江西贛南巖溶地區(qū)房屋勘察基礎(chǔ)選型淺析

羅小龍,楊道光,陳立宏*

(江西贛南地質(zhì)工程院,江西 贛州 341000)

江西贛南巖溶地區(qū)房屋勘察基礎(chǔ)選型淺析

羅小龍,楊道光,陳立宏*

(江西贛南地質(zhì)工程院,江西 贛州 341000)

巖溶地貌--喀斯特地貌,在贛南分布廣泛,其土層中發(fā)育土洞,巖層中發(fā)育溶洞,給基礎(chǔ)選型、設(shè)計、施工帶來很大的難度.本文根據(jù)四個工程實例,綜合分析土層、巖層的力學強度、空間分布及巖溶發(fā)育情況,推薦四種不同的基礎(chǔ)選型.

巖溶;復合地基;筏板基礎(chǔ);樁基礎(chǔ)

1 概況

江西贛南地處南嶺山脈和武夷山脈北側(cè),東南連接羅霄山脈南端,地貌形態(tài)為中、低山山地地貌.可溶性灰?guī)r為贛南地區(qū)一種代表性的巖土層,在公路、鐵路、工民建等工程基礎(chǔ)建設(shè)時,常見可溶性巖土層,本文就工民建地基基礎(chǔ)選型進行分析和探討.

巖溶地區(qū)地質(zhì)條件復雜,土洞、溶洞發(fā)育,若基礎(chǔ)選型不當,在建設(shè)過程中常發(fā)生基礎(chǔ)型式設(shè)計變更,施工困難,嚴重的可能出現(xiàn)地基不均勻沉降、對上部建筑產(chǎn)生破壞,從而造成不小的人、財力資源浪費.本文將根據(jù)巖溶地區(qū)不同的地質(zhì)條件,分析不同的基礎(chǔ)選型.

2 基礎(chǔ)選型

2.1 條形基礎(chǔ)、獨立基礎(chǔ)型式

在上部土層厚度較大、力學強度較高、土洞不發(fā)育、房屋樓層規(guī)模為多層時,可盡量利用上部土層作基礎(chǔ)持力層,選擇條形基礎(chǔ)或獨立基礎(chǔ).

工程實例:擬建建筑物為4層辦公樓、宿舍,剖面圖1所示地質(zhì)資料,各巖土層性質(zhì)如下.

(1)雜填土.灰褐色,稍濕,松散,主要由粉質(zhì)粘土、塊石及垃圾等組成,為新近人工填土層.全場地分布,該巖土層鉆孔揭露的一般厚度0.50～2.10m.

(2)砂質(zhì)粘土.褐黃色,稍濕,可塑,刀切面較粗糙,干強度中等,韌性中等,無搖振反應(yīng),局部含少量礫,厚度7.8～11.5m,見土洞,為第四系全新統(tǒng)殘積、坡積土層.

(3)土洞.全充填,褐黃色砂質(zhì)粘土、中風化灰?guī)r碎屑等,松散,呈軟塑狀,鉆進較快.在鉆孔孔位及深度控制范圍內(nèi),局部分布.鉆孔揭露的層頂面埋深9.30～12.30m.

圖1 剖面

(4)砂質(zhì)粘土.褐黃色,稍濕,軟可塑,刀切面較粗糙,干強度中等,韌性中等,無搖振反應(yīng),砂質(zhì)含量約為10%～30%,成分為砂巖、灰?guī)r.為第四系全新統(tǒng)殘積、坡積土層.

(5)中風化灰?guī)r.灰黑色,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層構(gòu)造,巖芯短柱狀、碎塊狀、風化裂隙發(fā)育,軸心夾角35～45°,面彎曲,微張,充填鈣質(zhì),RQD=40%,見溶蝕現(xiàn)象及溶洞,屬二疊系中統(tǒng)沉積巖中風化層.屬硬質(zhì)巖,巖體結(jié)構(gòu)類型屬層狀結(jié)構(gòu), 巖體完整程度屬較破碎巖體,巖體基本質(zhì)量級別為Ⅳ級,勘察范圍內(nèi)底部見溶洞.frk=27.54MPa

(6)-1溶洞層.全充填,充填物呈褐黃色,主要為砂質(zhì)粘土與中風化灰?guī)r碎塊、碎屑,含少量砂巖碎塊等,松散,遇水后砂質(zhì)粘土呈流塑狀,鉆進速度快,漏漿.

砂質(zhì)粘土層厚度大,力學強度中等,擬建建筑物為4層辦公樓、宿舍,應(yīng)充分利用該土層作淺基礎(chǔ)持力層,并在基礎(chǔ)范圍內(nèi),采用小口徑鉆孔,探明土洞分布情況,確保地基基礎(chǔ)安全.

2.2 復合地基筏板基礎(chǔ)型式

在上部土層厚度大,頂部土層力學強度較高,中下部土層力學強度較低、巖土層空間分布不均勻,可以選擇復合地基筏板基礎(chǔ)型式.

工程實例:擬建建筑物為17層商住樓,剖面圖2所示地質(zhì)資料,各巖土層性質(zhì)如下.

(1)卵石層.褐色,飽和,稍密,粒徑大于20mm的顆粒含量大于50%.含少量5～10cm的大顆粒.礦物成分以石英砂巖為主,呈次圓狀.小顆粒以中粗砂為主.場地分布厚度2.5～6.8m.

(2)粉質(zhì)粘土.褐色,軟塑狀,刀切面較光滑,干強度及韌性中等,無搖振反應(yīng).含少量粉砂、細砂顆粒.場地分布厚度3.6～5.2m.

(3)礫質(zhì)粘土.灰褐色,軟塑狀,刀切面較粗糙,干強度及韌性中等,無搖振反應(yīng).含15%左右石英礫石,礫徑2.0～10.0mm,含少量砂粒.

(4)中砂.褐黃色,飽和,松散,粒徑大于0.25mm的顆粒質(zhì)量大于50%,砂粒成分以石英為主.場地分布厚度2.8～4.2m.

(5)中風化灰?guī)r:灰白色,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層狀構(gòu)造.巖芯呈樁狀,短柱狀、少量碎塊狀、風化裂隙較發(fā)育,裂隙面彎曲,微張,充填鈣質(zhì),RQD=50%,見溶蝕現(xiàn)象及溶洞,屬二疊系中統(tǒng)沉積巖中風化層.屬硬質(zhì)巖,巖體結(jié)構(gòu)類型屬層狀結(jié)構(gòu), 巖體完整程度屬較破碎巖體,巖體基本質(zhì)量級別為Ⅳ級,frk=30.67 MPa.勘察范圍內(nèi)頂部見溶洞,溶洞內(nèi)由軟塑狀粘性土、松散狀砂粒充填.

擬建工程地基巖土卵石層分布全場地,厚度大,力學強度較高,應(yīng)充分利用這層巖土層.但下臥層粉質(zhì)粘土、礫質(zhì)粘土、中砂力學強度低,而且空間分布不均勻,地基變形驗算很困難.若采用嵌巖樁基礎(chǔ),則需要查明溶洞發(fā)育分布情況,進行單樁單孔鉆探施工勘察,且樁基施工難度較大.綜合分析,采用CFG碎石樁對軟弱下臥層進行處理,達到設(shè)計要求后,在卵石層上施工筏板基礎(chǔ).縮減了工期、成本,取得了非常好的效果.

圖2 剖面

2.3 大口徑嵌巖樁基礎(chǔ)型式

在上部土層較厚,力學強度較低,且灰?guī)r溶洞不發(fā)育的地質(zhì)條件下,可采用嵌巖樁基礎(chǔ)型式.

工程實例:擬建建筑物為27層商住樓,剖面圖3所示地質(zhì)資料,各巖土層性質(zhì)如下.

(1)雜填土.雜褐色,稍濕,松散,主要由粉質(zhì)粘土、塊石及垃圾等組成,為新近人工填土層.全場地分布.

(2)礫質(zhì)粘土.黃褐色,可塑狀,刀切面較粗糙,干強度及韌性中等,無搖振反應(yīng).含15%左右石英礫石,礫徑2.0～10.0mm,含少量砂粒.

(3)-1土洞.褐黃色砂質(zhì)粘土、中風化灰?guī)r碎屑等,松散,呈軟塑狀,鉆進較快.在鉆孔孔位及深度控制范圍內(nèi),局部分布,土洞為全充填.

(4)中風化灰?guī)r.灰白色,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),中厚層狀構(gòu)造.巖芯呈柱狀、短柱狀,少量碎塊狀,風化裂隙較發(fā)育,裂隙面彎曲,微張,充填鈣質(zhì),RQD=70%.未見溶蝕現(xiàn)象, 屬較硬巖,巖體結(jié)構(gòu)類型屬層狀結(jié)構(gòu),巖體完整程度屬較完整巖體,巖體基本質(zhì)量級別為Ⅲ級,frk=34.50MPa.

擬建工程建筑物為27層商住樓,其地基巖土層雜填土、礫質(zhì)粘土力學強度較低,不能選作基礎(chǔ)持力層,中風化灰?guī)r較完整,未見發(fā)育溶洞.采用大口徑嵌巖樁基礎(chǔ),施工難度較小,質(zhì)量可靠,是較好的基礎(chǔ)選型.

圖3 剖面

圖4 剖面

2.4 小口徑管樁筏板復合基礎(chǔ)型式

在上部土層厚較大,力學強度較高,石灰?guī)r基巖面起伏較大,溶洞很發(fā)育,溶洞體積較大,且發(fā)育串珠狀的溶洞,這種地質(zhì)條件下,可采用微型管樁筏板復合基礎(chǔ)型式.

工程實例:擬建建筑物商住樓,地上32層,地下一層地下室,剖面圖4所示地質(zhì)資料,各巖土層性質(zhì)如下.

(1)雜填土(Qml).褐色、褐紅色,稍濕,松散.主要由砂巖大塊石、碎塊、碎屑及粉粘粒、砂礫石、淤泥質(zhì)土等組成,易垮塌,為第四系人工填筑土層.分布全場地.

(2)圓礫(Q4al).褐黃色,飽和,稍密,粒徑大于2mm含量占總質(zhì)量50%以上,礫徑一般0.2～6.0cm,部分6cm以上,全場地分布,厚度2.40～9.00m,平均厚度5.73m,該層含有不均勻分布卵石.

(3)礫質(zhì)粘性土(Qel).黃色,褐紅色,稍濕,可塑,刀切面較粗糙,干強度及韌性中等,搖振反應(yīng)無,含少量變質(zhì)巖及石灰?guī)r顆粒,為第四系風化殘積層,分布不連續(xù).

(4)中風化石灰?guī)r(P1).灰白色,巖芯呈柱狀,隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu),塊狀構(gòu)造,風化裂隙發(fā)育,方解石脈充填,結(jié)構(gòu)面間距10～30cm,軸心夾角35～45°,RQD=55%,見溶蝕溝、溶蝕洞穴.溶洞發(fā)育,屬二疊系石灰?guī)r中風化層.

本次工程勘察對該風化巖控制層位深度范圍內(nèi)的巖石飽和單軸抗壓強度標準值frk=38.0MPa,屬較硬巖.溶蝕溝,溶蝕洞穴蜂窩狀發(fā)育地段的巖石飽和單軸抗壓強度標準值frk=17.0MPa,屬較軟巖.巖體結(jié)構(gòu)類型屬層狀-塊狀結(jié)構(gòu), 巖體屬較完整巖體,巖體基本質(zhì)量級別為IV級.

(5)-1、溶洞及充填物(Q4al).中風化石灰?guī)r溶洞發(fā)育,溶洞中均有充填,充填物以淤泥質(zhì)粘土和礫質(zhì)粘性土為主,多為流塑,少數(shù)為軟塑.

擬建工程地基圓礫(Q4al)巖土層分布全場地,力學強度較高,可利用這層巖土層.但擬建工程樓層較高,若采用淺基礎(chǔ)-筏板基礎(chǔ),選圓礫層作持力層,但下臥層礫質(zhì)粘土層強度較低.若采用大口徑嵌巖樁基礎(chǔ),以中風化石灰?guī)r作基礎(chǔ)持力層,但中風化灰?guī)r溶洞發(fā)育,溶洞體積大,且呈串珠狀,樁基礎(chǔ)施工難度很大.但是若選用小口徑管樁,就能較容易穿過溶洞,筏板基礎(chǔ)以圓礫層作持力層,宜采用小口徑管樁筏板基礎(chǔ),就能充分利用圓礫層,中風化石灰?guī)r的強度,又能降低施工難度,是一種較合理的基礎(chǔ)選型.

3 結(jié)語

巖溶地區(qū)房屋建筑地基巖土勘察,應(yīng)查清:上部土層的空間結(jié)構(gòu)分布,土層的力學強度,地下水賦存條件、水位變化和運動規(guī)律,土洞和塌陷的分布、形態(tài)和發(fā)育規(guī)律,土洞和塌陷的成因及其發(fā)展趨勢;下部巖層的巖面起伏、形態(tài)和覆蓋層厚度,巖溶洞隙的分布、形態(tài)和發(fā)育規(guī)律,巖溶發(fā)育與地下水的關(guān)系,溶洞充填物性狀.房屋建筑基礎(chǔ)選型時,除要考慮房屋建筑規(guī)模特征外,應(yīng)綜合分析土層、巖層的性狀、充分利用土層、巖層力學強度,選擇施工難度小、經(jīng)濟合理、質(zhì)量安全可靠的基礎(chǔ)型式.

TU195

A

1671-0711(2017)11(下)-0171-04

*羅小龍為第一作者,楊道光為第二作者,陳立宏為第三作者.