陷的發展。
2、挖填處理
對地表水形成的淺層土洞和塌陷先挖除軟土,然後用塊石或片石混凝土回填。對地下水形成的土洞和塌陷,可採用挖除軟土和拋填塊石後做反濾層,面層用粘土夯實。一般適用於淺層土洞。
3、強夯處理
對於埋藏淺的土洞,若挖除工程量太大,而且場地和周圍環境符合強夯條件,可採用強夯法將土洞夯塌,然後用碎石土回填並逐層夯實。強夯的有效加固深度與單擊夯擊能和土洞頂板土體性質有關,一般為4~9米,埋藏超過9米的土洞不能採用強夯處理。
4、墊層處理
對於埋藏較深的土洞,可在基礎底面下夯填粘性土夾碎石作墊層,以提高基底標高,減小土洞頂板的附加壓力。對於低層且整體性較好的建築物且土洞發育緩慢時,可以採用此方法,並要求做好計算分析和風險評估。
5、灌砂或細石混凝土處理
對於埋藏深、洞徑大的土洞,在洞體板上鑽兩個或多個鑽孔,其中之一作為排氣孔,孔徑為50mm左右,另一個用來灌砂,孔徑一般要求達到150mm以上;灌砂同時沖水,直到排氣孔冒砂為止。如土洞內有水灌砂困難時,可採用壓力灌注強度等級為C15的細石混凝土,也可灌注水泥和礫石。此種方法對於空土洞和半充填土洞有效,對於充填土洞則不適用。
6、高壓旋噴
利用鑽機把帶有噴嘴的注漿管鑽進土洞位置,用高壓設備使將水泥漿液以20MPa左右的壓力從噴嘴中噴射出來,填充空洞並沖擊破壞土洞充填物和土洞周圍土體,將漿液與土粒強制攪拌混合,漿液凝固後,在土中形成一個固結體。高壓旋噴法根據基本工藝類型有單管法、二重管法、三重管法和多重管法等[56].用於土洞處理的主要是單管法、二重管法和多重管法,其中以多重管法能夠選用漿液、砂漿、礫石等材料進行填充,形成大直徑的柱狀固結體為效果最好,但造價很高。高壓旋噴法處理土洞時在控制旋噴速度和提升速度方面不好掌握,普通單管法、二重管法對漿液細度和稠度要求高,否則容易造成噴嘴堵塞,而岩溶區裂隙多,地下水通道復雜,漏漿現象常常發生,旋噴樁成樁質量難以控制;而且布孔間距要求密,鑽進進尺多,漿液用量大且難以估量控制,造價較高;多重管法對於處理土洞最為適宜,加固效果和成樁質量均好,但設備要求高,造價高昂。總體來說,高壓旋噴適應性廣,可以處理各種類型的土洞,加固效果較好,我國20世紀80年代在高層建築的土洞地基處理上有較多的應用,但大多為單管法、二重管法,多重管法的應用實例很少。
7、注漿處理
把水泥漿液或其它漿液均勻地注入到土洞中和其周圍土體的裂縫、孔隙中,硬化後將與土洞內容物和土洞周圍土體膠結成一個整體,形成一個強度大、壓縮性低、抗滲性高和穩定性良好的新的岩土體。注漿法適用范圍廣,對於土洞埋藏深淺、洞徑大小、充填程度和上覆土體性狀均沒有太多的限制,同時注漿法還能起到加固整體地基,改善地基的物理化學性質,並能阻塞地下水通道、防止土洞進一步發育的作用。由於注漿法處理效果好、工藝簡便、造價較低,近年來在工程應用中逐漸增多,特別是在處理埋藏較深的土洞地基中漸漸成為主流。
8、梁板跨越
當塌陷區范圍較大、地下岩溶強烈發育的地段,或者直徑和危險性都較小的深埋土洞,當土層的穩定性較好時,可不處理洞體,而在洞頂上以橋梁或閥板形式跨越土洞群和塌陷區。
梁板跨越通常還被作為其它措施處理土洞後的第二保障措施,在《建築地基基礎設計規范》[34]中也規定,在灌注處理的同時,尚應採用梁、板或拱跨越。對深埋土洞的處理往往不可能完全消除土洞缺陷,土洞地基也存在繼續發育的可能,所以有必要實施雙保險措施。
9、採用樁基等深基礎
對重要建築物,當土洞較深時,可採用樁基或沉井穿過覆蓋土層,將建築物荷載直接傳至穩定岩層。採用樁基是最直接最安全的方案,即建築物採用樁基礎,且以端承樁為主,當考慮了土洞的不良影響後也可以採用摩擦端承樁。
9. 溶洞和土洞的地基處理
岩溶區存在溶洞和土洞或岩溶塌陷,將嚴重影響建築地基的穩定性,降低地基的承載能力及加大地基的沉降變形。若對存在的溶洞、土洞或岩溶塌陷進行地基處理,可避免其對建築地基的所造成的不利影響。
5.1.1 岩溶地基處理的一般原則
在岩溶地區進行地基處理時,對於溶洞、土洞或岩溶塌陷地基,一般應遵循以下原則[46]:
(1)重要建築物宜避開岩溶強烈發育區;
(2)當地基含石膏、岩鹽等易溶岩時,應考慮溶蝕繼續作用的不利影響;
(3)不穩定的岩溶洞隙應以地基處理為主,並可根據其形態、大小及埋深,採用清爆換填、淺層楔狀填塞、洞底支撐、梁板跨越、調整柱距等方法處理;
(4)岩溶水的處理宜採取疏導的原則;
(5)在未經有效處理的隱伏土洞或地表塌陷影響范圍內不應作天然地基,對土洞和塌陷宜採用地表截流、防滲堵漏、挖填灌填岩溶通道、通氣降壓等方法進行處理,同時採用梁板跨越。對重要建築物應採用樁基或墩基;
(6)應採取防止地下水排泄通道堵截造成動水壓力對基坑底板、地坪及道路等不良影響以及泄水、涌水對環境的污染的措施;
(7)當採用樁(墩)基時,宜優先採用大直徑墩基或嵌岩樁,並應符合下列要求:①樁(墩)以下相當樁(墩)徑的3倍范圍內,無傾斜或水平狀岩溶洞隙的淺層洞隙,可按沖剪條件驗算頂板穩定;②樁(墩)底應力擴散范圍內,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定;③應清除樁(墩)底面不穩定石芽及其間的充填物。嵌岩深度應確保樁(墩)的穩定及其底部與岩體的良好接觸。
此外,在建築結構措施中,應選用有利於與上部結構共同工作,並可適應小范圍塌落變位、整體性好的基礎形式,如配筋的十字交叉條形基礎、筏形基礎、箱形基礎等,同時採取必要的結構加強措施,如磚石結構加強圈樑設置、單層廠房基礎梁與柱連成整體,並加強柱間支撐系統等。
5.1.2 溶洞地基的處理方法
對地基穩定性有影響的岩溶洞隙,應根據其位置、大小、埋深、圍岩穩定性和水文地質條件綜合分析,因地制宜採取下列處理措施[21]:
(1)對洞口較小的洞隙,宜採用鑲補、嵌塞與跨蓋等方法處理;
(2)對洞口較大的洞隙,宜採用梁、板和拱等結構跨越。跨越結構應有可靠的支承面。梁式結構在岩石上的支承長度應大於梁高1.5倍,也可採用漿砌塊石等堵塞措施;
(3)對於圍岩不穩定、風化裂隙破碎的岩體,可採用灌漿加固和清爆填塞等措施;
(4)對規模較大的洞隙,可採用洞底支撐或調整柱距等方法處理。
5.1.3 土洞地基的處理方法
土洞一般埋藏淺,發育快,頂部強度低,發展到一定程度就會塌陷,對建築物威脅較大,特別是對高層建築,由於基礎埋置深,上部荷載大,造成的危害更大。有時建築物施工時,由於地質勘察布孔有限而未發現土洞,但在建築物使用後,由於改變了地下水的條件,如人工降低地下水位,就會產生新的土洞和地表塌陷。土洞對建築物的影響有時比溶洞還要大,因此在岩溶地段進行建設時,應查清土洞的分布、形狀、深度,以及它們的發育程度,可採用釺探的方法(桂林岩溶區採用釺探進行驗槽,對查清土洞或塌陷的分布很有成效)。
對地基中存在的土洞,應根據土洞在地基中所處的位置、土洞大小及形狀、埋深、水文地質條件等,綜合採取處理措施[15,47,48]:
(1)挖填法:清除洞內軟土後,鋪填塊石,上做碎石層,其上部用灰土或粘土夯實。一般對地下水形成的土洞,多以疏導為宜,避免堵截,又形成新的土洞,或使原土洞擴大。一般適用於淺層土洞。
(2)灌填法:在洞體范圍的頂部地基基坑面上鑽孔,可採用多個鑽孔(但至少兩個以上,以便土洞排氣),一般直徑φ100~150mm,將砂或礫石灌入洞內,然後再灌入水泥漿,或直接灌入混凝土。適用於埋藏深、洞徑大的土洞。
(3)梁板跨越法:對埋置較深和直徑較小的土洞,且土洞周邊土體的承載力和穩定性較好時,可在洞頂上部用梁板跨越,對洞體本身不再處理。
(4)樁基法:對重要建築物,當土洞較深時,可用樁穿過土層直抵基岩。也可在土洞中灌注混凝土樁,直至建築物基礎底部,以承受上部結構荷載。
(5)處理地表水及地下水法:由地表水滲入地下而形成土洞,或地表塌陷,做好地表水疏流、防滲等工作是根治土洞的基本措施。對形成土洞的地下水,一般應控制人工降低地下水位。
地基處理應適當考慮地基、基礎與上部結構的共同作用,要適應上部結構的選型,同時結構也要適應地基的變形。例如,在岩溶塌陷灌漿時,是否考慮在灌漿塌陷體的頂部預留10~20cm空間,做成砂墊層(褥墊層),以調整灌漿塌陷體與周圍地基的差異沉降。
5.1.4 岩溶塌陷的治理
5.1.4.1 岩溶塌陷治理的原則
(1)對於土洞和塌陷,除已充分論證其確屬穩定不再發展的以外,一般都需要進行治理,未經治理不宜選作為建築物的天然地基持力層。
(2)治理措施應堅持「標本兼治」,因地制宜。如由於岩溶地下水位升降波動引起的塌陷,一般應疏導地下水流通道;對於地表水滲漏引起的塌陷,應注意完善地表排水系統,防止地表水滲漏等。
(3)由於岩溶塌陷影響因素很多,一般應採取綜合治理措施,如填堵結合灌漿,灌漿結合排水等,以符合既經濟又安全的原則。
(4)在治理階段,應結合監測和地基土測試工作,以檢驗治理措施的效果,以便發現問題及時補救。
5.1.4.2 岩溶塌陷的治理措施
對於岩溶塌陷,一般可採用以下處理措施[9]:
(1)換填法:首先清除塌陷體中的鬆土,填入塊石、碎石或中、粗砂,做成反濾層,然後上覆粘土夯實。對於重要建築物,一般需要將坑底或洞底與基岩面的通道堵塞,可開挖回填混凝土或設置鋼筋混凝土板,也可灌漿處理。
(2)跨越法:用於塌陷坑或土澗較深大,開挖回填有困難的處理方法。一般以梁板跨越,兩端支承在可靠的岩、土體上。據廣西岩溶區的處理經驗,每邊支承長度不小於1.0~1.5m。
(3)強夯法:把10~20t的夯錘起吊到一定高度(10~40m);讓其自由下落,造成強烈的沖擊對土體強力夯實。一方面是夯實塌陷後松軟的土層和塌陷坑或土洞內的回填上,以提高上體強度;另一方面可消除隱伏土洞和軟弱帶,是一種處理結合預防的措施。
(4)灌注法:把灌注材料通過鑽孔進行注漿,其目的是強化土層或洞穴充填物、充填岩溶洞隙、隔斷地下水流通道、加固建築物地基。灌注材料主要是水泥、碎料(沙、礦渣等)和速凝劑(水玻璃、氧化鈣),水泥標號一般應大於450號,灌漿方式可採用低壓間歇定量式或循環式灌注。
(5)深基礎法:對於一些深度較大,跨越結構無能為力的土洞、塌陷,通常採用樁基,將荷載傳遞到基岩上。
(6)旋噴加固法:在淺部用旋噴樁形成一「硬殼層」,在其上再設置基礎。「硬殼層」厚度根據具體地質條件和建築物的設計而定,一般可達5~20m。
(7)地表水的疏、排、圍、改治理:在塌陷的治理階段,對地表水的治理不能忽視或放鬆,應在預防措施的基礎上進一步完善。
10. 地質上何為土洞何為溶洞
土洞……地質上有這個概念?一般是指粘土沉積中存在的洞穴;溶洞一般指在岩層中由於溶蝕而形成的較大空間,多見於灰岩中