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      某廠房巖土工程勘察及基礎分析

      2019-01-03 02:03:19鐘誠
      西部資源 2019年3期
      關鍵詞:溶洞

      鐘誠

      摘要:本文對工廠基礎進行巖土勘察分析,查明場地地下土、溶洞分布發(fā)育情況,地下水特征,對土、溶洞提出了合理可行的處理措施,對基礎提出切實可行的建議,對類似工程具一定的參考、借鑒意義。

      關鍵詞:工程地質(zhì)條件;水文地質(zhì)條件;溶洞

      1.工程概況

      擬建T廠總占地面積約為32000m2,主要建(構(gòu))筑物包括:(1)進水泵房;(2)調(diào)節(jié)池;(3)進水計量井;(4)混合反應及平流沉淀池;(5)AAO生物反應池;(6)_沉池;(7)-沉池污泥泵房;(8)紫外線消毒渠;(9)出水計量井;(10)鼓風機房;(11)空氣計量井;(12)加藥間;(13)回流污泥計量井;(14)儲泥池;(15)污泥脫水機房及堆棚;(16)生活樓;(17)變電所及管理中心等。建筑物地面高度l層~3層,水池地下最深6m,擬采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

      本次為補充勘察,根據(jù)詳細勘察資料顯示,場地ZK9—ZK11、ZK17、ZK23、ZK30—ZK32、ZK36、ZK48合計10個鉆孔處揭示有土洞、溶洞,巖溶強發(fā)育,且洞的垂直高度較大,最大達10.70m,對T程穩(wěn)定性有較大的影響。本次主要是根據(jù)設計要求查明場地地下土.溶洞分布發(fā)育情況,依設計要求,于這些鉆孔四周呈十字布設鉆孔,于需要補充的勘察點外lOm處進行第一次鉆探,若未揭示有土洞、溶洞,距離減半進行第二次鉆探,依次進行第三次鉆探,當鉆孔間距≤2.5m時,結(jié)束鉆探;若第一次揭示有溶洞(土洞),則在需要補充的勘察點外20m處進行第二次鉆探,然后再按照距離減半的原則進行鉆探;若第二次仍然揭示有溶洞(土洞),于30m處進行第三次鉆探,外擴距離不大于30m。為建(構(gòu))筑物基礎的設計、施T提供準確的巖土T程地質(zhì)依據(jù),避免樁基施T盲目性。

      2.工程地質(zhì)條件

      擬建廠房周邊地形較為平整,地面高程變化在3.12m~3.93m之間,周邊主要為河涌,魚塘、荒地及菜地,地貌上位于珠江三角洲沖積平原腹地。

      據(jù)鉆孔揭示,場地可分為7個主層[(1)~(7)]和7個夾層[(3)一l,(3)-2,(4)-1,(4)-2,(6)-1,(7)-1,(7)一2],評價如下:第(1)層素填土分布于全場地,主要由粘性土組成,局部混磚塊、碎石,為近20年回填,成分較復雜,稍壓實,土質(zhì)不均勻,力學性質(zhì)較不穩(wěn)定,均勻性較差,承載力不大。第(2)、(3)-1、(4)-1層淤泥質(zhì)土,流塑狀,屬高壓縮性軟土層,該層抗剪強度低,含水量大,靈敏度高,固結(jié)時間長,加載荷后變形量大,易產(chǎn)生剪切破壞,易產(chǎn)生崩滑,屬不良地基土。第(3)、(4)-2層粉砂,在發(fā)生地震烈度7度地震時,局部會產(chǎn)生輕微~中等砂土液化現(xiàn)象,屬不良地基土。第(4)、(3)-2層粉質(zhì)粘土,可塑狀,有一定承載力,但厚度不太大,屬一般地基土。第(5)殘積土層,零星分布,呈大透鏡體狀,多可塑狀,力學性質(zhì)較好,是一般的地基土,承載力不大第(6)層強風化巖,由泥巖、粉砂質(zhì)泥巖等組成,具有較大的承載力,可作預制樁基礎持力層,但埋深較淺,有效樁長較小,且底部與石炭系石灰?guī)r接觸面往往發(fā)育有溶洞,地基承載力得不到保證。第(6)-1層全風化巖層,由泥巖組成,零星分布,風化極劇烈,巖芯呈土柱狀,是良好的地基土,承載力不太大。第(7)層微風化巖,由石灰?guī)r組成,基巖埋藏深淺不一,巖質(zhì)較硬,屬較硬巖,巖溶發(fā)育,單個洞體垂直方向上變化較大,最大達15.30m,最小僅0.20m。洞體埋藏深度變化較大,最大達29.50m,最小僅11.70m,巖石力學性質(zhì)好,承載力大,可作嵌巖樁基持力層,但應嵌入完整巖石一定深度,并確保樁底3倍樁徑范圍內(nèi)無溶洞、無軟弱巖層。

      在地震烈度7度地震時,本場地第(3)、(4)-2層粉砂局部松散者會發(fā)生砂土液化,液化指數(shù)Ile=0.33—13.78,液化等級為輕微~中等”。綜合判定在地震烈度7度地震時,本場地為中等液化場地。

      3.水文地質(zhì)條件

      場地屬亞熱帶海洋性季風氣候區(qū),溫暖潮濕,雨量充沛。場地西側(cè)為河涌,其涌水質(zhì)一般。在勘察期間對鉆孔的地下水位進行了觀測,測得水位埋深為0.00~2.80m(局部地段泡水),高程為0.20m~2.44m,地下水類型為第四系土層中孔隙水和基巖中裂隙水及巖溶水,其中砂層累計厚度較大,其地下水涌水量較豐富。場地風化基巖多為粉砂質(zhì)泥巖、泥巖和石灰?guī)r,泥巖雖然局部裂隙發(fā)育,但裂隙連通性差,基巖裂隙水涌水量較貧乏。石灰?guī)r溶洞較為發(fā)育,溶洞垂直高度局部較大,但鉆探過程中漏漿現(xiàn)象不明顯,推測連通性較差,因此巖溶水涌水量一般。因此,綜合評價本場地第四系土層孔隙水豐富,基巖裂隙水較貧乏,巖溶水涌水量一般。通過采取地下水樣品及地表土易溶鹽分析,地下水對混凝土結(jié)構(gòu)及對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性;場地土對混凝土結(jié)構(gòu)、對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋及對鋼結(jié)構(gòu)均具微腐蝕性。

      土層滲透組合特征:第(1)層填土層,粘性填土的滲透系數(shù)K20=4.44×10-7cm/s~1.94×10-6cm/S,滲透性等級為極微~微透水性,砂填土的滲透系數(shù)K20=6.94×l0-5cm/s~5.94×10-4cm/S,滲透性等級為弱~中等透水性;第(2)層淤泥質(zhì)土層,滲透系數(shù)K20=2.97×l0-7cm/s~l.79×10-6cm/S,滲透性等級為極微~微透水性;第(3)層粉砂層,滲透系數(shù)K:0=3.09×10-4cm/s—l.77×l0-4cm/s,滲透性等級為中等透水性;第(3)-l層淤泥質(zhì)土夾層,滲透系數(shù)K20=l.76×10-6cm/S,滲透性等級為微透水性;第(3)-2粉質(zhì)粘土夾層,依經(jīng)驗,其滲透性等級為微透水性;第(4)層粉質(zhì)粘土層,滲透系數(shù)K2。=4.41×10。7cm/s—4.67×10-6cm/S,滲透性等級為極微~微透水性;第(4)-1淤泥質(zhì)土夾層,滲透系數(shù)K20=1.01×l0-6cm/s—l.34×10-6cm/s,滲透性等級為微透水性;第(4)-2粉砂夾層,滲透系數(shù)K20=8.45×l0-5cm/s—3.25×10-4cm/S,滲透性等級為弱~中等透水性;第(5)殘積土層,滲透系數(shù)K20=5.24×10-7c m/s,滲透性等級為極微透水性;第(6)、(7)層風化巖雖然裂隙發(fā)育,但連通性差,滲透性差,滲透等級為極微~微透水性。從土層滲透組合特征可以看出,滲透等級為“極微~微透水性”的第(2)、(3)-1、(4)-1層淤泥質(zhì)土層和滲透等級為“極微~微透水”的第(3)-2、(4)層粉質(zhì)粘土層為相對隔水層,滲透等級為“弱~中等透水”的第(3)、(4)-2粉砂層為相對含水層。

      4.基坑開挖支護

      本擬建工程設一層地下室,地下室地面設計標高為3.Om,相對高程為- 3.OOm,基坑開挖深度約6.Om,基坑開挖規(guī)模較小,按《建筑基坑支護技術規(guī)程》(JGJ120-2012)劃分,基坑支護結(jié)構(gòu)安全等級為三級,據(jù)本次勘察結(jié)果,基坑開挖深度范圍內(nèi)的土層主要為第(1)層素填土、第(2)層淤泥質(zhì)土、第(3)層粉砂層,開挖土層工程地質(zhì)性質(zhì)總體較差,第四系土層孔隙水較豐富,基巖裂隙水較為貧乏。另外第(3)層粉砂層開挖過程中易產(chǎn)生管涌型滲透變形破壞,地基土受到破壞,工程基礎的穩(wěn)定性差。場地開闊,北側(cè)為魚塘,西側(cè)為機場涌,南側(cè)為工地臨時板房,東側(cè)為荒地,因此,建議基坑采用支護開挖。如采用地下連續(xù)墻圍閉措施,地下連續(xù)墻要進入強風化基巖,然后實施井點降水與明溝降水相結(jié)合,疏干基坑地下水,保證基坑開挖順利進行;亦可采用樁間多孔旋噴與灌注樁相互咬合搭接,形成封閉式止水帷幕,采用管井井點降水和排水等。同時基坑開挖過程中應遵循時空效應原理,根據(jù)地質(zhì)條件采取相應的開挖方式,應采用“分層、分區(qū)、分塊、分段、抽槽開挖,留土護壁,快挖快撐,減少無支撐暴露時間”等方式開挖。

      5.巖土工程勘察分析

      (1)本場區(qū)地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定,基巖巖溶發(fā)育,無滑坡及全新活動斷裂等其他不良地質(zhì)作用??傮w評價本場地處于地質(zhì)構(gòu)造相對穩(wěn)定區(qū),場地覆蓋層發(fā)育有厚度很大的淤泥質(zhì)土、基巖發(fā)育有豎向空間很高的溶洞,這些不利因素將對地基的穩(wěn)定性造成影響,若采用樁基穿過溶洞,進入穩(wěn)定基巖后,不會發(fā)生地基失穩(wěn)的現(xiàn)象,地基的穩(wěn)定性可得到保證。(2)依據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-2001(2009年版)劃分:擬建工程重要性等級為三級,場地等級為二級(中等復雜場地),地基等級為一級(復雜地基),工程勘察等級為甲級地基基礎設計等級為甲級。(3)本場地抗震設防烈度為7度,設計基本地震加速度值為O.lOg,設計特征周期值為0.35s??拐鹪O防類別為標準設防類(丙類)。場地處于對建筑抗震不利地段。(4)建筑場地土類型為中軟土,場地類別屬Ⅱ類。(5)在地震烈度7度地震時,場地第(3)、(4)-2層粉細砂砂局部松散者會發(fā)生輕微~中等砂土液化,屬中等液化場地。(6)本場地第四系孔隙水較豐富,基巖裂隙相對較為貧乏。地下水對混凝土結(jié)構(gòu)及對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具微腐蝕性;場地土對混凝土結(jié)構(gòu)、對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋及對鋼結(jié)構(gòu)均具微腐蝕性。

      因此,場地地基相對穩(wěn)定,巖溶強發(fā)育,工程地質(zhì)條件差,在充分考慮不良地質(zhì)作用與特殊性巖土,并采取相應的措施后,基本適宜本工程的建設。

      6.基礎建議

      對于土洞、溶洞發(fā)育地段,一般采取的工程措施有:①采用樁基礎穿越溶洞,并保證樁端進入溶洞底部穩(wěn)定的基巖一定的深度;②采用高壓注水泥漿或水泥砂漿充填土洞、溶洞,其具體水灰比、塌落度根據(jù)溶洞規(guī)模確定;③若對于豎向很大的溶洞,亦可采用梁或板跨越溶洞等。

      根據(jù)本場地的巖土工程地質(zhì)條件,建議采用沖孔灌注樁,持力層考慮選擇穩(wěn)定的微風化巖,樁徑可采用φ800rrun~1500mm,嵌巖深度不宜小于ld(d為樁徑);本場地大部分地段分布有溶洞,對樁基礎的設計和施T影響較大,設計時應保證樁端進入溶洞底部穩(wěn)定的基巖一定的深度。溶洞地區(qū)樁基施工時容易造成漏漿、塌孔、偏錘等事故發(fā)生,在施工前應做好充分的準備(準備好袋裝砂、粘土球及塊石等),并選擇合適的施工方法和處理措施。并應注意沖孔樁成樁過程中由于沖擊能引起溶洞坍塌,而造成地面塌陷。場地淤泥、淤泥質(zhì)土厚度大,設計時應選用合理的施工機具和施工工藝,以防止樁基成孔時塌孔和縮孔。設計應考慮填土、軟土負摩阻力對樁基的影響。

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