前言:尋找寫作靈感?中文期刊網用心挑選的巖溶地區常見巖土工程問題及對策,希望能為您的閱讀和創作帶來靈感,歡迎大家閱讀并分享。
摘要:在巖溶地區進行工程建設往往會碰到各種問題,在基礎工程施工、基坑工程施工等方面尤其突出。結合龍巖地區幾個典型的巖溶工程問題,具體分析了巖溶的塌陷和沉降問題、基礎施工問題以及巖溶水的突涌問題,初步總結了相應的處理對策。
關鍵詞:巖溶;巖溶水;基礎施工;基坑
0引言
巖溶是指水對可溶性巖石(碳酸鹽巖、石膏、巖鹽等)進行以化學溶蝕作用為主,流水的沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的地質作用,以及由這些作用所產生的現象的總稱[1]。中國巖溶面積分布廣泛,巖溶區的面積約為344.3萬km2,占全國總面積的35.86%。其中巖溶發育最為強烈的是福建西南部的龍巖、三明地區。巖溶具有隱蔽性、多樣性、復雜性的特點,對工程建設產生不良地質影響,包括巖體洞穴頂板變形造成地基失穩、地表塌陷、基礎施工困難、巖溶水災害等。各種巖溶形態和塌陷的發生危及地面建(構)筑物的穩定和人類生命財產安全,由巖溶引起的自然災害也往往給工業生產帶來損失。因此,在工程建設中,尤其是對巖溶發育強烈的地區應對巖溶引發的工程問題加以重視。
1巖溶土洞容易引發的工程問題
1.1塌陷問題
巖溶地區由于地層中存在規模不一的孔洞,當上部荷載(如建筑的作用力)超過溶洞頂板的承載能力時就容易發生塌陷。福建省龍巖市新羅區某石粉廠,突發地面塌陷,塌坑長和寬約為50m和45m,深度25~28m。根據相關調查可知塌陷場區存在一規模巨大的溶洞,并且溶洞裂隙發育。這是典型的巖溶地區地表塌陷,造成一定的經濟損失和人員傷亡,見圖1。龍巖市新羅區某池塘轟然地陷,20min的時間面積約2000m2的魚塘,水連同1000多尾魚,一道被“吸光”。這也是典型的巖溶塌陷,導致地表魚兒消失,造成了一定的經濟損失,見圖2。
1.2沉降問題
沉降是指地面下沉的現象,可引起建筑物傾斜,破壞地基的穩定性。由于地層里面孔洞的存在,當地層受到外部干擾時(如下雨雨水下滲、車輛動荷載、地震等振動影響)溶洞頂部巖土層容易發生向下的位置,從而導致上部結構發生不均勻沉降,引發建筑物開裂破壞。龍巖市某建筑,由于突水巖溶塌陷導致周邊建筑發生不同程度的沉降開裂,見圖3。龍巖某小學教學樓因巖溶地下水被抽走后,面形成了“空洞”而導致不同程度的開裂,見圖4。由巖溶引發的沉降開裂問題,給當地的人民造成很大經濟損失。
1.3巖溶地層的支撐力問題
在巖溶、土洞上方蓋房子、修建公路等常常會有一個疑問,就是房子或公路修好之后地下的那個洞會不會發生塌陷,畢竟建筑物尤其是高樓本身的重量是很大的。因此要求設計方對存在巖溶、土洞的地方對地層的支撐力進行評估,或者采取更加可靠的基礎型式。
1.4沉降樁基礎施工困難
沖孔樁在施工過程中突遇溶洞時,循環泥漿驟然漏失,樁孔內平衡被打破,孔壁土層在側壓力作用下坍塌,輕則卡錘埋鉆,重則孔口塌陷后果嚴重。例如在龍巖某橋施工期間,由于地層中存在規模較大的溶洞,經常會碰到這樣的問題,當樁孔打好了之后,進行灌注混凝土時,灌下去的混凝土往往會不知所終。由于個別地方溶洞規模巨大,如果不計后果繼續灌注混凝土的話會造成非常大的經濟浪費。這個是非常棘手的施工難題。除此之外,還經常碰到打樁偏孔、打樁塌孔等問題。
1.5巖溶水突涌引發災害
巖溶含水層中的地下水,因自然原因或人為原因大量涌入建筑基坑內引發災害。巖溶水突發性強,突水量大,伴隨突水活動,還常發生涌砂、涌泥,所以危害巨大、防治困難。巖溶水分為潛水和承壓水。大面積裸露的可溶性巖石發育區常為巖溶潛水;覆蓋型巖溶發育區或可溶巖與非可溶巖相互成層以及褶皺發育的地區,主要為巖溶承壓水。
2溶洞處理對策
2.1調查清楚溶洞的信息
溶洞是埋藏在地底下的,只有通過開挖才能看到,但是很多工程又不需要開挖太深,這就容易忽視已經存在溶洞的影響。因此,需要通過專業的調查才能查清楚工程建設位置下方有幾個溶洞,每個溶洞有多大,具體的位置等相關信息。只有調查掌握溶洞的規模,才能對它們進行具有針對性的處理,從而將溶洞對工程建設以及工程建筑后期使用的影響降到最低。
2.2巖溶地基處理措施
由于巖溶發育的大小、深度、位置不一,對場地地基的影響程度也不同,進行巖溶處理時要在調查清楚巖溶信息的基礎上采取相關措施。
2.3樁施工處理措施
針對巖溶地區樁基礎施工灌注漏漿問題,通過相關的調研,可知龍巖某橋所采取的措施主要是“人工造壁”,即在灌注前,先采用黃土、石塊等單價較低的材料將空洞填充。例如,在規模較小的巖溶地區可以采用土、片石、水泥按3∶3∶1的量進行填充,然后進行鉆孔。在貫通或水平范圍較大的巖溶地區則要采用塊狀黃土或袋裝黃土,片石則采用30cm左右(太大會卡住,太小易流失),然后再進行鉆孔。針對巖溶地區樁基礎施工時打樁偏孔問題,則需及時進行監測自查,調整打入方向,以此控制樁的垂直性。針對巖溶地區樁基礎施工時塌孔問題,則在打樁前可對土層進行注漿,防治打樁時孔內坍塌。
2.4基坑涌水處理措施
基坑開挖過程中出現突涌水現象時,可馬上采取堆壓沙包施加反壓,防止地面坍塌;接著可在涌水點附近設置擋水土壩;在基坑外側設鉆孔(根據實際情況進行選擇)進行注漿形成止水帷幕。最后可在涌水基本止住的情況下,進行基坑內涌水點周圍鉆孔查探涌水通道,同時進行封堵。
3結語
以龍巖地區為例對巖溶地區常見的幾類巖土工程問題,例如巖溶的塌陷和沉降問題、基礎施工問題及巖溶水的突涌問題進行了分析,針對各類問題總結了相應的處理對策。
參考文獻
[1]王兆寧.地震映像法在鐵路隧道隧底巖溶探測中的應用[J].鐵道建筑,2018(6):80-82.
[2]簡文彬,吳振祥.地質災害及其防治[M].北京:人民交通出版社有限公司,2015.
[3]林茂發,鄧華元.福建省龍巖市翠屏山煤礦巖溶水致災因素分析及防治對策[J].能源與環境,2016(2):102-105.
[4]賴才洋.龍巖中心城市巖溶塌陷分布成因及防治對策[J].江西建材,2016(10):236.
作者:陳國俊 單位:閩西職業技術學院