談巖溶地區(qū)地質雷達的應用和地基處理方案

馬 凱 王衛(wèi)彤 葛紅梅

(中海油山東化學工程有限公司，山東 濟南 250101)

談巖溶地區(qū)地質雷達的應用和地基處理方案

馬 凱 王衛(wèi)彤 葛紅梅

(中海油山東化學工程有限公司，山東 濟南 250101)

以某工程場區(qū)為例，對場地中無法判斷是否存在溶洞的情況，應采用地質雷達作為輔助判斷的重要手段，根據(jù)地質雷達提供的主要資料和數(shù)據(jù)，通過對該巖溶地區(qū)設計方案的綜合比較，提出了較合理的基礎設計方案。

地質雷達，現(xiàn)場驗槽，基礎設計

1 工程概況

本工程場區(qū)地形為山麓斜坡堆積地貌單元，地勢總體東北高西南低，地面標高最大值186.43 m,最小值157.39 m,地表相對高差29.04 m。場地所處地貌類型為坡地。勘探報告范圍內未揭露地下水。通過本次勘察資料及查閱區(qū)域地質資料，場地內未發(fā)現(xiàn)全新活動斷裂構造，場區(qū)及附近無大的活動斷裂通過,未見滑坡、泥石流等不良地質現(xiàn)象，場地穩(wěn)定，適宜建筑。

2 工程地質勘察資料

勘察為一次性詳細勘察，其目的要求是為本工程提供詳細的工程地質資料和巖土技術參數(shù)。勘察工作布置，采用沿擬建建筑物周邊線、角點及中心線布設鉆孔。本次勘察共布置鉆孔142個，鉆孔孔深4.00 m～14.00 m，勘探點、勘探線間距均滿足規(guī)范要求。勘察共投入XY-1型工程鉆機3臺。工程鉆探土層采用合金鉆頭回轉鉆進，泥漿護壁，土樣采用活塞式取土器，采用重錘少擊法取得，采取原狀土樣蠟封裝箱，并當天送試驗室進行分析。

根據(jù)鉆孔揭露及室內土工試驗資料分析，勘探深度范圍內自上而下分布的地層巖性為:

①層雜填土、①-1層素填土、②層黃土、③層粉質粘土、③-1層含碎石粉質粘土、④層殘積土、⑤層中風化石灰?guī)r、⑥層中風化泥灰?guī)r。

3 現(xiàn)場驗槽情況

建筑物基坑挖至基底設計標高并清理后，施工單位會同勘察、設計、建設、監(jiān)理等單位共同進行驗槽，驗槽時勘察、設計、建設、監(jiān)理、施工等單位有關負責及技術人員到場；攜帶基礎施工圖、結構總說明和詳勘階段的巖土工程勘察報告。

基坑情況是現(xiàn)場開挖完畢槽底無浮土、松土條件良好的基槽。經(jīng)現(xiàn)場仔細復核，基槽底面與設計標高相差不大；基槽底面坡度較緩，高差懸殊不大；槽底沒有明顯的機械車轍痕跡，槽底土擾動情況不明顯；能夠分辨出人工清除的溝槽、鏟齒痕跡；基槽清理情況良好。驗槽時相關各方重點觀察柱基、墻角、承重墻下或其他受力較大部位，驗槽時發(fā)現(xiàn)基槽某處有裂隙，因詳勘資料中寫有局部側壁有溶孔、溶槽發(fā)育。因該工程基底持力層為中風化泥巖及灰?guī)r，泥灰?guī)r中易賦存風化裂隙，開口溶洞發(fā)育。

為保證工程質量和安全，考慮到由于巖溶地質的場地在地下具有很強的隱蔽性和在空間的分布上具有較大的離散性，在建筑物地基的安全性上溶洞、溶槽、溶溝和裂隙等的發(fā)育也起著至關重要的作用。經(jīng)現(xiàn)場設計、施工、勘察、監(jiān)理和建設單位共同驗槽決定，委托詳勘部門再次對此位置進行勘察工作。采用巖土工程勘察方法傳統(tǒng)的鉆探法時，對地質病害的勘察如溶洞、裂隙等存在的大小、深度和范圍具有一定的局限性和不確定性且成本大,耗時多，對工期影響較大。隨即決定采用地質雷達的勘察方法對建筑地基進行巖溶地質病害的補充勘察。

4 地質雷達檢測情況

勘察院采用地質雷達對該工程基礎進行了探測，因測區(qū)內地表為第四系山前沖積，下伏基巖為泥灰?guī)r，附近區(qū)域構造較為發(fā)育，而場地東側的北向和北西向山斷裂為該區(qū)域主控斷裂，受其影響，場地裂隙較為發(fā)育，圍巖較為破碎。

因勘察目的是探察基底持力層開口溶洞的空間分布情況。故使用LTD2100型數(shù)字化探測雷達儀，中心工作頻率為270 MHz的天線進行了探測。該地質雷達探測技術是利用介質的介電性質和導電性質差異進行探測，從物理性質上分析，雷達電磁波在不同地層或物質之間存在著不同的傳播速度和頻率，完整巖石與破碎帶、裂隙、風化層等存在一定的物性差異，這些地球物理性質的差異構成了開展地質雷達工作的前提。雷達觀測系統(tǒng)見圖1。

勘察單位的地質雷達檢測結果見圖2～圖4。

從地質雷達反射剖面圖中顯示出明顯的不同介質的界面反射，呈現(xiàn)出“凹”形異常體。具體表現(xiàn)為反射能量較強和同相軸不連續(xù)等特點。勘察單位判斷地質病害為沿著弱風化石灰?guī)r裂隙向地下發(fā)育的溶溝。

5 地質雷達探測成果結論與建議

通過本次物探工作，并結合區(qū)域地質，綜合分析如下：

1)場地發(fā)現(xiàn)一處開口溶洞，該溶洞主體發(fā)育走向北東東，傾向南西，開口溶洞作用范圍深度達8.0 m，開口溶洞影響范圍深度2.5 m內，層理溶蝕發(fā)育強烈(見圖5)。2)場地中部存在一條層理裂隙，層理溶蝕深度局部達7.0 m左右。3)該開口溶洞位于山坡腳下，受地表水系及巖層傾向影響，存在潛在發(fā)育，在設計處理時，應予以重視。

6 設計處理方案

地基處理的關鍵是解決溶洞的穩(wěn)定性,以保證建筑物的安全。巖土交界面的地區(qū)假如地下水活動于此，應合理預測建筑物基礎下地下水位的變化趨勢，并考慮由于地下水的影響所形成的溶洞對地基的影響，因巖溶不良地質構成的巖溶地基常常引起地基變形破壞，將會造成地基承載力不足、不均勻沉降、地基滑動和塌陷等，故對地基評價不能滿足穩(wěn)定性要求時，必須對地基進行適當?shù)奶幚怼?/p>

尤其是在地下水位高于基巖表面的巖溶地區(qū)，在對地基處理時必須注意由于人工降水可能會引起溶洞的進一步發(fā)育或可能造成的地表塌陷的可能性。根據(jù)水文地質條件和抽水試驗的觀測結果綜合分析確定塌陷區(qū)的范圍及方向。在判定為塌陷的范圍不應采用天然地基。在施工現(xiàn)場遇到溶洞的處理方式一般主要采取三種方式：一是跨越式，即加強梁的鋼筋或增大梁的寬度和高度;二是懸臂式，按懸臂梁設計基礎;三是穿越式，采用樁基礎，即下挖穿越。方案選擇應根據(jù)其大小、埋深、位置、圍巖穩(wěn)定性和水文地質條件綜合分析后確定將要采取的地基處理措施。

7 巖溶地區(qū)地基處理措施

1)對于巖溶地區(qū)較小的溶洞和洞隙，可考慮采用鑲補、嵌塞與跨越等方法進行處理。2)對于巖溶地區(qū)較大的溶洞和洞隙，可采用漿砌塊石等堵塞措施以及洞底支撐或調整柱距等方式處理，也可考慮采用結構跨越的方式進行處理。3)對于巖溶地區(qū)的基底有不超過25%基底面積的溶洞(隙)且填充物難以挖除時，可采用在溶洞(隙)部位加設鋼筋混凝土底板，并且底板寬度必須大于溶洞(隙)，也可在溶洞(隙)部位采用樁基礎進行穿越處理。4)對于溶洞位于條形基礎的末端，跨越工程量大，可采用懸臂梁設計的方式設計基礎，若溶洞位于單獨基礎重心一側，可采用偏心荷載設計的方式設計基礎。

8 設計院處理結論與方案

本工程基礎形式為條基及獨立基礎，東北角外墻條形基礎及角部多棵柱獨立基礎均落在溶洞上方，根據(jù)成果報告及現(xiàn)場情況決定采用如下方法進行處理：把碎渣從現(xiàn)有標高再下挖1 m～2 m，夯實底部碎渣，并清理周圍破碎巖石，再用C20毛石混凝土將溶洞灌實至基底設計標高。并決定對基礎下溶洞進行注漿充填空隙的處理方式，使溶洞內的空腔填充密實，從而保證填充物與周圍環(huán)境固結成為一個整體，并具有一定的強度；并且起到切斷溶洞與地下水的聯(lián)系的作用，使其不再發(fā)育，以保證建筑物的安全性及基礎和持力層的穩(wěn)定性，并保證強度達到設計的承載力要求。在溶洞范圍內基礎加強，并采取加寬基礎寬度，設置基礎拉梁的措施保證地基基礎的安全。

[1] GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規(guī)范[S].

[2] JGJ 79-2012，建筑地基處理技術規(guī)范[S].

[3] 顧曉魯.地基與基礎[M].第3版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[4] 魏 敏.談地基基礎檢測[J].山西建筑，2013，39(15)：39-40.

[5] 毛志兵.建筑工程管理與實務[M].第4版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2014.

[6] 薄會申.地質雷達技術實用手冊[M].北京：地質出版社，2006.

Application of geological radar and ground treatment scheme of karst area

MA Kai WANG Wei-tong GE Hong-mei

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Limited Company, Jinan 250101, China)

Taking a project site as an example, to determine whether there is cave on the site, an important means to be used as auxiliary judgment by geological radar, according to the data of geological radar provides, through comprehensive comparison according to the design scheme of karst region, puts forward the foundation is relatively reasonable design proposal.

geological radar, on-site checking slot, foundation design

1009-6825(2014)31-0101-02

2014-08-29

馬 凱(1980- )，男，工程師； 王衛(wèi)彤(1968- )，男，高級工程師； 葛紅梅(1969- )，女，高級工程師

P642

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