淺談巖溶地區(qū)位于溶洞范圍樁基礎(chǔ)的實(shí)施

王鑫 王明偉 王維偉

摘 要：巖溶是一種十分常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象，在我國南方多個(gè)省份分布比較廣泛。在工程實(shí)施中，巖溶的存在對(duì)結(jié)構(gòu)的樁基礎(chǔ)影響比較大。本文結(jié)合工程實(shí)踐，對(duì)巖溶地區(qū)的樁基礎(chǔ)實(shí)施方案進(jìn)行了細(xì)致的研究與比選，從勘察、設(shè)計(jì)、施工角度完整闡述了解決問題的整個(gè)思路，為國內(nèi)遇到同樣問題的工程提供了可供借鑒的解決問題的方法。

關(guān)鍵詞：巖溶地質(zhì);橋梁樁基礎(chǔ);超前鉆;管波

1 巖溶概述

巖溶又稱喀斯特（Karst），是指水對(duì)可溶性巖石進(jìn)行化學(xué)溶蝕作用為特征的綜合地質(zhì)作用以及由此產(chǎn)生的一系列地質(zhì)現(xiàn)象，是一種十分常見的不良地質(zhì)現(xiàn)象，屬不良地質(zhì)范圍。中國幾乎所有的省區(qū)都有巖溶的分布，但多分布于廣東、廣西、云南、貴州等省區(qū)。地下水沿巖石裂隙溶蝕擴(kuò)大形成的各種洞穴稱為溶洞。其形態(tài)多變，斷面不規(guī)則。

巖溶地區(qū)主要工程地質(zhì)問題有三類：滲漏問題;地基穩(wěn)定性問題;地下洞室穩(wěn)定和突然涌水、涌泥問題。下文將從勘察、設(shè)計(jì)、施工三個(gè)階段分別進(jìn)行分析，來找出各階段下的控制因素及解決對(duì)策。

2 勘察階段的手段

巖溶地質(zhì)勘探采用鉆探、物探進(jìn)行綜合勘探。樁基礎(chǔ)的勘探深度應(yīng)至樁端以下完整基巖中5～10m。在該深度內(nèi)遇巖溶洞穴時(shí)，應(yīng)在洞穴底板穩(wěn)定基巖內(nèi)再鉆進(jìn)3～5m。常用的勘察手段為超前鉆。如圖1所示，為超前鉆取出的巖芯照片，其中紅框范圍內(nèi)是石灰?guī)r溶洞中所取出的淤泥，證明該范圍為溶洞范圍。

針對(duì)巖溶地區(qū)基樁，在成樁之前采用鉆探方法查其樁底基巖情況，基本上是一樁一孔、大樁多孔。但對(duì)于規(guī)模較大的橋梁，樁基數(shù)量多、長度長，一樁多孔超前鉆耗時(shí)久、成本高，需要選取更優(yōu)的方法。

管波探測(cè)法，把發(fā)射儀的發(fā)射換能器和記錄儀的接收換能器相間隔放入有孔液的鉆孔中，同時(shí)移動(dòng)發(fā)射換能器和接收換能器改變探測(cè)位置，在每個(gè)探測(cè)位置發(fā)射儀發(fā)射同一主頻的脈沖信號(hào)經(jīng)發(fā)射換能器產(chǎn)生的振動(dòng)與孔液作用，在孔液和孔壁上產(chǎn)生管波，記錄儀同步記錄經(jīng)接收換能器輸出的振動(dòng)信號(hào)，這樣把同一主頻探測(cè)的不同深度的探測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)記錄按深度排列，得到時(shí)間剖面;根據(jù)對(duì)時(shí)間剖面的分析，即可判別洞穴和軟弱夾層的存在，及其它們的頂?shù)咨疃?。本方法為建筑物的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工提供準(zhǔn)確的地質(zhì)資料;具有精度高、分辨能力強(qiáng)、不會(huì)出現(xiàn)假異常、工期短、儀器設(shè)備投資少、探測(cè)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。

3 施工階段的措施

樁基處理需先根據(jù)地質(zhì)情況、施工可行性、造價(jià)等因素進(jìn)行綜合分析，選擇合理的施工方法。常采用的溶洞處理方法如下：

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

該工程為華南某城市新區(qū)建設(shè)工程，該地區(qū)氣候濕熱，河涌縱橫，夏季有臺(tái)風(fēng)天氣和河流洪峰經(jīng)過。土層主要為黏土層、粉質(zhì)黏土層、淤泥層、粉砂層、淤泥質(zhì)土層、石灰?guī)r等，覆蓋土層厚10～20m，下伏基巖為石灰?guī)r，基巖巖面起伏大，串珠狀溶洞發(fā)育，溶洞最大高度超過10米。場(chǎng)區(qū)水位接近地表。

4.2 處理措施

參照相關(guān)規(guī)范、資料及工程經(jīng)驗(yàn)，提出解決方法如下：

4.2.1 當(dāng)溶洞埋深較淺，范圍不大，洞高較小，溶洞內(nèi)有填充物或部分填充物，溶洞不連通時(shí)，在沖穿溶洞不會(huì)造成大規(guī)模漏漿，塌孔的，可采用在沖穿溶洞時(shí)及時(shí)補(bǔ)漿，保持孔內(nèi)的水位高度，同時(shí)向孔內(nèi)投入1：1的小直徑片石和袋裝土，采用慢速鉆進(jìn)將拋填物擠入溶洞孔壁或溶洞裂縫，堵塞溶洞，效果不明顯時(shí)加投袋裝水泥，直至孔內(nèi)漿面穩(wěn)定，不漏漿和塌孔，然后再緩慢進(jìn)尺，穿過巖溶區(qū)。

4.2.2 當(dāng)溶洞埋深較深，溶洞比較大且溶洞沒有充填，但沒有連通時(shí)，施工時(shí)在方案A的基礎(chǔ)上加振打鋼護(hù)筒護(hù)壁，鋼護(hù)鋼長度為打至巖面。

4.2.3 當(dāng)溶洞很大難以填充時(shí)，在入巖前先用振動(dòng)錘將直徑D+20的鋼護(hù)筒下沉至巖面標(biāo)高，下沉過程中采用沖擊鉆輔助鉆進(jìn).到達(dá)溶洞前利用沖擊鉆對(duì)樁基進(jìn)行沖孔（孔徑D+10），進(jìn)入溶洞后，先往孔內(nèi)加注泥漿直到孔內(nèi)情況穩(wěn)定，然后在原鋼護(hù)筒內(nèi)采用直徑D+10的鋼護(hù)筒進(jìn)行跟進(jìn)，不斷接長鋼護(hù)筒直到其穿過溶洞到達(dá)溶洞底板，再改為原來樁基直徑進(jìn)行嵌巖鉆孔施工.鋼護(hù)筒應(yīng)至少比溶洞頂板高100厘米，且入完整基巖100厘米。

由于此種地層內(nèi)軟土分布較多，溶洞孔洞率高，所以樁基設(shè)計(jì)按端承樁考慮。為保證樁體嵌巖的穩(wěn)定性，樁尖入巖大于1.5倍樁徑，樁尖以下需有大于5倍樁徑的完整巖層。

5 結(jié)語

5.1 經(jīng)過工程實(shí)踐驗(yàn)證，管波探測(cè)法結(jié)果可靠。相對(duì)于一樁多孔鉆探，該方法成本低，準(zhǔn)確率高，且探測(cè)范圍大，比較適合樁基勘探。

5.2 由于此種地層內(nèi)軟土分布較多，溶洞孔洞率高，所以樁基設(shè)計(jì)按端承樁考慮。為保證樁體嵌巖的穩(wěn)定性，樁尖入巖按1.5倍樁徑控制，樁尖以下需有大于5倍樁徑的完整巖層。

5.3 拋填片石法操作簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)性好，當(dāng)溶洞較小時(shí)可作為主要的處理方案。

5.4 當(dāng)溶洞較大時(shí)，建議采用樁基鋼護(hù)筒實(shí)施。

5.5 溶洞地質(zhì)地下實(shí)際情況復(fù)雜，施工過程中容易發(fā)生塌孔、涌水、卡鉆、掉鉆等事故，應(yīng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)謹(jǐn)慎處理。

參考文獻(xiàn)：

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