灰岩地区复杂地质条件对桩基施工影响和相应措施

'灰岩地区复杂地质条件对桩基施工影响和相应措施　　摘要：本文简单的介绍了灰岩地区地质条件，通过岩土工程地质状况对桩基施工的影响及相应措施进行了探讨。关键词：灰岩地区；岩土工程；桩基施工；措施中图分类号：TU473.1文献标识码：A文章编号：灰岩地区因其地质条件复杂，如土洞、岩溶（溶洞、溶沟、溶槽）、构造带（断层、裂隙）发育，地下水丰富甚至有地下暗河通道等，严重影响桩基础的选型和施工质量及安全。尤其是大型建筑物的基础，如果对岩土工程条件认识不足，在施工中多次更改桩型，就会造成严重的质量安全隐患和经济损失。本文通过对广州灰岩地区几个基础施工成败经验的分析，提出一些经验性意见。1、岩土工程地质状况1.1地层分布灰岩地区地层大致分布有：a.人工填土层（Qml）；b.8 第四系冲积层（Qal）：分布有粉质粘土、粉土、砂、砾等，砂、砾的孔隙潜水量大，渗透性能好；c.残积层（Qel），由灰岩风化残积而成、一般为湿~饱和，流塑至可塑状态，与基岩的接触带部分由于潜水影响呈流塑状态；d，岩层：为灰岩（炭质页岩），其岩溶发育，基岩面溶沟溶槽等溶蚀现象严重。1.2岩溶发育特征灰岩在地下水流的渗流作用下，地下水沿裂隙及含有炭质薄膜相对软弱的灰岩岩层走向流动，使基岩缓慢溶蚀而形成，浅部基岩与上部孔隙水活动交替较强烈，因此，溶洞多分布于浅部基岩中，随着溶洞的扩展，地下水的交替作用，上覆土层不断崩落而形成土洞，因此，土洞及溶洞其间存在密切的关系，存在土洞的地段，其附近必有溶洞或溶隙存在。灰岩地区的岩溶发育具有一定的规律，普遍表现为：（1）自上而下，由强变弱；基岩面上分布着溶沟、溶槽，浅部基岩岩溶发育较强，有的甚至呈串珠状自上而下分布，深部为古老溶洞，分布较少、暗河为古老溶洞连通而成。（2）浅部溶洞充填物多，深部充填物少：充填物呈全充填~半充填~无充填，一般充填流塑~软塑状粘性土，混灰岩碎块及砂粒。（3）构造裂隙发育，地下水活动频繁地方溶洞较发育。1.3地下水特征灰岩地区地下水按其贼存介质可分为三种类型，即：（1）赋存于第四系冲积砂层的孔隙水，水量丰富，渗透性强。8 （2）赋存于下伏溶洞、溶蚀裂隙及暗河中的岩溶裂隙水，连通性好，水量丰富。（3）赋存于构造断裂带中的裂隙水，连通性强。2、对基础的影响及应采取的措施2.1对持力层的影响及措施由于灰岩地区冲积、残积层渗透性能好，在孔隙水丰富的情况下，土层的强度和深基坑的支护将大受影响，降水措施也易影响周边建筑的安全，同时土洞发育也会严重影响土层的稳定性，因此，在地下潜水丰富、土洞较发育的灰岩地区，不易采用天然基础。由于岩溶的发育，若桩基础落在溶洞顶部、当顶板厚度达不到设计要求时，就容易造成严重的质量隐患。因此，在岩溶发育的灰岩地区，必须要在详细的地质、水文、物探资料的基础上，选择合理的基础形式。对于桩基础，要进行一桩一孔或一桩多孔的超前钻探措施，以查明桩底以上的岩溶发育情况，选择合理安全的桩底标高；至于深基础降水措施，则必须先充分了解其水文地质条件，并论证降水方案的可行性，建议采用帐幕封闭式降水。2.2对桩基础施工的影响及措施2.2.1人工挖孔桩基础该基础形式由于具有易于进行持力层鉴别和孔底沉渣控制，桩底易做扩大头以增加单桩承载力，施工工期短，造价低等优点，一直被广泛采用，但在灰岩地区施工则存在以下困难：8 （1）第四系的冲积层及残积层在富含孔隙水的情况下易形成流砂、流泥、涌水，严重影响开挖和护壁，盲目开工易造成质量隐患和影响施工安全。（2）岩溶水、裂隙水易形成涌水。（3）岩溶内呈流塑—软塑状态的泥质、沙质充填物严重影响护壁的稳定性和开挖施工的安全；（4）由于地下水流通性能好，在混凝土浇捣过程中孔内水量大易引致水灰比变化或砂浆流失，造成桩身松散、离析等问题。综上所述，灰岩地区不宜采用人工挖孔桩，若采用人工挖孔桩，可采取以下措施：（1）进行详细的地质和水文勘察，充分了解施工区的岩溶分布情况及地下水的分布情况如流向、流量、水位等。（2）采取有效的降水措施。降水成功与否是灰岩地区能否采用人工挖孔桩的先决条件，因在地下水丰富的灰岩地区，降水非常困难，不宜采用人工挖孔桩。（3）采用钢套管护壁用于防止流砂、流泥和涌水：（4）在孔内地下水大的情况下，采用水下灌注等措施。2.2.2钻孔灌注桩大直径钻孔灌注桩有工程进度快、可采用反循环大口径、不受地下水影响、施工安全可靠等优点。但在灰岩地区施工存在以下困难：8 （1）软弱地层（部分地区存在流塑~软塑状态的淤泥层及富含地下水的残积层）易引起塌孔。（2）岩溶内施工易卡钻、掉钻，同时岩溶内护壁困难，易造成混凝土流失。（3）灰岩抗压强度高，入嵌岩以及穿透岩溶顶板较困难。（4）钻进施工中钻孔易沿溶沟、溶槽的基岩面倾斜。（5）孔底沉渣难于控制。因此，在灰岩地区进行钻孔灌注桩施工。应采取以下措施：（1）在软弱层以及溶洞内施工，可采用跟进套管护壁成孔。（2）钻进岩石时，采用预钻孔跟进钻进法，或直接改用冲孔法成孔。（3）溶洞、溶槽、溶沟中施工时，可采用预埋块石，保证钻头作业面强度均匀，减少成孔烦斜。（4）加强管理，保证清渣的彻底。2.2.3冲孔灌注桩冲孔桩因冲击能力大，穿透力强，较易穿过岩溶顶板，不受地下水影响，桩长、桩径灵活性较大等优点，成为灰岩地区一种较理想的成桩形式，但施工也存在以下困难：（1）软弱层泥浆护壁困难，尤其在岩溶内护壁易塌孔。8 （2）溶沟、溶槽内施工时易卡冲斗，沿岩面易发生倾斜。（3）冲斗的冲击易使桩尖处持力层松动。（4）沉渣清理较困难，易降低端承力。因此，可采取下列必要措施：（1）软弱层以及溶洞内施工时，可采用套管护壁成孔。（2）溶沟、溶槽内施工时，可采用预埋块石，保持冲斗的作业面强度均匀，以减少孔斜和卡冲斗。（3）终孔处采用轻冲，清渣可采用跟进探头，用检查沉渣情况。2.2.4长螺旋钻孔灌注桩如承载力要求不是很高，上部土层较厚，可采用长螺旋钻孔灌注桩加固土体，增加土层的承载力，灰岩地区施工可采用以下措施：（1）如场地土洞发育，可减少螺旋钻孔灌注桩的桩距，增加注浆量。（2）在易出现缩孔或塌孔的地区，钻进过程中应每进尺控制在30cm左右，并适当控制回转斗提升速度，缓慢的提升钻头，能有效控制缩孔，预防塌孔。（3）为避免孔口渗漏、坍塌及周围环境振动、冲击对桩孔的影响，还可使用钢护筒，护筒直径0.8~1.5米，这样护筒能储存足够的泥浆，防止钻孔坍塌。8 如位于旧白云机场的新建广州画院，为4~7层建筑物，由于上部可塑、硬塑的粉质粘土层较厚，而微风化灰岩揭露岩溶较发育，最后使用长螺旋钻孔灌注桩加固上部粉质粘土层，在满足承载力的同时，大大加快了施工进程，并减少了造价。2.2.5静压桩静压桩因施工工期短，不受地下水影响、施工安全可靠等优点，但灰岩地区施工存在以下困难：（1）部分地段基岩埋深较浅或土洞较大，桩偏短，桩尖直接压在灰岩基岩面上，易造成折断桩身或偏位，根据灰岩地区静压桩施工经验，造成折断桩身多时的可达20%。（2）部分地段基岩埋深较浅，有效桩长不够。因此，可采取下列必要措施：（1）为保证有足够的桩长，部分地段可采用小钻引孔后再压桩。（2）对存在土洞较大的钻孔或存在溶洞的钻孔，可改用采用钻（冲）孔桩。3、结论8 综上所述，在灰岩地区进行基础方案选型及施工确实存在较大困难，必须充分了解场地的地址和水文条件、全面分析各种复杂地质条件对工程施工的影响，合理地选择基础形式和施工措施；从各种基础形式来看，在保证有效桩长条件下，以摩擦桩考虑静压桩是快捷安全的；以摩擦端承桩考虑，长螺旋钻孔灌注桩安全快捷；从端承桩考虑，在降水成功的条件下，人工挖孔桩是较经济的；若降水不成功，则钻、冲结合的孔桩是最安全可靠的。8'