岩溶地区岩土工程评价及地基基础方案的比选
张先华
【摘 要】摘 要:由于岩溶地基的极端复杂性,目前所见的岩土工程勘察报告中对岩溶地区的岩土工程评价及基础方案比选的深度仍不能满足相应设计与施工需要。针对岩溶地区地基极不均匀的工程特点,简述了当前岩溶地区岩土工程评价与地基基础比选的一些常见方法,并指出了时下岩土工程勘察报告中的常见做法的不妥之处,同时提出了在岩溶地区岩土工程评价及地基基础比选应当遵循的原则和方法,强调了岩土工程评价及基础方案比选应有明确的工程针对性。 【期刊名称】资源环境与工程 【年(卷),期】2010(024)003 【总页数】3
【关键词】关键词:岩溶;岩土工程评价;基础比选;浅基础;桩基础;复合地基
0 引言
岩溶(喀斯特)是可溶性岩石在水的溶(侵)蚀作用下,产生的各种地质作用、形态和现象的总称。根据目前建设行业通用的观点,按岩溶的埋藏条件可分为:裸露型岩溶(喀斯特)、覆盖型岩溶(喀斯特)和埋藏型岩溶(喀斯特)。常见的岩溶(喀斯特)形态主要有坡立谷、孤峰、残丘、天生桥、洼地、溶洞、溶沟、溶槽、溶隙、暗河、石林、石芽、落水洞、漏斗、竖井、石笋、石钟乳及上覆土层中后来次生的土洞及塌陷等[1]。
一般说来,质纯层厚的可溶性岩层,岩溶发育强烈,且形态齐全、规模较大,含杂质的可溶性岩层岩溶发展较弱。结晶颗粒粗大的可溶性岩石,岩溶较为发育,结晶颗粒细小的可溶性岩石,岩溶发育较弱。在建筑物的使用年限内,岩层中岩溶的发育
速度一般变化极微,大多数条件下可以认为是不变的。某些机械作用强烈且正在急剧发展的岩溶(喀斯特)地段,覆盖在岩溶岩层上部的第四系松散土层,在地表水下渗或地下水升降变化等作用下,可能会逐步形成土洞或塌陷(掩藏在地下或发展至地表),这个过程却不应一概被认为是在建筑物的使用年限内不发生变化的。显然,对于这类场地与地基的岩土工程评价与基础比选,是一项具有重大实际意义的课题,也是十分复杂和存在颇多疑难的课题。
众所周知,对于一般的工业与民用建设工程,我们接触最多的是碳酸盐类岩石的岩溶地基的利用和处理,本文仅就这类场地地基与基础问题的评价谈点意见,以期与感兴趣的同行交流。
1 岩溶地区的地基特点
根据岩溶的埋藏条件,岩溶地区的地基相应地可划分为裸露型岩溶(喀斯特)地基、覆盖型岩溶(喀斯特)地基和埋藏型岩溶(喀斯特)地基,它们的表现形式既各不相同又常有类似之处,既有单一形式又有复合(叠加)形式,详细分类可参见《岩溶地区地基分类》。岩土工程勘察的目的之一是提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议[2]。岩溶地基的最主要特点在于其非均匀性和超常的变异性,尤其是单体建筑物尺度范围内的不规律性,这给人们带来了极大的认知困难。在岩溶地区,经常遇到岩石表面高低起伏变化巨大的现象,基础施工见岩深度屡见与勘探钻孔见岩深度不一致。例如,笔者在某水泥厂和某高层建筑的人工挖孔桩基础施工时,曾遇到水平距离只有二三十厘米而岩面高差超过数米至数十米的工程实例,在同一根桩上抽芯,一个钻孔一个样,搞得建设方、施工方、设计方都和勘察单位扯皮;在覆盖型岩溶(喀斯特)和埋藏型岩溶(喀斯特)场地,岩层上覆土层近岩面处多见软化现象,岩层浅部常较破碎;在岩溶岩层的残积与残坡
积土层中,易被误判为基岩的蚀余孤石和石牙屡见不鲜;未充填、半充填或全充填软堆积物的溶洞,因顶板厚薄变化较大,溶洞形态及性质复杂,也常常给勘察人员带来野外作业与判定难度……。由于按普通的详细阶段的勘察很难确切地反映场地的实际岩溶情况,故而在岩溶发育场地常常需要在施工阶段进行专门的岩溶勘察,即便如此,在施工过程中还是要有反复地针对岩溶问题进行会诊的情况,且仍然会给正常的地基与基础的设计带来极大困难,施工质量很难得到保证,工期一拖再拖的事情时有发生,甚至还出现有个别工程不得不放弃建设的情形。
2 目前岩溶地区地基与基础的评价方法及存在的主要问题
由于岩溶地区工程地质与水文地质条件的极大变异性,使得岩溶地基常常具有极端的复杂性,虽然当前定性评价与定量评价方法的成果较多,但具有可操作性良好的似乎多局限在定性或半定量评价的范畴,如经验类比推定法、综合因子判别法、经验公式估算法等。常用的单个岩溶(洞体)的经验公式法局限性较大,而有限元等定量评价的方法则仅在较重大的工程上有所应用,且常须与现场模型试验或足尺试验并行。
笔者在从事多年的勘察报告审查工作中,有幸拜读了大量岩土工程勘察报告,然而,在所见到的大多数勘察报告中,所谓的岩土工程评价,沿袭老的工程地质评价方法者为数众多,有些勘察报告,让紧接下道工序的设计人感到高深莫测、难得要领,报告文字中类似于“大概”、“可能”“基本上”等泛泛而谈的东西过多,而恰到好处、切中要害的精准评价与建议却是很少。而所谓的基础比选,则自浅基础到桩基础平行罗列,没有针对拟建工程特点去推荐安全、经济、可行的基础方案,或者出以私心,根据自己的设备,一律推荐某种类型的桩等等。比如,某服装厂区建筑勘察报告在相应章节中,把《工程地质手册》中论述岩溶地基与基础的文字
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