探讨岩溶地质对桩基施工的影响与应对措施
关键字:桩基施工 地质 施工措施
灰岩地区因其地质条件复杂,岩溶(溶洞、溶沟、溶槽)发育,地下水丰富甚至有地下暗河通道等,严重影响桩基础的选型和施工质量及安全。尤其是大型建筑物的基础,如果对岩土工程条件认识不足,在施工中多次更改桩型,就会造成严重的质量安全隐患和经济损失。
一.岩土工程地质状况
1.1 地层分布
灰岩地区地层大致分布有:
a)人工填土层(Qml);
b)冲洪积层:分布有粉质粘土、粉土、砂、砾等。呈软塑至可塑状态,孔隙潜水量大,渗透性能好;
c)残积层(Q0’),由灰岩风化残积而成、一般为湿—饱和,流塑至可塑状态,与基岩的接触带部分由于潜水影响呈流塑状态;
d)岩层:为灰岩(大理岩)、断层、裂隙、岩溶发育,基岩面溶沟溶槽等溶蚀现象严重。
1.2 岩溶发育特征
灰岩地区的岩溶发育具有一定的规律,普遍表现为:
(1)自上而下,由强变弱;基岩面上分布着溶沟、溶槽,浅部基岩岩溶发育较强,有的甚至呈串珠状自上而下分布,深部为古老溶洞,分布较少、暗河为古老溶洞连通而成。
(2)浅部溶洞充填物多,深部充填物少;充填物呈全充填一半充填一无充填,一般呈流塑—软塑状态:
(3)构造裂隙发育,地下水活动频繁地方溶洞较发育。
1.3 地下水特征
灰岩地区地下水按其赋存介质可分为三种类型,即:
a)赋存于冲洪积及残积层的孔隙水,渗透性强;
b)赋存于下伏溶洞、溶蚀裂隙及暗河中的岩溶裂隙水,连通性好,水量丰富;
c)赋存于构造断裂带中的裂隙水,连通性强。
二.对基础的影响及应采取的措施
2.1 对持力层的影响及措施
由于灰岩地区冲洪积、残积层渗透性能好,在孔隙水丰富的情况下,土层的强度和深基坑的支护将大受影响,降水措施也易影响周边建筑的安全,(来自:www.jianzhu518.com)同时土洞发育也会严重影响土层的稳定性,因此,在地下潜水丰富、土洞较发育的灰岩地区,不易采用天然基础。由于岩溶的发育,若桩基础落在溶洞顶部、当顶板厚度达不到设计要求时,就容易造成严重的质量隐患。
因此,在灰岩地区,必须要在详细的地质、水文、物探资料的基础上,选择合理的基础形式。对于桩基础,要进行一桩一孔的超前钻探措施,以查明桩底以上的岩溶发育情况,选择合理安全的桩底标高;至于深基础降水措施?则必须先充分了解其水文地质条件,并论证降水方案的可行性,建议采用帐幕封闭式降水。
2.2 对桩基础施工的影响及措施
2.2.1人工挖孔桩基础
该基础形式由于具有易于进行持力层鉴别和孔底沉渣控制,桩底易做扩大头以增加单桩承载力,施工工期短,造价低等优点,一直被广泛采用,但在灰岩地区施工则存在以下困难:
(1)第四系的冲洪积层及残积层在富含孔隙水的情况下易形成流砂、流泥、涌水,严重影响开挖和护壁,盲目开工易造成质量隐患和影响施工安全。
(2)岩溶水、裂隙水易形成涌水。
(3)岩溶内呈流塑—软塑状态的泥质、沙质充填物严重影响护壁的稳定性和开挖施工的安全;
(4)由于地下水流通性能好,在混凝土浇捣过程中孔内水量大易引致水灰比变化或砂浆流失,造成桩身松散、离析等问题。
若采用人工挖孔桩,可采取以下措施:
(1)进行详细的地质和水文勘察,充分了解施工区的岩溶分布情况及地下水的分布情况如流向、流量、水位等。
(2)采取有效的降水措施。降水成功与否是灰岩地区能否采用人工挖孔桩的先决条件,因在地下水丰富的灰岩地区,降水非常困难,不易采用人工挖孔桩。
(3)采用钢套管护壁用于防止流砂、
(4)在孔内地下水大的情况下,采用水下灌注等措施;
2.2.2钻孔灌注桩
大直径钻孔灌注桩有工程进度快、可采用反循环大口径、不受地下水影响、施工安全可靠等优点。但在灰岩地区施工存在以下困难:
(1)软弱地层(流塑—软塑状态的凝泥层及富含地下水的残积层)易引起塌孔。
(2)岩溶内施工易卡钻、掉钻,同时岩溶内护壁困难,易造成混凝土流失;
(3)灰岩(大理岩)间硬度入嵌岩以及穿透岩容顶板教困难;
(4)钻进施工中、钻孔易沿路沟、溶槽的基岩面倾斜。
(5)孔底沉渣难于控制。
因此,在灰岩地区进行钻孔灌注桩施工。应采取以下措施:
(1)在软弱层以及溶洞内施工,可采用跟进套管护壁成孔。
(2)钻进岩石时,采用预钻孔跟进钻进法,或直接改用冲孔法成孔。
(3)溶洞、溶槽、溶沟中施工时,可采用预埋块石,保证钻头作业面强度均匀,减少成孔倾斜。
(4)加强管理,保证清渣的彻底。
2.2.3冲孔灌注桩
冲孔桩因冲击能力大,穿透力强,较易穿过岩溶顶板,不受地下水影响,桩长、桩径灵活性较大等优点,成为灰岩地区一种较理想的成桩形式,但施工也存在以下困难:
(1)软弱层泥浆护壁困难,尤其在岩溶内护壁易塌孔。
(2)溶沟、溶槽内施工时易卡冲斗,沿岩面易发生倾斜。
(3)冲斗的冲击易使桩尖处持力层松动。
(4)沉渣清理较困难,易降低端承力。
因此,可采取下列必要措施:
(1)软弱层以及溶洞内施工时,可采用套管护壁成孔;
(2)溶沟、溶槽内施工时,可采用预埋块石,保持冲斗的作业面强度均匀,以减少孔斜和卡冲斗;
(3)终孔处采用轻冲,清渣可采用跟进探头,用以检查沉渣情况。
三.结论
综上所述,在灰岩地区进行基础方案选型及施工确实存在较大困难,必须充分了解场地的地址和水文条件、全面分析各种复杂地质条件对工程施工的影响,合理地选择基础形式和施工措施。
从各种基础形式来看,端承桩是比较安全的;在降水成功的条件下,人工挖孔桩是较快速经济的;若降水不成功,则钻、冲结合成孔是最安全可靠的。