岩溶区地基处理及对基础施工影响毕业论文.doc

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1、 本科毕业论文（设计）题目： 岩溶区地基处理及对基础施工影响姓 名： * 学 号： 2* 院 （系）： 工程学院 专 业： 勘查技术与工程 指导教师： 职 称： 评 阅 人： 职 称： 2012年6月 本科生毕业论文（设计）原创声明 本人以信誉声明：所呈交的毕业论文（设计）是在导师指导下进行的研究工作所取得的研究成果。论文中引用他人的文献、资料、经验总结、图片均已在参考文献中说明，论文中的结论和实验结果均为本人独立完成，不包括他人成果及为获得中国地质大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确说明并表示了感谢。 毕业论文作者（签字）：

2、 签字日期： 年 月 日摘 要岩溶问题普遍存在于我国南方各大省市。长期以来，在岩溶地区的各项工程建设中，场地内的各种岩溶形态，岩溶地下水及其它不良地质作用等都是影响地基稳定，工程质量和安全使用的主要因素，也是使用过程中的主要隐患。因此，分析清楚岩溶这类不良地质问题对基础施工的影响，并对岩溶区的地基处理方法进行研究就显得尤为重要。华润（封开）水泥厂位于广东省肇庆市，地处岩溶发育地带，该区主要不良地质作用为土洞和溶洞，从勘察报告所提供的资料看，该区土洞见洞率为23.3%，溶洞见洞率为46.2%。是典型的位于岩溶地区的工程项目。本论文以华润（封开）水泥厂这种典型的工程实例为背景，研究岩溶对基础施工的

3、不良影响，并提出简单有效的预防措施和处理方法。首先，论文对岩溶区常见的几种不良工程地质溶洞、土洞、地面塌陷的成因进行分析，并总结出常用的处理方法。其次，以华润（封开）水泥厂中的两个厂房基础施工中遇到的问题为例，分别分析了岩溶这种不良工程地质情况对桩基础和浅基础施工的影响以及相应的处理方法。在常用经验方法的基础上，通过定量计算提出安全可靠，施工成本较低，施工工期短的处理方法。这些处理方法对今后岩溶桩基础施工，浅基础施工有一定的借鉴意义。关键词：溶洞 地基处理 基础施工 塌孔ABSTRACTKarst problems are prevalent in major provinces and ci

4、ties of southern China. In construction sites of Karst area, its a long time that the variety of karst morphology, karst groundwater and other adverse geologic actions are the main factors affecting the stability of the foundation, the quality of project and safely use of buildings. Its also the mai

5、n hidden danger in the process of using. Hence, its particularly important to make a clear analysis of the influence of foundation construction caused this adverse geological problems, and make a research of relevant treatment methods.Huarun cement factory is located in Zhaoqing ,Guangdong Province

6、, which is just in karst area. The main adverse geologic actions of this area are soil cave and cave, from the information the reconnaissance report provided, out of all the boreholes, there are the 23.3%, soil caves and 46.2% caves. It is a typical project in the karst region. Taking Huarun cement

7、factory as a typical example, this thesis tends to make a research on the adverse effects of foundation construction caused by karst, and put forward a simple and effective preventive measures and treatment methods.First of all, the thesis makes an analyzing of several common geological engineering

8、phenomenons - cave, hole and ground collapse, and summarizes the usual methods people have used.Secondly, taking problems encountered during foundation construction of two workshops in Huarun cement factory as an example, the thesis analysis the influence of pile foundation and shallow foundation co

9、nstruction caused by this adverse geological engineering condition, and corresponding treatment methods. Be based on commonly used experience, through quantitative anglicizing, the thesis puts forward several safe, reliable, low construction cost methods. These treatment methods have certain referen

10、ce significance on pile foundation construction and shallow foundation construction in karst areas.Key words: Karst Ground treatment Foundation construction Collapse of holes目 录第一章 绪论1第一节 我国岩溶研究概况1第二节 论文的研究内容2第二章 岩溶地区的不良工程地质问题及处理方法3第一节 溶洞3第二节 土洞6第三节 塌陷9第三章 华润（封开）水泥厂工程地质条件12第一节 气象12第二节 地质构造概况12第三节 工程

11、地质条件12第四节 特殊性岩土（不良地质层）评价14第四章 岩溶对基础施工影响分析16第一节 岩溶对桩基础施工影响及处理方法16第二节 岩溶对浅基础施工影响及处理方法21第五章 结论与建议29致 谢30参考文献31第一章 绪论岩溶亦称“喀斯特”，1966年2月我国第二次喀斯特学术会议确定将其更名为岩溶。作为一种特殊的地质条件下形成的现象，它是石灰岩、泥灰岩、白云岩、大理岩、石膏、岩盐层等可溶性岩受到水的化学和机械作用而形成的溶洞、溶沟、裂隙、暗河、石芽、漏斗、钟乳石等奇特的地面以及地下形态的总称1，溶岩地区地形地貌示意图见图1-1。图1-1 溶岩地区地形地貌示意图1、峰林 2、溶蚀洼地 3、岩

12、溶盆地 4、岩溶平原 5、孤峰 6、岩溶漏斗 7、岩溶塌陷 8、溶洞 a、石钟乳 b、石笋 c、石柱 在我国，可溶性碳酸盐岩分布面积达3.44106km2，占国土面积的1/3以上，其中以贵州、云南、广西、四川最为发育，其余如湖南、广东、浙江、江苏、山东、河北、山西、内蒙等省区均有不同规模的溶岩出露。此外，我国西部和北部的新疆、青海和西藏，在夹有石膏、岩盐的地层中，也有局部的岩溶被发现。第一节 我国岩溶研究概况在我国的工程实践中遇到溶岩地质的工程项目也不在少数。而在岩溶地区岩溶洞、隙、沟、槽等岩溶地貌和岩溶的特殊形态(土洞)都是岩溶范畴内的不良地质现象，由其所构成的岩溶地基常常引起地基承载力不足

13、、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏，对工程建设造成不利影响，使建（构）筑物附近产生地面塌陷等现象，严重时危及建筑物的正常使用。因此，随着越来越多的工程兴建在岩溶地区，岩溶地基稳定问题就成为工程建设中的突出问题。岩溶地基处理不好，就会造成公路铁路断道、桥涵下沉开裂、建筑物损坏、水库渗漏，影响生产，危及人民生命财产安全。在岩溶区的地基基础理论研究方面，迄今国内还没有进行过系统的研究，目前较多的是一些学者和工程技术人员针对具体的工程实践过程中所遇到的岩溶地基(溶洞地基、土洞地基、塌陷地基)的分析评价。而在工程实践方面，则只有工程技术人员根据具体工程案例的实际情况而提出的一些适合其工程背景的设

14、计和处理方案。总体说来，目前国内岩溶地区的工程建设，从建筑地基的勘察到设计和施工，其经验方法手段还是多于理论方法手段、定性分析评价也是多于定量分析评价。对岩溶区溶洞及土洞对建筑地基稳定性的影响因素和判别方法、岩溶地基承载力、岩溶地基沉降变形及岩溶地基处理等进行系统性的研究，无论在理论上还是从实践的需要上着眼，都显得十分迫切。由于地基的区域性很强，地基基础设计和地基处理方法等工作都必须在充分依靠当地经验及类似地基处理的经验教训上，才能对其进行科学的、定量化的处理，才能把有价值的经验和教训变成有规律的理论、方法，以便有效地在工程实践中应用。而对于各个岩溶地区，工程地质也有其特有的背景特征，因此根据

15、具体地区的实际情况总结适合该地区的岩溶地基设计处理方法，在现阶段来说也是十分必要的。第二节 论文的研究内容鉴于此种情况，本文则是从封开华润水泥厂身处岩溶地区的实际背景出发，首先总结了其他岩溶地区在工程建设过程中的一般性的处理办法和应对措施，其次根据当地的具体工程地质情况，对当地典型工程案例的评价分析，主要包括：（1）依据本工程，总结桩基础施工中的常出现的问题及解决方法。（2）对于浅基础施工中土洞处理，合理选定方法，对施工中涉及关键参数进行验算。 第二章 岩溶地区的不良工程地质问题及处理方法在我国的工程实践中遇到溶岩地质的工程项目不在少数。而在溶岩地区又会不可避免地遇到溶洞、土洞的不良工程地质情

16、况，对工程建设造成不利影响，使建（构）筑物附近产生地面塌陷等现象，严重时危及建筑物的正常使用。岩溶区的地基基础研究方面，迄今国内还没有进行过系统的研究，目前较多报道的是一些学者和工程技术人员针对具体的工程实践过程中所遇到的岩溶地基(溶洞地基、土洞地基、塌陷地基)的分析评价。第一节 溶洞一、溶洞成因地下水和地表水对可溶性岩石的破坏和再造作用，包括化学作用过程（溶解和沉淀）和物理作用过程（流水的侵蚀和堆积、重力的塌陷和堆积），但化学溶解作用过程是塑造岩溶地貌的主要动力。溶洞的发育过程实际上就是可溶性岩在水的作用下，发生溶解作用而形成地下空洞的过程。地下水沿着可溶性岩石的层面、节理或断层进行溶蚀和侵

17、蚀而成地下通道，随着裂隙的不断扩大，使通道扩大为溶洞。1、可溶性岩的溶解作用1溶解作用是通过水和可溶岩之间的一系列化学过程进行的。在石灰岩、泥灰岩、白云岩、大理岩、石膏、岩盐层等可溶性岩中，除了以CaSO4为主要成分的石膏和以NaCl为主要成分的岩盐以外，剩下的都是以CaCO3为主要成分的碳酸盐岩类。它们在水中的溶解可以分别用以下 3 式表示：CaSO42 Ca2-+ SO42- （31）NaCl=Na+Cl- （32）CaCO3+ H2O +CO2Ca2- +2HCO3- （33）实际上，除了NaCl外，CaCO3和CaSO4类可溶岩在常温常压下都只有很小的溶解度（常温常压下，CaCO3的溶

18、解度为 14.3mg/L，CaSO4的溶解度为 192.8 mg/L至 209.7 mg/L之间），因此CaCO3和CaSO4类可溶岩在水中很快就能达到溶解平衡。但若在CO2的酸性环境中，CaCO3的溶解度会明显的增大，促进碳酸盐类可溶岩的溶解作用，加速可溶岩的溶蚀，即形成溶洞的速度加快。2、溶洞的发育与地质构造关系溶洞的发育形成与地下水的流动有关，也与地质构造有直接联系。在垂直循环带中发育的溶洞多是垂直的，规模较小，在水平循环带中形成的溶洞多是水平的，有时受断层面的倾向和地层产状的影响，也可能是倾斜的。有些溶洞发育还受岩层中节理的控制，经常见到溶洞的方向和某一组特别发育的节理方向一致。岩溶发

19、育受断层、褶皱核部等构造控制，在破碎带附近以及可溶岩与非可溶岩的地层接触地带，岩溶一般比较发育，易形成溶洞。并且地下岩溶发育具有表层以垂向岩溶发育为主，深部以水文岩溶为主，形成了错综复杂的洞隙网络系统。溶洞内经常充满水，形成地下河、地下湖和地下瀑布。当地壳上升，地下水水位下降，溶洞将随之上升，使洞内经常无水。地壳多次间歇抬升，就会出现多层溶洞。3、溶洞发育的影响因素溶洞发育的影响因素大致有可溶性岩层、地下水活动、气候条件、地质构造和地形等，其中可溶岩层和地下水活动是必要因素。在富含CO2的大气降水和地表水渗入地下的地区，不断更新水质，可以保持地下水对可溶岩有着较持续的溶解能力，加速溶洞的形成。

20、若大气降水充沛，这一过程的发展将会更快。在具有裂隙的背斜顶部和向斜轴部、断层破碎带、岩层接触面和构造断裂带等处，地下水流动得快，因而也利于溶洞的发展。此外，地形的落差也会导致地下水水头的差异，直接影响地下水的流速和流向，地势变化大区域，地表水和地下水流速度大，水对可溶岩的溶解和冲蚀作用加剧，从而加速溶洞的发育和形成。在各种可溶岩中，由于各种矿物成分上的差异和溶解度的不同，导致岩溶发育的速度有很大不同。一般情况下，碳酸盐类岩层如石灰岩、泥灰岩、白云岩和大理岩中发育较慢，在硫酸盐类岩如石膏和石膏质岩层中发育就较快，而在卤盐类岩层如岩盐中则发育得更快。二、溶洞的处理方法在不稳定的岩溶地区进行建（构）

21、筑物的修建，应结合工程实际情况、岩溶的发育情况、施工条件、经济与安全的原则，进行考虑。以下按照岩溶的发育程度进行讨论。1、单层溶洞的处理根据工程地质资料，地基下为单层溶洞，同时溶洞的顶板又不能满足对上部荷载的承载要求时，必须对溶洞进行处理加固。（1）、溶洞若在基底设计高程附近或以上时，换填土层要符合下式要求。 （34）式中：H换填层厚度(m)；Q换算荷载(kN/m)；换填材料的压力分布角；溶洞充填物的基本承载力(kPa)；b换填材料顶面宽度(基础侧面加0.3m)(m)。根据冲击力影响深度，换填土层要求大于或等于 2 m。若溶洞位于持力层范围内时，应清除覆土及原填充的土质、视溶洞宽窄分别打入小钢

22、轨、用浆砌片石混凝土填塞，设置钢筋混凝土盖板或无筋基础内部加钢筋网。（2)、若溶洞位于基底以下一定距离，且符合完整顶板厚度与跨长之比小于2.0，或溶洞跨长大于8m，但厚跨比值大于2.0，且岩层完整性较差者应按下列方法进行检算。完整的水平顶板可近似地作为四周嵌固的矩形板检算其稳定性。 （35） （36） （37）式中：Mar长边支点中间的挠曲力矩；qar长边的均布荷载；qa长边每延长米均布荷载；q单位面积荷载；系数；lb，la板的长边及短边的长度。一般认为基底以下存在5m厚完整岩层，地基不需加固。2、重叠溶洞的处理在复杂的岩溶地区工程基础建筑中，常会遇到重叠的溶洞，为了使工程满足经济、稳定、安全

23、、可靠的要求，可以作如下处理：（1）平面布置的调整。由于重要建筑的荷载均较大，其支承点恰巧在重叠溶洞上，应与设计部门和城市规划部门研究，调整平面布置和调整柱间距离，使其避开重叠溶洞，达到既经济、又安全可靠的目的，这是最经济的处理方法。（2）在结构上采用大梁跨越重叠溶洞，但需特别注意重叠溶洞两端支座岩石必须坚固完整，同时梁的设计和施工技术措施得当。（3）由于城市规划的要求及无法调整柱距的尺寸，迫使采用嵌岩灌注桩的方法穿过溶洞顶板，此法造价昂贵、施工技术复杂，但对工程安全可靠。当桩穿过溶洞，且洞内无充填物、洞深超过 8 m 时，此时若直接下钻杆进行洞底板钻进，由于洞深过大，很难保证钻孔的垂直度，并

24、且很容易掉杆，可以用下列方法处理：垫堆法：用碎石、块石、砂等材料投入洞内，使之成为一个小堆后，再用注浆管泵送加有速凝剂的水泥浆，此时不需加压，几分钟后再投入碎石等材料，再注浆，如此反复地进行直到形成一混凝土柱，再进行钻孔施工。下飞管：把钻杆直接掉下，注意此时千万不要旋转钻杆，当钻头到达洞底后，慢速旋转钻头，使之进入岩石 12 m 后，提升钻头、下套管，再进行钻进，套管不拔出直接灌混凝土。但此方法施工技术难度高且钢套管价格昂贵，不能回收，因此用得很少。但当洞内积水较多时能体现它的优越性。3、溶洞内有填充物的处理当溶洞内有松软土层、碎块石及石灰岩等碳酸钙沉积填充物时，因其松散、松软、下沉量大、强度

25、低、稳定性差，所以必须采取一定处理措施，才能作建筑物的地基。（1）当岩面溶蚀高差大于1m或岩溶洞平面、剖面尺寸大于 1m 者，可溶性岩层埋深在 8m 以上，基底岩层部分缺角且无法嵌补，明挖或水下施工压浆有困难时等情况均可使用桩基。可根据建筑物需要做支承桩或摩擦桩。当遇有流塑状粘性土体与有可能发生缩孔，采用护壁仍不能保持断面尺寸者，桩身尺寸适当加大；钻(挖)孔桩在穿过溶洞进入完整基岩中深度，不能小于3倍桩径并且不少于5米，若实际值小于此项要求时，应结合地质资料进行加深或验算。（2）对于粘性土、砂类土、以及砂石等洞穴堆积物，用旋喷桩加固地基或已成建筑物基础，都有较好的成果。（3）在岩溶地区用灌注桩

26、进行施工处理过程中遇岩层裂隙时，会出现泥浆漏失，此时可加大泥浆密度，向桩孔内抛入细砂、泥包或夹稻草、木屑的泥包，然后慢速钻进使泥浆携带草屑充填孔隙、堆塞裂隙漏浆。第二节 土洞一、土洞成因土洞是岩溶地区上覆土层在地表水或地下水作用下形成的地下洞穴。下图为开挖后的土洞。图2-1 土洞1、潜蚀作用和崩解作用1潜蚀是在地表水或地下水的渗透作用下土体中的细颗粒在孔隙通道中移动并被携出的现象。在岩溶区的土层中，渗透水的水力梯度加大，水力流速加快，动水压力增强，且水力坡度达到某一临界值时，土中细粒被渗流带走迁移，产生土洞甚至塌陷。一般来说，潜蚀作用多发生在粘粒含量相对较少，颗粒相对较粗的土层中，纯粘土中一般

27、较少发生，粘土中由于含有较多的亲水矿物，在地下水的作用下较易发生崩解作用。潜蚀作用还与土颗粒的级配和颗粒大小有关，级配良好的砂、土，其空隙相对较大，较易产生潜蚀破坏，其临界水力梯度相对较低，抵抗渗透变形的能力较弱:配级不良的砂、土，粗颗粒空隙常被细颗粒充填，其空隙相对较小，较难发生潜蚀；而粘性土，由于其孔隙通道细小，粒间具有一定的粘结力，较不易产生单个颗粒的潜蚀作用，但在粗、细颗粒交界处，则容易产生接触冲刷或接触流土而形成土洞。粘性土由于浸水而发生崩解散体的现象叫崩解，崩解是由于土体没入水中后，水进入孔隙或裂隙中的情况不平衡，因而引起粒间扩散层增厚的速度也不平衡，以致粒间斥力超过引力的情况也不

28、平衡，故产生了应力集中，使土体沿着斥力超过引力最大的面崩落下来。土体的成分、结构是影响崩解性的主要因素。2、地下水位地下水位升降是土层崩解乃至塌陷最活跃的因素，地下水位变化愈频，土体崩解愈快。根据不同水位变幅的崩解试验，土层的崩解率总体上随着水位的变幅的增大而增大，而水流速度的改变对土层崩解的影响在短期内是不大的。3、土洞发育的影响因素当经潜蚀作用和崩解作用形成较小规模的土洞后，真空吸蚀作用将有利于土洞的发育和扩大。当地下水位大幅度下降到土洞空腔底面下时，空腔上部便形成相对真空，此时对盖层产生强大的抽吸力，并可引起以下三种作用:（1）初始真空吸盘吸蚀作用:当土洞内存在地下水，因地下水位大幅下降

29、，当水压面下降刚刚转为无压时，水面对盖层底面便产生如同吸盘一样的液面吸吮作用，紧紧地吸住土洞盖层，使土洞周边土体结构破坏并进一步发展扩大。（2）真空腔吸蚀作用:在土洞空腔内，当初始真空吸盘离开盖层底面后，在下降的水与盖层之间形成真空腔，对土洞周边土体产生嚎蚀作用，把盖层内细小土粒和水份等噪吸出来，使土洞周边土体结构变疏松，含水量增大，加快剥蚀，使土洞扩大。（3）漩吸漏斗吸蚀作用:这是一种发生在地表水体与真空腔之间的盖层内部吸蚀作用，当土洞覆盖层厚度不大，土体为粉质粘土、粉土时较容易发生。例如漓江一级阶地二元结构中发育土洞(土洞盖层厚度一般小于 10m)。由于土洞处于相对真空，地表水在大气压的作

30、用下，易被吸入土洞真空腔，并在盖层的通道内形成漩涡流，将穿透盖层周围土颗粒而使土洞发展扩大。二、土洞的处理方法在岩溶地区，土洞对建（构）筑物的影响远远大于溶洞，这是由于土洞埋藏浅，分布密，发育快，顶板强度低，因此危害也大。有时在建筑施工阶段还未出现土洞，却由于建筑物建好后改变了地表水和地下水的流动和渗流条件，而诱发新的土洞迅速生成，使地表发生塌陷，影响建筑物的使用。所以，必须采取一定的处理措施，以避免上述情况的发生。1、填垫法填垫法可分为充填法、换填法、挖填法、垫褥法等几类。下图2-2为换填法施工图2-2 换填法施工现场充填法适用于裸露岩溶土洞其上部附加荷载不大的情况。最底部须用块石、片石作填

31、料，中部用碎石，上层用土或混凝土填塞，以保持地下水的原始流通状况，使其形成自然的反滤层。当已被充填的岩溶土洞，如充填物物理力学性质不好，可采用换填法。须清除洞中充填物，再全部用块石、片石、砂、混凝土等材料进行换填。石横电厂厂房岩溶地基处理采用此法取得了很好的效果2。对浅埋的岩溶土洞，将其挖开或爆破揭顶,如洞内有塌陷松软土体，应将其挖除，再以块石、片石、砂等填入，然后覆盖粘性土并夯实，称挖填法。此法适用于轻型建筑物，并且要估计到地下水活动再度掏空的可能性。为提高堵体强度和整体性，在填入块石、片石填料时，注入水泥浆液；对于重要工程基础下或较近的溶洞、土洞，除去洞中软土后，将钢筋或废钢打入洞体裂隙后

32、再用混凝土填洞，对四周的岩石裂隙注入水泥浆液，以粘结成整体，并阻断地下水。对岩溶洞、隙、沟、槽、石芽等岩溶突出物，可能引起地基沉降不均匀，将突出物凿去后做 3050cm 砂土垫褥处理，称为垫褥法。2、加固法加固法通常包括灌浆法、顶柱法、强夯法、挤密法、浆砌法等。对埋深较大的岩溶土洞，宜采用密钻灌浆法加固。应视岩溶洞隙含水程度和处理目的来选择材料。用于填塞时，可用粘土、砂石、混凝土、水泥砂浆等；用于防渗时，可用水泥浆和沥青作帷幕，灌浆顺序可先外围后中间，先地下水上游后下游；用于充填加固时，用快干材料或砂石等将洞隙先行填塞，开始时压力不宜过高，以免浆料大量流出加固范围。在岩溶塌陷灌浆时，需要考虑在

33、灌浆塌陷的顶部预留 1020cm空间，做成砂垫层(褥垫层)，以调整灌浆塌陷体与周围地基的差异沉降。在对广州白云机场候机楼扩建工程岩溶地基处理过程中，程鉴基2运用双液化学硅化法对复杂多层含水溶洞成功进加固。当洞顶板较薄、裂隙较多、洞跨较大，顶板强度不足以承担上部荷载时，为保持地下水通畅，条件许可时采用附加支撑减少洞跨，称顶柱法。一般在洞内做浆砌块石填补加固洞顶并砌筑支墩作附加支柱。贵州一铁路构筑物以半挖半填形式通过一顶板厚 23.2m的大型溶洞上方，在洞内砌筑 4 根浆砌片石柱以支撑溶洞顶板，即获解决顶板稳定问题6。在覆盖形岩溶区，处理大面积土洞和塌陷时，强夯法3是一种省工省料、快速经济且能根治

34、整个场地岩溶地基稳定性的有效方法。一般夯击遍数 18 遍，夯点距 3m。如无地下水影响，两遍夯击间歇时间可不受限制，在夯击过程中，如果夯锤突然下陷，说明下部有隐伏土洞，此时可随夯随填土或砂砾土料处理。对岩洞土洞中软土较深地段，适宜于挤密性。采用砂柱、石灰柱、松土桩、混凝土桩或者钢管等打入洞内，形成复合地基，提高地基稳定性和强度。贵州六盘市师范单身住宅楼应用此法处理效果甚佳5。3、板梁拱跨越法该种方法包括板跨越法、梁跨越法、拱跨越法等。当遇到深度较大、洞径较小不便入内施工或洞径虽大、但有较丰富水的溶洞的情况时，可据建筑物性质和基底受力情况，用混凝土板或钢筋混凝土板封顶，称板跨越法。桂林某厂车间柱

35、基基础下面采用钢筋凝土板跨越下伏溶洞或土洞，在各杯口周围同样预留灌浆孔，保证了各柱沉降比较均匀7；宜春市张坊大桥 3 号桥台也用钢筋混凝土板跨越溶沟，处理效果良好8。对埋藏较深但仍位于地基持力层内的规模较小的塌陷或土洞，可用钢筋混凝土梁跨越土洞或塌陷体。贵州某影剧院岩溶地基的处理采用倒挂式沉井墩式基础作支承，然后在沉井、墩基及基岩上架设梁跨越溶洞处理效果不错8。在地下建筑工程的边墙、堑式挡墙、堤式坡脚挡墙及桥墩、桥台等地基下常见洞身较宽、深度又大、洞形复杂或有水流的岩溶地基，宜采用拱跨形式。拱分浆砌片石拱、混凝土拱、钢筋混凝土拱。4、嵌岩桩法对重要建筑物，当土洞较深时，可用桩穿过土层直抵基岩。

36、也可在土洞中施作混凝土灌注桩，直至建筑物基础底部，以承受上部结构荷载。若溶洞、塌陷漏斗较深较大或溶洞多层发育，可采用桩基础。在基岩起伏处，若其上覆土层性质较软弱、厚度又大、不易清除时，宜采用钻孔或冲孔灌注桩、爆扩桩，视工程需要作支承桩或摩擦桩，桩头锚入基岩内；采用人工挖孔桩时，多数情况开挖时宜设护壁。湖南某厂锅炉房采用钻孔灌注桩有效处理了深达 12.3m、宽 4.8m的溶洞10。广西某市中心广场 24 层贸易大厦采用冲孔桩和挖孔桩结合，解决了复杂、多层、含水岩溶地基强度和稳定性问题10。此外，在使用以上几种方法对土洞进行处理时，对地表水进行疏导、防渗等工作，从而控制土洞的形成和进一步扩大，是治

37、理土洞的最基本措施。对可能形成土洞的地下水，一般可采用控制人工降低地下水水位，避免土洞的形成和进一步扩大，而减少造成更加严重后果的危险。第三节 塌陷一、塌陷成因岩溶塌陷是岩溶区地质环境条件长期发展与演变的结果，其形成条件十分复杂，影响因素很多，突发性和隐蔽性强。图2-3为塌陷现场图2-3 塌陷现场早期研究者认为，岩溶塌陷的成因是潜蚀作用，潜蚀论是岩溶塌陷的传统成因论。徐卫国 1982 年提出真空吸蚀作用导致岩溶塌陷的机理，1982 年康彦仁进而提出了岩溶致塌的八种模式，大大丰富了岩溶塌陷成因机制的研究。潜蚀论和真空吸蚀论还是占主流地位，不管是哪种成因机制，都离不开岩溶塌陷的三个形成条件：下部发

38、育有可溶岩溶隙或洞穴（空间条件）、岩溶洞穴上方上部有一定厚度的盖层（物质条件）、致塌作用力（水动力条件）。1、空间条件岩溶是在极其漫长的时间中形成的。可溶岩中普遍存在的垂向岩溶是其上方岩土体在水的渗入作用下的垂直通道，而层状岩溶、构造岩溶和层间岩溶，既是垂直通道运移来的物质在水动力作用下进一步运移的水平通道，也是当溶洞发展到一定规模时直接容纳冒落和塌陷物质的空间，它控制了岩溶塌陷的分布。简言之，洞隙是塌陷产生的基础，是地下水和塌陷物质的存储场所或通道。岩溶发育受断层、褶皱核部等构造控制，在破碎带附近以及可溶岩与非可溶岩的地层接触地带，岩溶一般比较发育，易形成溶洞。并且地下岩溶发育具有表层以垂向

39、岩溶发育为主，深部以水文岩溶为主，形成了错综复杂的洞隙网络系统，垂向上的溶洞裂隙，是接受塌陷物质的门户和窗口，是塌陷产生的重要因素。2、物质条件岩溶塌陷是盖层土体在各种致塌因素作用下所产生的塌落现象，溶洞土洞上方盖层的性质根据其胶结程度分为岩石和土石两类。岩石指各种坚硬岩石，裂隙发育，具破碎性；土石主要为散土石，是主要的塌陷盖层。3、水动力条件具有空间条件和物质条件后，还需要一定的诱发因素才会触发塌陷，诱发因素一般是水动力的条件变化，包括地表水入渗、降雨入渗或抽排地下水等引起的地下水位波动变化。因此，水动力条件的变化是岩溶塌陷的主导因素。地下水动力条件的改变，从某种程度上来讲就是使塌陷产生的作

40、用力，即致塌力。这种力主要来自地下水位改变及水流产生的水、气作用力及岩土体的自重。当上覆盖层是因为地下水位的变化而被不断掏空致塌时，塌陷的成因则偏向于潜蚀论；当上覆盖层是因地下水位的变化所产生的吸引力而致塌时，塌陷成因则偏向于真空吸蚀论。破坏模式为：地下水位下降 真空吸蚀 重力叠加耦合致塌陷，如图24。图24塌陷模式剖面示意图而实际的塌陷中往往是这两种致塌因素共同作用形成的。总之，地下水动力条件的改变是塌陷形成的主要原因；而可溶岩浅部发育溶洞，上覆盖层较薄，力学性质较弱，则是塌陷发生必须具备的条件。只有上述条件同时具备，才有可能形成岩溶塌陷14。二、塌陷的处理方法岩溶地区出现地面塌陷的情况是一

41、种非常普遍的现象，为应对此种不利影响，岩溶地区地面塌陷的治理措施有：1、换填法：首先清除塌陷体中的松土，填入块石、碎石或中、粗砂，做成反滤层，然后上覆粘土夯实。对于重要建筑物，一般需要将坑底或洞底与基岩面的通道堵塞，可开挖回填混凝土或设置钢筋混凝土板 15。2-5为塌陷处理现场图2-5 塌陷处理现场2、跨越法：用于塌陷坑或土涧较深大，开挖回填有困难的处理方法。一般以梁板跨越，两端支承在可靠的岩、土体上。据广西岩溶区的处理经验，每边支承长度不小于1.01.5m。3、强夯法：把 1020t 的夯锤起吊到一定高度(1040m)；让其自由下落，造成强烈的冲击对土体强力夯实。一方面是夯实塌陷后松软的土层

42、和塌陷坑或土洞内的回填土，以提高上体强度；另一方面可消除隐伏土洞和软弱带，是一种处理结合预防的措施。4、灌注法：把灌注材料通过钻孔进行注浆，其目的是强化土层或洞穴充填物、充填岩溶洞隙、隔断地下水流通道、加固建筑物地基。灌注材料主要是水泥、碎料(砂、矿渣等)和速凝剂(水玻璃、氧化钙)，灌浆方式可采用低压间歇定量式或循环式灌注。5、深基础法：对于一些深度较大，跨越结构无能为力的土洞、塌陷，通常采用桩基，将荷载传递到基岩上。6、旋喷加固法：在浅部用旋喷桩形成一“硬壳层”，在其上再设置基础。“硬壳层”厚度根据具体地质条件和建筑物的设计而定，一般可达 520m。此外，由于岩溶地区地面塌陷中地表水及地下水

43、起着重要的作用，因此，在塌陷的治理阶段，对地表水的疏、排、围、改治理也不能忽视或放松11，应在预防措施的基础上进一步完善。需要根据岩溶地区地下水赋存的条件及地下水的类型与特征，在详细的水文地质测绘的基础上，采用综合勘探手段，查明水文地质情况，地下水的类型、分布规律，地表水及泉水出露位置、高程、流量，应充分考虑到构造、岩性、地形等条件对地下水的补给、排泄、储存的控制作用，综合分析地表水及地下水对线路经过地区岩溶发育的影响，确定适宜的处理办法。对于地表水作用下形成的土洞塌陷，其形成往往与人类活动有关，在认真查明原因后，首先对地表水采取必要的截、堵措施，由于地表水冲蚀形成的土洞及塌陷一般较浅，因此通

44、过小型勘探设备查明塌陷的影响范围后，将地表塌陷范围进行表水隔离，然后在塌陷范围内采用机械进行开挖，开挖时严格按照勘测资料指导和控制开挖范围、开挖速度和开挖深度，并且整个开挖过程要有专人进行观测和记录，开挖后对基坑底部进行检查，确定达到设计深度和范围后采用碎石类土进行回填16。对于地下水形成的土洞，若为浅埋土洞，洞体浅，其底部往往有松软土，当地下水位较高时，采取全部清除回填的办法往往较困难，则可采用在余土上填碎石夯实，下部采用压力灌浆的措施。在灌浆过程中需注意观测地面标高及其余注浆孔中的返浆情况，根据返浆情况及地面标高变化调整控制灌浆压力及灌浆速率，灌浆过程宜采用分组多次重复进行，以达到更佳效果

45、。对于地下水形成的上覆土层较厚的深埋土洞，在塌陷范围内直接采用压力灌浆法，具体的施工工艺与浅埋土洞相同。同时对于经过处理的岩溶塌陷区在条件允许的情况下还可以通过路基桥梁结构专业考虑在设计时采用梁、板等跨越结构处理，加强上部结构刚度，提高基地标高，减小基础对洞上部土层的附加压力17。第三章 华润（封开）水泥厂工程地质条件第一节 气象本场地属南亚热带地缘季风气候，北回归线从境内穿过，全年温湿多雨。根据封开县气象站历年气象检测资料，本区年平均气温20.09，最高气温39.4，最低气温-3.4。年平均降水量1480mm，年最大降水量2134 mm，年平均相对湿度82%，室外风速冬季为2.4m/s，夏季为1.8m/s，大气压力冬季为101.95kPa，夏季为100.45kPa，主导风向为北东方向。第二节 地质构造概况本次场地附近有较大影响的地质构造有：渔涝-莲都向斜，渔涝-莲都逆冲断层，横切渔涝-莲都向斜的多个横向断层，现简述如下：一、褶皱渔涝-莲都向斜南起于渔涝以南，北至于莲都以北，呈北北东向延长，走向长度大于90km，宽1km13km。向斜轴部由石炭系等组成，两翼为泥盆系，轴面近于直立。两翼由于构造破坏，不对称，岩层缺失较多。岩层较平缓，倾角一般25左右，为较宽缓的向斜。二、断裂