巖溶地質條件下強夯處理地基的應用

巖溶地質條件下強夯處理地基的應用

在施工過程中，我們經常發(fā)現溶解地質。由于其發(fā)育分布規(guī)律比較復雜，且多伴有巖溶水，所以對工程的危害很大。但由于巖溶的形態(tài)多樣，在施工過程中，處治處理方式也各不相同。對于建（構）筑物地基，一般采用鉆孔灌注樁進行處理；但在公路、機場等大型土石方填筑工程中，采用強夯處理方式，技術、經濟效果更加顯著。文章通過工程實例，闡述了強夯在巖溶地質條件下的應用，以供同類工程施工參考。1地質勘探的分布和形成1.1巖漿巖的地質勘探巖溶地質在中國范圍內分布較廣，主要集中在華南和西南，其次是長江中、下游的華中區(qū)。1.2地質勘探的主要形式和不同形式下的存在問題(1）溝、溝、石芽和阿司匹林(2）鉆、掉進水孔和垂直井(3）洞穴、地下溝渠、巖石山谷和天生橋(4）溶解地下水2溶洞頂板坍地基平臺型巖溶地質由于巖溶作用，主要表現為巖體呈孔洞結構。其主要危害表現為：(1）溶洞頂板坍塌引起填筑體局部下沉和破壞（如溶洞、暗溝、巖溶谷地、天生橋）。(2）反復泉與間歇泉浸泡路（道）基基底，引起路（道）基沉陷、坍塌或冒漿。(3）由于孔洞的存在，突然性的地下涌水沖毀路（道）基等。3強硝處理巖石的地質例子3.1工區(qū)地貌類型云南某機場，處于云南省境內自西北向東南遞降地勢的第二大階梯上。大部分地區(qū)海拔在1500m～2800m之間，原地面大部分地形呈波狀起伏，表現為丘陵、略有起伏溶蝕平原和沖洪積平原。施工區(qū)域內主要出露為古生代的碳酸鹽巖和碎屑巖。受氣候、巖性、構造等因素控制，地貌類型復雜多樣。主要的類型為巖溶地貌，宏觀上表現為不穩(wěn)定洞體、不規(guī)則型態(tài)的洼地和巖溶漏斗。3.2苗木壓實，填筑牢。為填筑土在巖溶地質條件下，石芽地形的存在相當普遍，由于石芽分布密集，地面崎嶇不平，且石芽底部多數充填紅黏土及次生紅黏土，壓實非常困難，成為土石方填筑壓實的一大難題。3.2.1處理和選擇處理1處理23.2.2石芽頂填土造林(1）根據填筑體設計標高，石芽頂部普遍尚有10m以上厚度的回填層，對石芽地基不進行爆破，也不會對上部地基的均勻性造成影響。(2）由于場區(qū)內石芽普遍高度不大于3m，通過4m左右的分層回填，可保證回填土覆蓋石芽頂度厚度不小于1m，能夠保證采用強夯進行處理。(3）如果石芽處不爆破直接碾壓，可能會出現由于石芽頂抬而造成的壓實不密。但如果采用強夯夯實的方法，根據強夯處理地基影響深度及側向擠壓力擴散原理，可保證全場壓實度要求。3.2.3單點擊設計采用3000KN、m能級強夯進行處理，夯點間距4.5m，正方形布點，分兩遍完成，單點擊數10～12擊，最后兩擊平均夯沉是≤8cm。3.2.4骨關后的檢測效果分析夯后的檢測結果表明：夯點下的石芽被擊碎，而石芽間的回填土被夯實后，滿足了壓實度0.95的要求。3.3區(qū)域充填類型及處理方式不穩(wěn)定巖溶洞體的地基處理設計，對于不同區(qū)域（道槽區(qū)及其影響區(qū)、土面區(qū)），不同埋藏深度、充填類型，采取不同的處理方式，本次僅以道槽區(qū)及其影響區(qū)為例進行說明。3.3.1分層填充料強寬基加固埋深小于2m時，洞體處理采用清爆換填法。即清除洞體表面覆蓋層后，對其頂板進行爆破破碎，首先消除頂板坍塌可能。然后清除全部破碎物、充填物后，分層回填塊碎石，進行強夯加固。分層回填時，塊碎石堆填虛鋪厚度為4.0m，強夯采用3000kN.m能級，點夯4.5m正方形布置，分兩遍完成，單點擊數10～12擊，最后兩擊平均夯沉量≤5cm。滿夯采用1000kN.m能級，d/4搭接布置，單點擊數3～5擊，最后兩擊平均夯沉量≤5cm。3.3.2大于2m的洞體處理設計洞體埋深較大時，對頂板爆破后、清除換填方式明顯不夠經濟，分以下兩種方式進行處理。(1）洞穴體埋深設計表層強夯能級的確定根據洞體埋藏深度不同，對于埋深在2m～8m的洞體，采用3000kN.m級單擊夯擊能量；對于埋深大于8m的洞體，采用4000kN.m級單擊夯擊能量。(2）充滿填充處理的洞(3）kn.m訴求洞體埋深在H>8m，墊層厚度均設計為1.5m，強夯采用4000kN.m能級，點夯4.5m正方形布置，分兩遍完成，單點擊數10～12擊，最后兩擊平均夯沉量≤10cm。滿夯采用1000kN·m能級，d/4搭接布置，單點擊數3～5擊，最后兩擊平均夯沉量≤5cm。3.3.3清爆、爆物清除墊層填筑前，必須首先對地基表層的草皮、樹根、植物土等有機物進行徹底清除，對清爆后的破碎物、充填物進行徹底清除。填料粒徑要求不大于80cm，不均勻系數Cu≥5，曲率系數Cu=1-3，含泥量不超過7%。3.4地層強充料強度與巖溶洞體的處理不同，巖溶漏斗、巖溶洼地和地面塌陷的處理，主要是對原有充填物的加固處理，即根據充填物厚度的不同，進行不同能級的填石強夯處理。塊碎石鋪填厚度，按中心厚度按1.5m控制。當充填物厚度H≤5m時，采用2000kN.m級單擊夯擊能量進行強夯；當充填物厚度5m<H≤8m時，采用3000kN.m級單擊夯擊能量強夯；當充填物厚度H>8m時，采用4000KN.m級單擊夯擊能量進行強夯。各能級強夯均按點夯4.5m正方形布置，分兩遍完成，單點擊數10～12擊，最后兩擊平均夯沉量2000kN.m、3000kN.m按≤8cm控制；4000kN.m按≤10cm控制。滿夯均采用1000KN.m能級，d/4搭接布置，單點擊數3～5擊，最后兩擊平均夯沉量≤5cm。3.5該方法的應用(1）通過重型動力觸探、波速測試、地基承載力等試驗，各項處理要求均滿足設計要求。(2）該處理方法已在該機場多個試驗標段試驗成功，通過施工檢驗監(jiān)測。結合課題研究成果，確認處理效果良好。(3）目前飛行區(qū)土石方施工標段已接近尾聲，全部強夯處理在施工中正式展開應用，效果良好。4地面高精度強搗技術根據本案例，結合該公司近年來在西南地區(qū)其他項目巖溶地質強夯處理經驗，強夯地基處理方式作為一種施工操作簡單易行、造價低廉的地基處理方式，完全可以滿足公路、機場等大型土石方地基處理要求，能夠實現經濟可靠的處理效果。由于地表凹凸不平，易于出現填料碾壓時，因石芽頂抬，凹處不易壓實，形成填筑體強度不均。多具有直徑小、深度大的特點，容易形成填筑體下部處理不密實。頂板安全問題突出，容易發(fā)生頂板坍塌。洼地底部多呈鍋底形，多有較厚充填物，開挖工程量大，但沖填體軟弱，地耐力差。一般的處理方式為先進行石芽爆破，使地基表面較為平整后，再分層回填壓實。但對于該機場項目，由于處理范圍大，明顯不經濟。結合現場石芽分布密度、石芽高度，采用不爆破石芽，直接填石強夯處理。存在的問題是，石芽處可能存在壓實不密。埋藏較深，洞體呈未充填或半棄填類型的洞體，僅對表層處理，不能解決可能出現的、頂板在施工和運營過程中的塌陷問題，故施工中首先對洞體采用高壓泵站充填低標號混凝土，保證洞體充填密實并對洞體內原有充填物有一定膠結、加固效果后，再進行表層強夯處理。埋藏較深且為充填類型的洞體，主要采用墊層強夯法進行處理。根據埋深不同，對于埋深在2m～8m的洞體，采用3000kN.m級單擊夯擊能量進行處理；對于埋深大于8m的洞體，采用4000kN.m級單擊夯擊能量。強夯處理的范圍按D+2H考慮(其