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摘要: 讨论了岩溶地区勘察、设计及施工中的常见问题和建议处理方法,介绍了昆明新机场生产生活配套服务区云天苑(一期)一阶段勘察、设计及施工中出现的问题和处理方法。
关键词: 岩溶区勘察; 浅基础和桩基础共用;溶洞对基础的影响、桩基施工
1、概况
拟建场地建筑物包括30栋11层、高度30-35m的小高层。拟建云天苑位于昆明市官渡区大板桥镇内,地处亚热带区域,从地带特征上属亚热带喀斯特,该区域喀斯特发育的特点以溶蚀裂隙性洞穴居多,地形多为缓坡丘陵地带或者馒头状丘陵,坡度一般介于10-25°。拟建场地在勘察过程中发现多处溶洞,印证了此点,本次勘察建筑物及基坑钻孔183个(含引用钻孔),揭露溶洞钻孔72个(含引用钻孔);岩溶补孔钻孔59个,补孔揭露溶洞钻孔31个;补孔揭露土洞钻孔2个,经统计,钻孔见洞隙率为39.3%,线岩溶率为8.47%。按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)第6.6.2条及表6.6.2对场地岩溶发育程度进行分级,综合判定拟建场地岩溶发育程度整体为强发育。从勘察的角度评价拟建场地的稳定性和适宜性来看,基本稳定、基本适宜。
2、岩土工程详细勘察阶段对溶洞的探查:
在钻探过程中发现溶洞之后,需要依据溶洞的揭露厚度规模决定是否需要在其四周剖面线上进行补钻,根据我院多年的岩溶地区勘察经验,若揭露厚度大于0.5m,则须在原钻孔纵横剖面线方向上间隔1.5m布设补孔,以查明该溶洞的发育规模、形态;若揭露厚度小于0.5m,则可不进行补孔钻探;溶洞的钻探深度可钻至原钻孔溶洞底板高程以下3.0m即可停钻。若补孔揭露厚度大于原钻孔揭露厚度,则在揭露厚度扩大的方向上继续间隔1.5m进行补孔,直到揭露厚度出现收敛为止。
通过地质调查,查明场地内是否有溶沟溶槽、岩溶漏斗、岩溶塌陷等地质现象。若有须查明其发育规模,大小、深度等。对于岩溶塌陷可在其上部布设钻孔以查明塌陷的基本情况(是否还有较大空洞,是否还会继续发生塌陷等)。
4、设计阶段的考虑:
地层情况:拟建场地上覆红粘土,整体上呈坚硬~硬塑状态,局部可塑状态,该层层厚介于0.50m(钻孔ZK34)~11.00m(钻孔ZK22-1)之间,层顶埋深0.00~4.50m。层顶高程介于2108.78~2120.33m,拟建场地都有分布,其厚度相差十分悬殊。下伏基岩为二叠系下统阳新组(P1y)白云质灰岩:细晶结构,钙质胶结,中厚~厚层状构造,中等风化,间夹强风化薄层,该层钻探揭露厚度介于0.50~23.30m(含溶蚀裂隙),层顶埋深介于0.00~21.00m,层顶高程介于2095.0~2119.94m,整个勘察场地均有分布。
从地层上来看虽然场地的地层简单,且物理力学性质较好,但是考虑到基岩面起伏过大(大于30%),在考虑基础设计的安全性和可行性的同时,考虑基础设计的经济性。对于基岩面起伏不大、岩溶不发育地段采用浅基础型式,持力层采用红粘土或者白云质灰岩均可;对于基岩面起伏较大地段的建筑物,则建议采用桩基础和浅基础共用;对于岩溶发育地段,勘察时建议桩基础型式,同时建议建设方进行一柱一桩的施工勘察,确保桩底不存在破碎带及溶洞、溶蚀裂隙等。其中桩基础和浅基础共用(条形基础)的方案兼顾了安全性和经济型,是岩溶场地比较值得推广使用和借鉴的基础方案。
3、施工过程中容易出现的问题和处理措施:
3.1基础开挖后与勘察有误?!
在初步设计为条形基础的位置,场地开挖后,基岩出露,结果是在拟建建筑中间非基础位置发现了溶洞,见下图,该溶洞地表为近椭圆形,周长为4.3m,面积为1.2m2,位于第3轴交C轴的基础位置旁,离基础最近距离约为0.67 m,见附件1溶洞平面图。经实测,该溶洞洞口长约1.2m,宽约1m,延伸方向与轴线成42°交角,最大宽度约1.1m,平面长度约1m,溶洞倾角约35°,斜长约 1.8m(延伸方向平行于地层产状),经过钎探及挖掘,接合我院在周边的施工勘察钻探成果(钻孔编号为35-51号)证实反方向无溶洞发育,反方向为白云质灰岩,从现地面(标高为2105.1m)以下7.41m为完整的白云质灰岩(单元层代号为③层)。底部充填有挖掘破碎后塌落的块石(原始洞底充填有厚度约0.3m的软塑状粘土)。尚发现一道裂隙,地表为近长方形,周长为12.3m,面积为9.6m2,离第2轴基础最近距离为1m,离第3轴基础最近距离为0.74m最。针对此异常情况,设计单位发函建议将拟建第35栋高层基础型式由条形基础全部改为桩基础。
我院收到设计单位的发函后,经过钎探及挖掘,接合我院在周边的施工勘察钻探成果(钻孔编号为35-51号)证实反方向无溶洞发育,反方向为白云质灰岩,从现地面(标高为2105.1m)以下7.41m为完整的白云质灰岩(单元层代号为③层)。底部充填有挖掘破碎后塌落的块石(原始洞底充填有厚度约0.3m的软塑状粘土)。
我院根据挖掘出来的溶洞与裂隙及换填区域,判定这是一个大的相连通的裂隙。并且这个裂隙范围内无条形基础。我院的处理建议,对软土进行清除,以挖至基础底5m为限(若软土厚度达不到5m,以实际厚度为准),然后用C20砼进行换填。
之所以进行如此处理,而非盲目简单的将条形基础改为桩基础形式,是因为我院在条形基础部位进行了施工钻探,确保基礎下无溶洞存在,并对露出地面的溶洞进行了认真踏勘,既不避讳责任,同时更加尊重实际的地质条件,用科学严谨的态度,经济合理的解决了施工中出现的问题,为加快工期、降低成本做出了勘察应有的责任和义务,同时获得了业主单位、设计单位和施工单位的一致好评。
3.2桩基础施工与勘察成果不符
在第20栋的桩基施工过程中,在桩基础开挖至设计高程后,基底一半为岩,一半为土,施工单位在告知设计单位后,发函我勘察单位,由于勘察的原因导致出现此问题,我院派遣技术负责人对施工桩基进行调查,经调查,勘察钻孔正好位于桩基础施工的岩石上,而未揭露到溶蚀裂隙,直接反映岩溶竖向发育的特征,也让建设的五方主体认识到了该区域岩溶发育的程度和特点。
3.3本场地桩基施工出现的问题
岩溶地区桩基施工常见问题主要有卡钻、漏浆、钻孔偏斜、塌孔等质量安全事故。本场地采用桩基类型为旋挖成孔灌注桩,也出现了一些问题,我院在进行抽芯钻探的时候,发现部分桩基下半段破碎且夹泥,抽检21颗桩,5颗桩不合格,不合格率23.8%;经分析主要原因为1、施工队伍未按规范、规程操作,交桩过程不设振动管;2、对于有岩溶裂隙较发育的孔壁,清除不干净。3、对于穿越溶洞的桩基础,未进行片石回填或者素混凝土回填。后续的处理结果尚未出来,这里就不做论述。
参考文献:
[1] 常士骠,张苏民.工程地质手册[M].4版.北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2] 袁道先.《中国岩溶学》.北京.地质出版社;ISBN:9787116014688
关键词: 岩溶区勘察; 浅基础和桩基础共用;溶洞对基础的影响、桩基施工
1、概况
拟建场地建筑物包括30栋11层、高度30-35m的小高层。拟建云天苑位于昆明市官渡区大板桥镇内,地处亚热带区域,从地带特征上属亚热带喀斯特,该区域喀斯特发育的特点以溶蚀裂隙性洞穴居多,地形多为缓坡丘陵地带或者馒头状丘陵,坡度一般介于10-25°。拟建场地在勘察过程中发现多处溶洞,印证了此点,本次勘察建筑物及基坑钻孔183个(含引用钻孔),揭露溶洞钻孔72个(含引用钻孔);岩溶补孔钻孔59个,补孔揭露溶洞钻孔31个;补孔揭露土洞钻孔2个,经统计,钻孔见洞隙率为39.3%,线岩溶率为8.47%。按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)第6.6.2条及表6.6.2对场地岩溶发育程度进行分级,综合判定拟建场地岩溶发育程度整体为强发育。从勘察的角度评价拟建场地的稳定性和适宜性来看,基本稳定、基本适宜。
2、岩土工程详细勘察阶段对溶洞的探查:
在钻探过程中发现溶洞之后,需要依据溶洞的揭露厚度规模决定是否需要在其四周剖面线上进行补钻,根据我院多年的岩溶地区勘察经验,若揭露厚度大于0.5m,则须在原钻孔纵横剖面线方向上间隔1.5m布设补孔,以查明该溶洞的发育规模、形态;若揭露厚度小于0.5m,则可不进行补孔钻探;溶洞的钻探深度可钻至原钻孔溶洞底板高程以下3.0m即可停钻。若补孔揭露厚度大于原钻孔揭露厚度,则在揭露厚度扩大的方向上继续间隔1.5m进行补孔,直到揭露厚度出现收敛为止。
通过地质调查,查明场地内是否有溶沟溶槽、岩溶漏斗、岩溶塌陷等地质现象。若有须查明其发育规模,大小、深度等。对于岩溶塌陷可在其上部布设钻孔以查明塌陷的基本情况(是否还有较大空洞,是否还会继续发生塌陷等)。
4、设计阶段的考虑:
地层情况:拟建场地上覆红粘土,整体上呈坚硬~硬塑状态,局部可塑状态,该层层厚介于0.50m(钻孔ZK34)~11.00m(钻孔ZK22-1)之间,层顶埋深0.00~4.50m。层顶高程介于2108.78~2120.33m,拟建场地都有分布,其厚度相差十分悬殊。下伏基岩为二叠系下统阳新组(P1y)白云质灰岩:细晶结构,钙质胶结,中厚~厚层状构造,中等风化,间夹强风化薄层,该层钻探揭露厚度介于0.50~23.30m(含溶蚀裂隙),层顶埋深介于0.00~21.00m,层顶高程介于2095.0~2119.94m,整个勘察场地均有分布。
从地层上来看虽然场地的地层简单,且物理力学性质较好,但是考虑到基岩面起伏过大(大于30%),在考虑基础设计的安全性和可行性的同时,考虑基础设计的经济性。对于基岩面起伏不大、岩溶不发育地段采用浅基础型式,持力层采用红粘土或者白云质灰岩均可;对于基岩面起伏较大地段的建筑物,则建议采用桩基础和浅基础共用;对于岩溶发育地段,勘察时建议桩基础型式,同时建议建设方进行一柱一桩的施工勘察,确保桩底不存在破碎带及溶洞、溶蚀裂隙等。其中桩基础和浅基础共用(条形基础)的方案兼顾了安全性和经济型,是岩溶场地比较值得推广使用和借鉴的基础方案。
3、施工过程中容易出现的问题和处理措施:
3.1基础开挖后与勘察有误?!
在初步设计为条形基础的位置,场地开挖后,基岩出露,结果是在拟建建筑中间非基础位置发现了溶洞,见下图,该溶洞地表为近椭圆形,周长为4.3m,面积为1.2m2,位于第3轴交C轴的基础位置旁,离基础最近距离约为0.67 m,见附件1溶洞平面图。经实测,该溶洞洞口长约1.2m,宽约1m,延伸方向与轴线成42°交角,最大宽度约1.1m,平面长度约1m,溶洞倾角约35°,斜长约 1.8m(延伸方向平行于地层产状),经过钎探及挖掘,接合我院在周边的施工勘察钻探成果(钻孔编号为35-51号)证实反方向无溶洞发育,反方向为白云质灰岩,从现地面(标高为2105.1m)以下7.41m为完整的白云质灰岩(单元层代号为③层)。底部充填有挖掘破碎后塌落的块石(原始洞底充填有厚度约0.3m的软塑状粘土)。尚发现一道裂隙,地表为近长方形,周长为12.3m,面积为9.6m2,离第2轴基础最近距离为1m,离第3轴基础最近距离为0.74m最。针对此异常情况,设计单位发函建议将拟建第35栋高层基础型式由条形基础全部改为桩基础。
我院收到设计单位的发函后,经过钎探及挖掘,接合我院在周边的施工勘察钻探成果(钻孔编号为35-51号)证实反方向无溶洞发育,反方向为白云质灰岩,从现地面(标高为2105.1m)以下7.41m为完整的白云质灰岩(单元层代号为③层)。底部充填有挖掘破碎后塌落的块石(原始洞底充填有厚度约0.3m的软塑状粘土)。
我院根据挖掘出来的溶洞与裂隙及换填区域,判定这是一个大的相连通的裂隙。并且这个裂隙范围内无条形基础。我院的处理建议,对软土进行清除,以挖至基础底5m为限(若软土厚度达不到5m,以实际厚度为准),然后用C20砼进行换填。
之所以进行如此处理,而非盲目简单的将条形基础改为桩基础形式,是因为我院在条形基础部位进行了施工钻探,确保基礎下无溶洞存在,并对露出地面的溶洞进行了认真踏勘,既不避讳责任,同时更加尊重实际的地质条件,用科学严谨的态度,经济合理的解决了施工中出现的问题,为加快工期、降低成本做出了勘察应有的责任和义务,同时获得了业主单位、设计单位和施工单位的一致好评。
3.2桩基础施工与勘察成果不符
在第20栋的桩基施工过程中,在桩基础开挖至设计高程后,基底一半为岩,一半为土,施工单位在告知设计单位后,发函我勘察单位,由于勘察的原因导致出现此问题,我院派遣技术负责人对施工桩基进行调查,经调查,勘察钻孔正好位于桩基础施工的岩石上,而未揭露到溶蚀裂隙,直接反映岩溶竖向发育的特征,也让建设的五方主体认识到了该区域岩溶发育的程度和特点。
3.3本场地桩基施工出现的问题
岩溶地区桩基施工常见问题主要有卡钻、漏浆、钻孔偏斜、塌孔等质量安全事故。本场地采用桩基类型为旋挖成孔灌注桩,也出现了一些问题,我院在进行抽芯钻探的时候,发现部分桩基下半段破碎且夹泥,抽检21颗桩,5颗桩不合格,不合格率23.8%;经分析主要原因为1、施工队伍未按规范、规程操作,交桩过程不设振动管;2、对于有岩溶裂隙较发育的孔壁,清除不干净。3、对于穿越溶洞的桩基础,未进行片石回填或者素混凝土回填。后续的处理结果尚未出来,这里就不做论述。
参考文献:
[1] 常士骠,张苏民.工程地质手册[M].4版.北京:中国建筑工业出版社,2002.
[2] 袁道先.《中国岩溶学》.北京.地质出版社;ISBN:9787116014688