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【摘 要】 泰安万达广场位于地下岩溶较发育区。本文分析了岩溶的形成条件和发育特征,记述了工程勘察、设计、施工处理的全过程。
【关键词】 岩溶;物探;施工勘察;地基处理
引言:
岩溶又称喀斯特(karst),是指可溶性岩石受地表水和地下水的化学侵蚀为主,机械侵蚀和崩塌为辅的地质应力作用,以及由此产生的现象的统称。
岩溶的形成条件主要为可溶性岩石、岩石的透水性、流水的作用、气候的影响等几方面。
一、场区地质概况
泰安万达广场位于山东省泰安市泰山大街以南。属山前冲积平原,场区地形总趋势为北高南低。
泰山岩群与寒武系地层不整合接触带在其西部1km处,泰山山前断裂在其北部2.5km通过,横岭断裂、泰山——蒙山断裂在场区附近通过,场区内发育有多条近北西向、近东西向的张性断裂构造,区域构造较发育。
场区地层主要为第四系粉质粘土层,厚度2~5m,下伏寒武系浅海相的石灰岩、泥灰岩和紫色页岩,岩层走向近北西向,倾向北东,倾角一般为20°-40°。基岩地层的分布受北西向断层的影响,自西向东依次为紫色页岩、泥灰岩、石灰岩,呈条块分布。
地下水与地形坡向一致,以张性裂隙及岩溶作为径流通道,自北向南排泄。
二、岩溶发育的主要特征
1、场区岩溶发育形态
1)溶沟(槽)、石芽(孤石)
第四系地层剥离后发现:石灰岩顶面发育较多的溶沟、溶槽、石芽(包括孤石),溶沟(槽)发育深度一般0.5m~3.0m,局部深达6m左右,以北西向发育为主,平行分布,槽宽一般0.5~2.0m,溶沟(槽)均已被粉质粘土充填。局部沿陡倾角各项交错节理裂隙溶蚀连通形成石芽或孤石。石芽形态各异,以锥状为主,一般高0.3m~0.5m,个别高达2.0m。
2)地下岩溶
地下岩溶较发育,但无较大规模的岩溶洞穴。本场地钻孔见洞率为23.6%,线岩溶率为1.7%,属中等岩溶发育地段。对发现的92个溶洞按竖向洞高统计如下表:
序号 竖向洞高(m) 溶洞个数(个) 比率(%)
1 ≦0.5 30 32.61
2 0.5~1.0 32 34.78
3 1.0~1.5 16 17.39
4 1.5~2.0 1 1.09
5 2.0~2.5 2 2.17
6 2.5~3.0 7 7.61
7 3.0~4.0 3 3.26
8 4.0~5.0 1 1.09
從岩溶洞隙发育分布情况结合电法物探资料分析,场地内较大的岩溶洞隙以沿纵向构造节理裂隙发育为主,发育形成深窄的洞隙,而沿着水平方向或沿岩石层面发育的溶蚀洞隙规模一般较小。
本场地地下溶洞多已充填,主要充填物为粉质粘土。钻孔所揭露的92个溶洞中有88个已被粉质粘土全部充填,仅4个纵向洞高小于1m的溶洞未充填。
2、岩溶发育深度较浅
为分析岩溶竖向发育规律,对已发现的不同标高段溶洞进行了统计,详见下表:
溶洞总数(个) 标高(m) 不同标高段
溶洞数(个) 不同标高段
溶洞比率(%)
92 135.0以上 29 31.53
130.0~135.0 59 64.13
125.0~130.0 3 3.26
120.0~125.0 1 1.08
从表中数据看出,溶洞主要集中在标高130.0m以上(占比95.66%),自然地面标高一般138.3~141.9m,溶洞埋深较浅,而深部溶洞显著减少,岩溶发育较弱。
3、岩溶发育受地层岩性控制
场区分布地层为寒武系页岩、泥灰岩和石灰岩。页岩属非可溶性岩石,泥灰岩可溶性弱,而中厚层的石灰岩为可溶性强的岩石。第四系粉质粘土剥离后所反映的溶沟(槽)、石芽等分布极为明显,均为石灰岩;钻探所揭露岩溶裂隙也均在石灰岩中。
4、岩溶发育受构造影响明显
本场区断裂构造以张性构造为主,特别是北西向构造对地下水的径流途径和方向起着控制作用,对岩溶发育影响尤为明显。场区张性构造以北西向、进东西向高角度为主,有利于岩溶沿裂隙发育,从溶沟(槽)、石芽的分布来看,多数沿北西向发育,尤其北西向与近东西向断裂交汇处岩溶更为发育。根据场区构造位置与岩溶发育形态及平面位置分析,岩溶的发育明显受构造制约。
三、岩溶对地基强度和稳定性的影响
本场区基岩面的溶沟、溶槽、石芽及已揭露的溶洞大多被粘性土充填,岩溶地基在天然状态下总体处于稳定状态。但从工程应用角度出发,本工程建筑物基础座落在岩溶地基上,根据工程经验和相关规范,岩溶对地基强度具消弱作用,基底下5m的浅层岩溶对地基稳定性具有不利影响。
基于目前对岩溶顶板稳定性的定量评价仍处于探索阶段,某些技术文献中介绍采用结构力学中的梁、板、拱等理论评价方法,由于岩溶发育的复杂性和不均匀性,溶洞的形状、大小、顶板情况等计算边界条件难以明确,计算结果难免具有不确定性。
由于影响岩溶稳定性的因素很多,岩溶特征难以查明,故采用定性和经验综合分析方法,对本场地岩溶稳定性进行综合评价。根据以往工程经验:当溶洞顶板的厚度大于或等于溶洞跨度的0.5倍时,溶洞处于安全状态;根据本场地内较大的岩溶洞隙以沿纵向构造节理裂隙发育为主,发育形成深窄的洞隙,而沿着水平方向或沿岩石层面发育的溶蚀洞隙规模一般较小,溶洞大多被充填等岩溶特征,综合考虑按照溶洞顶板厚度大于1.0m且岩溶洞隙的顶板厚度大于洞隙高度的1/2作为评价本场地岩溶地基稳定性的标准。
四、岩溶地基的治理方案
鉴于地下岩溶发育分布的不确定性,针对建筑物基础方案,首先对拟建建筑物柱下进行施工勘察(钻探和物探),确保每个柱基安全。
本工程拟建建筑物设一层、局部二层地下室,地基持力层均为基岩,基底标高126.0m~134.9m,按照建筑物基底标高将岩溶位置分为基底以上、基底、基底以下三类,分别采取治理措施:
1、基底以上的岩溶:基坑开挖工程中将岩溶挖除;
2、基底位置的岩溶:将岩溶溶洞充填物清除,C25毛石混凝土或素混凝土充填;
3、基底以下的岩溶:按照溶洞顶板厚度大于1.0m且岩溶洞隙的顶板厚度大于洞隙高度的1/2作为评价本场地岩溶地基稳定性的标准,对岩溶的稳定性逐一评价,欠稳定的岩溶将其顶板破除,清除溶洞充填物,毛石混凝土充填。为确保工程安全,将判定为稳定的岩溶实施压力注浆,以防溶洞充填物被地下水潜蚀和溶洞进一步发展。
注浆施工现场
五、施工要求
由于溶洞可能具有连通性,应采取间歇式注浆,溶洞注浆量应通过采用适当配比的水玻璃早凝外加剂控制,控制流动5m范围内初凝。
六、检测
施工完成后进行第三方检测,检测方法采用相应的物探和不少于10%的钻孔取芯工作,确定注浆充填效果。
钻芯取样试块
七、结束语
在发育的岩溶地质上进行建设,由于地质岩性软硬不一,溶洞的位置、大小、深浅变化多,不可预见因素多,因此,应特别加强勘察,合理设计,精细施工,严格检测。
【关键词】 岩溶;物探;施工勘察;地基处理
引言:
岩溶又称喀斯特(karst),是指可溶性岩石受地表水和地下水的化学侵蚀为主,机械侵蚀和崩塌为辅的地质应力作用,以及由此产生的现象的统称。
岩溶的形成条件主要为可溶性岩石、岩石的透水性、流水的作用、气候的影响等几方面。
一、场区地质概况
泰安万达广场位于山东省泰安市泰山大街以南。属山前冲积平原,场区地形总趋势为北高南低。
泰山岩群与寒武系地层不整合接触带在其西部1km处,泰山山前断裂在其北部2.5km通过,横岭断裂、泰山——蒙山断裂在场区附近通过,场区内发育有多条近北西向、近东西向的张性断裂构造,区域构造较发育。
场区地层主要为第四系粉质粘土层,厚度2~5m,下伏寒武系浅海相的石灰岩、泥灰岩和紫色页岩,岩层走向近北西向,倾向北东,倾角一般为20°-40°。基岩地层的分布受北西向断层的影响,自西向东依次为紫色页岩、泥灰岩、石灰岩,呈条块分布。
地下水与地形坡向一致,以张性裂隙及岩溶作为径流通道,自北向南排泄。
二、岩溶发育的主要特征
1、场区岩溶发育形态
1)溶沟(槽)、石芽(孤石)
第四系地层剥离后发现:石灰岩顶面发育较多的溶沟、溶槽、石芽(包括孤石),溶沟(槽)发育深度一般0.5m~3.0m,局部深达6m左右,以北西向发育为主,平行分布,槽宽一般0.5~2.0m,溶沟(槽)均已被粉质粘土充填。局部沿陡倾角各项交错节理裂隙溶蚀连通形成石芽或孤石。石芽形态各异,以锥状为主,一般高0.3m~0.5m,个别高达2.0m。
2)地下岩溶
地下岩溶较发育,但无较大规模的岩溶洞穴。本场地钻孔见洞率为23.6%,线岩溶率为1.7%,属中等岩溶发育地段。对发现的92个溶洞按竖向洞高统计如下表:
序号 竖向洞高(m) 溶洞个数(个) 比率(%)
1 ≦0.5 30 32.61
2 0.5~1.0 32 34.78
3 1.0~1.5 16 17.39
4 1.5~2.0 1 1.09
5 2.0~2.5 2 2.17
6 2.5~3.0 7 7.61
7 3.0~4.0 3 3.26
8 4.0~5.0 1 1.09
從岩溶洞隙发育分布情况结合电法物探资料分析,场地内较大的岩溶洞隙以沿纵向构造节理裂隙发育为主,发育形成深窄的洞隙,而沿着水平方向或沿岩石层面发育的溶蚀洞隙规模一般较小。
本场地地下溶洞多已充填,主要充填物为粉质粘土。钻孔所揭露的92个溶洞中有88个已被粉质粘土全部充填,仅4个纵向洞高小于1m的溶洞未充填。
2、岩溶发育深度较浅
为分析岩溶竖向发育规律,对已发现的不同标高段溶洞进行了统计,详见下表:
溶洞总数(个) 标高(m) 不同标高段
溶洞数(个) 不同标高段
溶洞比率(%)
92 135.0以上 29 31.53
130.0~135.0 59 64.13
125.0~130.0 3 3.26
120.0~125.0 1 1.08
从表中数据看出,溶洞主要集中在标高130.0m以上(占比95.66%),自然地面标高一般138.3~141.9m,溶洞埋深较浅,而深部溶洞显著减少,岩溶发育较弱。
3、岩溶发育受地层岩性控制
场区分布地层为寒武系页岩、泥灰岩和石灰岩。页岩属非可溶性岩石,泥灰岩可溶性弱,而中厚层的石灰岩为可溶性强的岩石。第四系粉质粘土剥离后所反映的溶沟(槽)、石芽等分布极为明显,均为石灰岩;钻探所揭露岩溶裂隙也均在石灰岩中。
4、岩溶发育受构造影响明显
本场区断裂构造以张性构造为主,特别是北西向构造对地下水的径流途径和方向起着控制作用,对岩溶发育影响尤为明显。场区张性构造以北西向、进东西向高角度为主,有利于岩溶沿裂隙发育,从溶沟(槽)、石芽的分布来看,多数沿北西向发育,尤其北西向与近东西向断裂交汇处岩溶更为发育。根据场区构造位置与岩溶发育形态及平面位置分析,岩溶的发育明显受构造制约。
三、岩溶对地基强度和稳定性的影响
本场区基岩面的溶沟、溶槽、石芽及已揭露的溶洞大多被粘性土充填,岩溶地基在天然状态下总体处于稳定状态。但从工程应用角度出发,本工程建筑物基础座落在岩溶地基上,根据工程经验和相关规范,岩溶对地基强度具消弱作用,基底下5m的浅层岩溶对地基稳定性具有不利影响。
基于目前对岩溶顶板稳定性的定量评价仍处于探索阶段,某些技术文献中介绍采用结构力学中的梁、板、拱等理论评价方法,由于岩溶发育的复杂性和不均匀性,溶洞的形状、大小、顶板情况等计算边界条件难以明确,计算结果难免具有不确定性。
由于影响岩溶稳定性的因素很多,岩溶特征难以查明,故采用定性和经验综合分析方法,对本场地岩溶稳定性进行综合评价。根据以往工程经验:当溶洞顶板的厚度大于或等于溶洞跨度的0.5倍时,溶洞处于安全状态;根据本场地内较大的岩溶洞隙以沿纵向构造节理裂隙发育为主,发育形成深窄的洞隙,而沿着水平方向或沿岩石层面发育的溶蚀洞隙规模一般较小,溶洞大多被充填等岩溶特征,综合考虑按照溶洞顶板厚度大于1.0m且岩溶洞隙的顶板厚度大于洞隙高度的1/2作为评价本场地岩溶地基稳定性的标准。
四、岩溶地基的治理方案
鉴于地下岩溶发育分布的不确定性,针对建筑物基础方案,首先对拟建建筑物柱下进行施工勘察(钻探和物探),确保每个柱基安全。
本工程拟建建筑物设一层、局部二层地下室,地基持力层均为基岩,基底标高126.0m~134.9m,按照建筑物基底标高将岩溶位置分为基底以上、基底、基底以下三类,分别采取治理措施:
1、基底以上的岩溶:基坑开挖工程中将岩溶挖除;
2、基底位置的岩溶:将岩溶溶洞充填物清除,C25毛石混凝土或素混凝土充填;
3、基底以下的岩溶:按照溶洞顶板厚度大于1.0m且岩溶洞隙的顶板厚度大于洞隙高度的1/2作为评价本场地岩溶地基稳定性的标准,对岩溶的稳定性逐一评价,欠稳定的岩溶将其顶板破除,清除溶洞充填物,毛石混凝土充填。为确保工程安全,将判定为稳定的岩溶实施压力注浆,以防溶洞充填物被地下水潜蚀和溶洞进一步发展。
注浆施工现场
五、施工要求
由于溶洞可能具有连通性,应采取间歇式注浆,溶洞注浆量应通过采用适当配比的水玻璃早凝外加剂控制,控制流动5m范围内初凝。
六、检测
施工完成后进行第三方检测,检测方法采用相应的物探和不少于10%的钻孔取芯工作,确定注浆充填效果。
钻芯取样试块
七、结束语
在发育的岩溶地质上进行建设,由于地质岩性软硬不一,溶洞的位置、大小、深浅变化多,不可预见因素多,因此,应特别加强勘察,合理设计,精细施工,严格检测。