鄧 軍

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局114地質(zhì)大隊(duì)，貴州 遵義 563000)

摘 要：在巖溶地區(qū)，溶洞、暗河、裂隙等發(fā)育會(huì)對建筑物及地基的穩(wěn)定產(chǎn)生直接影響，因而必須做好巖溶地基的地質(zhì)勘察及地基處理，保證建筑物的質(zhì)量和安全。本文結(jié)合實(shí)例，闡述了巖溶地基的地質(zhì)勘察和地基基礎(chǔ)方案，希望能夠?yàn)橥惞こ探梃b和參考。

關(guān)鍵詞：巖溶地基； 地質(zhì)勘察； 持力層

1 工程概況

某勘察工程為某建筑工程1#、2#樓及幼兒園，擬建建筑物工程特征見表1。

表1 擬建建筑物工程特征表

建筑名稱結(jié)構(gòu)形式層數(shù)(F)基礎(chǔ)形式基礎(chǔ)荷載(kN/柱)一般最大1#框架-1+33F樁基礎(chǔ)150002#框架-2+33F樁基礎(chǔ)15000幼兒園框架-2+3F樁基礎(chǔ)5000

本次勘察工作方法為采用地面地質(zhì)測繪﹑鉆探、鉆孔超聲波測試、地微震測試及室內(nèi)巖土測試等手段相結(jié)合的綜合勘察方法。

2 巖溶與地下水

2.1 巖溶

場地內(nèi)局部地段巖面高差5.0～8.5 m，綜合判定場區(qū)為巖溶中等發(fā)育～強(qiáng)發(fā)育區(qū)，巖溶各向異性明顯，豎向、側(cè)向溶蝕交替出現(xiàn)，沿其巖溶發(fā)育走向、傾向追蹤呈條帶狀分布特點(diǎn)較明顯，以垂直溶蝕為主。除了已經(jīng)形成空間形態(tài)的溶隙、溶洞外，地層中還有一些微小溶蝕晶洞發(fā)育，破壞巖體質(zhì)量，降低巖體工程性能。場地巖溶形態(tài)發(fā)育特征如下：(1)基巖表面溶蝕：基巖表面經(jīng)長期溶蝕風(fēng)化形成由溶槽、溶溝、石芽組成的起伏面，是在古地貌基礎(chǔ)上發(fā)育的結(jié)果；(2)溶洞和裂隙：本次勘察共完成223個(gè)鉆孔，其中有10個(gè)孔發(fā)育溶蝕裂隙和溶洞，鉆孔見洞率為4.5%。其中絕大部分為全充填或半充填，充填物為可塑-軟塑狀紅粘土，局部由風(fēng)化碎塊充填。

2.2 地下水特征

場區(qū)地下水類型主要為雜填土中的上層滯水和寒武系下統(tǒng)清虛洞組(ε1q)白云巖中的巖溶裂隙水。

(1)上層滯水主要賦存于松散雜填土層中，該類地下水主要靠大氣降水及居民生活廢水、施工用水補(bǔ)給為主，一般為季節(jié)性水，為主要滲入成因。水量不大，主要以向場地西側(cè)的河流排泄為主，其水位、水量動(dòng)態(tài)變化受氣候影響顯著，填土層含水量小，對基坑施工和建筑影響不大。

(2)場地下伏寒武系下統(tǒng)清虛洞組(ε1q)白云巖，為含水性較好的巖層，其發(fā)育的節(jié)理裂隙為地下水貯存和滲流提供了條件，使場地基巖中富存了較為豐富的巖溶裂隙水。水位高程在244.23～246.68 m之間，與場地西側(cè)的河流相互連通，高于常年河水位0.11～2.23 m。

3 地基巖土參數(shù)

3.1 巖土單元?jiǎng)澐?/p>

根據(jù)場地土層的成因、物質(zhì)組分及其物理力學(xué)性質(zhì)的差異性，將場地土層劃分為：雜填土層(①單元)，可塑紅粘土(②1單元)，軟塑紅粘土(②2單元)三個(gè)土質(zhì)單元。根據(jù)場地巖層的物理力學(xué)性質(zhì)差異，將場地巖層劃分為：強(qiáng)風(fēng)化白云巖(③1單元)，中風(fēng)化白云巖(③2單元)兩個(gè)巖質(zhì)單元。

3.2 土質(zhì)單元承載力計(jì)算

場區(qū)內(nèi)可塑紅粘土，厚度小，分布不勻。按《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)的規(guī)定，對本次所采集的8件土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，然后對試驗(yàn)資料進(jìn)行整理統(tǒng)計(jì)。據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2011)第5.2.5條，計(jì)算場地土的地基承載力特征值：

fak=Mbγb+Mdγmd+McCk

γm取上覆土層的加權(quán)平均值；取b=3 m，d=0.5 m，Ck為粘聚力標(biāo)準(zhǔn)值；Mb、Md、Mc為承載力系數(shù)；b為基礎(chǔ)底面寬度。

可塑粘土承載力特征值：

fak=0.097×17.038×3+1.215×17.0×0.5+3.517×35.659=140.698 kPa

軟塑紅粘土在場區(qū)內(nèi)分布零星，物理力學(xué)性質(zhì)差，不宜作基礎(chǔ)持力層，根據(jù)當(dāng)?shù)亟ㄖ?jīng)驗(yàn)提供經(jīng)驗(yàn)值。

3.3 巖石承載力的確定

場區(qū)內(nèi)中風(fēng)化白云巖，厚度較大，分布均勻，是場地良好的基礎(chǔ)持力層。根據(jù)所采集的18件中風(fēng)化白云巖巖樣所進(jìn)行的飽和單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)成果見表2。

表2 巖石主要物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

巖石單元指標(biāo)飽和容重/(kN·m-3)飽和單軸抗壓強(qiáng)度/MPa統(tǒng)計(jì)數(shù)1818區(qū)間值26.8～27.920.4～38.4平均值27.230.0中風(fēng)化白云巖標(biāo)準(zhǔn)差0.5674.613變異系數(shù)—0.154統(tǒng)計(jì)修正系數(shù)—0.938標(biāo)準(zhǔn)值—28.15

飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為frk=28.15 MPa，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ類，依據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2002)第5.2.6條規(guī)定，取折減系數(shù)φ=0.15，計(jì)算得場地中風(fēng)化白云巖地基承載力特征值為：fa=φ×frk=0.15×28.15=4.22 MPa。根據(jù)各方面因素對地基承載力的影響，建議承載力特征值取值如下：

中風(fēng)化白云巖fa=4 200 kPa γ=27.2 kN/m3

綜合得出各巖土層地基參數(shù)建議值見表3。

表3 巖土層地基參數(shù)建議值表

重度/(kN·m-3)承載力特征值/kPa內(nèi)摩擦角/(°)內(nèi)聚力/kPa備注雜填土15.050——經(jīng)驗(yàn)值可塑紅粘土17.01405.935.6試驗(yàn)值軟塑紅粘土16.960——經(jīng)驗(yàn)值中風(fēng)化白云巖27.24200——試驗(yàn)值

4 地基基礎(chǔ)方案

4.1 持力層選擇及建議

(1)雜填土。場區(qū)分布不均，厚度小、承載力低，不宜作為基礎(chǔ)持力層。

(2)可塑紅粘土。場區(qū)分布廣泛，但分布不均勻，平場后厚度小，不宜作為基礎(chǔ)持力層。

(3)中風(fēng)化白云巖。分布連續(xù)，地基承載力較高，是理想的基礎(chǔ)持力層。

4.2 地基基礎(chǔ)方案選擇及建議

擬建物為框剪結(jié)構(gòu)建筑，最大柱荷載15 000 kN/柱，沉降敏感。根據(jù)場區(qū)工程地質(zhì)條件，地基巖土層工程性質(zhì)，綜合分析建議采用中風(fēng)化白云巖作為基礎(chǔ)持力層，基礎(chǔ)方案采用端承樁，基礎(chǔ)施工采用人工挖孔樁，對發(fā)育有較大規(guī)模溶洞且樁端以下基巖厚度不滿足規(guī)范的樁位應(yīng)揭穿溶洞，以溶洞底板完整基巖作持力層。對兩樁間距較小，而巖面高差較大的，建議加大樁端埋深，基底持力層厚度不能滿足規(guī)范要求時(shí)，補(bǔ)做施工勘察工作。對新增柱位或柱位有變動(dòng)的樁建議進(jìn)行補(bǔ)充勘察。挖至持力層標(biāo)高后應(yīng)清除護(hù)壁上的泥土和孔底的殘?jiān)?、積水，并應(yīng)進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后，應(yīng)立即封底和灌注樁身混凝土。

4.3 成樁的可能性及其對環(huán)境的影響

根據(jù)周邊建筑經(jīng)驗(yàn)，場區(qū)地層適合人工挖孔樁或機(jī)械成孔樁方案進(jìn)行成孔。但場區(qū)內(nèi)填土為機(jī)械回填，回填均勻性差，在成樁過程中有可能出現(xiàn)垮孔。若選用人工挖孔樁方案需要確保護(hù)壁的厚度滿足要求，若采用機(jī)械成孔樁方案需要使用鋼護(hù)筒或者泥漿護(hù)壁防止垮孔。場地周圍無地下管線及精密儀器設(shè)備等設(shè)施，人工挖孔樁或機(jī)械成孔樁為非擠土成孔工藝，施工時(shí)噪音較小，對周圍其他設(shè)施無危害影響。

5 結(jié)語

巖溶場地勘察的目的在于查明對場地安全和地基穩(wěn)定有影響的巖溶化發(fā)育規(guī)律，各種巖溶形態(tài)的規(guī)模、密度及其空間分布規(guī)律，可溶巖頂部淺層土體的厚度、空間分布及其工程性質(zhì)、巖溶水的循環(huán)交替規(guī)律等，并對建筑場地的適宜性和地基的穩(wěn)定性做出確切評價(jià)。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：鄧 軍(1985-)，男，貴州鳳岡人，本科，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)、巖土工程勘察與設(shè)計(jì)，地質(zhì)災(zāi)害勘察治理。

中圖分類號(hào)：TU42

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2096-2339(2017)03-0103-02