谈岩溶地区地质雷达的应用和地基处理方案

马 凯 王卫彤 葛红梅

(中海油山东化学工程有限公司，山东 济南 250101)

谈岩溶地区地质雷达的应用和地基处理方案

马 凯 王卫彤 葛红梅

(中海油山东化学工程有限公司，山东 济南 250101)

以某工程场区为例，对场地中无法判断是否存在溶洞的情况，应采用地质雷达作为辅助判断的重要手段，根据地质雷达提供的主要资料和数据，通过对该岩溶地区设计方案的综合比较，提出了较合理的基础设计方案。

地质雷达，现场验槽，基础设计

1 工程概况

本工程场区地形为山麓斜坡堆积地貌单元，地势总体东北高西南低，地面标高最大值186.43 m,最小值157.39 m,地表相对高差29.04 m。场地所处地貌类型为坡地。勘探报告范围内未揭露地下水。通过本次勘察资料及查阅区域地质资料，场地内未发现全新活动断裂构造，场区及附近无大的活动断裂通过,未见滑坡、泥石流等不良地质现象，场地稳定，适宜建筑。

2 工程地质勘察资料

勘察为一次性详细勘察，其目的要求是为本工程提供详细的工程地质资料和岩土技术参数。勘察工作布置，采用沿拟建建筑物周边线、角点及中心线布设钻孔。本次勘察共布置钻孔142个，钻孔孔深4.00 m～14.00 m，勘探点、勘探线间距均满足规范要求。勘察共投入XY-1型工程钻机3台。工程钻探土层采用合金钻头回转钻进，泥浆护壁，土样采用活塞式取土器，采用重锤少击法取得，采取原状土样蜡封装箱，并当天送试验室进行分析。

根据钻孔揭露及室内土工试验资料分析，勘探深度范围内自上而下分布的地层岩性为:

①层杂填土、①-1层素填土、②层黄土、③层粉质粘土、③-1层含碎石粉质粘土、④层残积土、⑤层中风化石灰岩、⑥层中风化泥灰岩。

3 现场验槽情况

建筑物基坑挖至基底设计标高并清理后，施工单位会同勘察、设计、建设、监理等单位共同进行验槽，验槽时勘察、设计、建设、监理、施工等单位有关负责及技术人员到场；携带基础施工图、结构总说明和详勘阶段的岩土工程勘察报告。

基坑情况是现场开挖完毕槽底无浮土、松土条件良好的基槽。经现场仔细复核，基槽底面与设计标高相差不大；基槽底面坡度较缓，高差悬殊不大；槽底没有明显的机械车辙痕迹，槽底土扰动情况不明显；能够分辨出人工清除的沟槽、铲齿痕迹；基槽清理情况良好。验槽时相关各方重点观察柱基、墙角、承重墙下或其他受力较大部位，验槽时发现基槽某处有裂隙，因详勘资料中写有局部侧壁有溶孔、溶槽发育。因该工程基底持力层为中风化泥岩及灰岩，泥灰岩中易赋存风化裂隙，开口溶洞发育。

为保证工程质量和安全，考虑到由于岩溶地质的场地在地下具有很强的隐蔽性和在空间的分布上具有较大的离散性，在建筑物地基的安全性上溶洞、溶槽、溶沟和裂隙等的发育也起着至关重要的作用。经现场设计、施工、勘察、监理和建设单位共同验槽决定，委托详勘部门再次对此位置进行勘察工作。采用岩土工程勘察方法传统的钻探法时，对地质病害的勘察如溶洞、裂隙等存在的大小、深度和范围具有一定的局限性和不确定性且成本大,耗时多，对工期影响较大。随即决定采用地质雷达的勘察方法对建筑地基进行岩溶地质病害的补充勘察。

4 地质雷达检测情况

勘察院采用地质雷达对该工程基础进行了探测，因测区内地表为第四系山前冲积，下伏基岩为泥灰岩，附近区域构造较为发育，而场地东侧的北向和北西向山断裂为该区域主控断裂，受其影响，场地裂隙较为发育，围岩较为破碎。

因勘察目的是探察基底持力层开口溶洞的空间分布情况。故使用LTD2100型数字化探测雷达仪，中心工作频率为270 MHz的天线进行了探测。该地质雷达探测技术是利用介质的介电性质和导电性质差异进行探测，从物理性质上分析，雷达电磁波在不同地层或物质之间存在着不同的传播速度和频率，完整岩石与破碎带、裂隙、风化层等存在一定的物性差异，这些地球物理性质的差异构成了开展地质雷达工作的前提。雷达观测系统见图1。

勘察单位的地质雷达检测结果见图2～图4。

从地质雷达反射剖面图中显示出明显的不同介质的界面反射，呈现出“凹”形异常体。具体表现为反射能量较强和同相轴不连续等特点。勘察单位判断地质病害为沿着弱风化石灰岩裂隙向地下发育的溶沟。

5 地质雷达探测成果结论与建议

通过本次物探工作，并结合区域地质，综合分析如下：

1)场地发现一处开口溶洞，该溶洞主体发育走向北东东，倾向南西，开口溶洞作用范围深度达8.0 m，开口溶洞影响范围深度2.5 m内，层理溶蚀发育强烈(见图5)。2)场地中部存在一条层理裂隙，层理溶蚀深度局部达7.0 m左右。3)该开口溶洞位于山坡脚下，受地表水系及岩层倾向影响，存在潜在发育，在设计处理时，应予以重视。

6 设计处理方案

地基处理的关键是解决溶洞的稳定性,以保证建筑物的安全。岩土交界面的地区假如地下水活动于此，应合理预测建筑物基础下地下水位的变化趋势，并考虑由于地下水的影响所形成的溶洞对地基的影响，因岩溶不良地质构成的岩溶地基常常引起地基变形破坏，将会造成地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等，故对地基评价不能满足稳定性要求时，必须对地基进行适当的处理。

尤其是在地下水位高于基岩表面的岩溶地区，在对地基处理时必须注意由于人工降水可能会引起溶洞的进一步发育或可能造成的地表塌陷的可能性。根据水文地质条件和抽水试验的观测结果综合分析确定塌陷区的范围及方向。在判定为塌陷的范围不应采用天然地基。在施工现场遇到溶洞的处理方式一般主要采取三种方式：一是跨越式，即加强梁的钢筋或增大梁的宽度和高度;二是悬臂式，按悬臂梁设计基础;三是穿越式，采用桩基础，即下挖穿越。方案选择应根据其大小、埋深、位置、围岩稳定性和水文地质条件综合分析后确定将要采取的地基处理措施。

7 岩溶地区地基处理措施

1)对于岩溶地区较小的溶洞和洞隙，可考虑采用镶补、嵌塞与跨越等方法进行处理。2)对于岩溶地区较大的溶洞和洞隙，可采用浆砌块石等堵塞措施以及洞底支撑或调整柱距等方式处理，也可考虑采用结构跨越的方式进行处理。3)对于岩溶地区的基底有不超过25%基底面积的溶洞(隙)且填充物难以挖除时，可采用在溶洞(隙)部位加设钢筋混凝土底板，并且底板宽度必须大于溶洞(隙)，也可在溶洞(隙)部位采用桩基础进行穿越处理。4)对于溶洞位于条形基础的末端，跨越工程量大，可采用悬臂梁设计的方式设计基础，若溶洞位于单独基础重心一侧，可采用偏心荷载设计的方式设计基础。

8 设计院处理结论与方案

本工程基础形式为条基及独立基础，东北角外墙条形基础及角部多棵柱独立基础均落在溶洞上方，根据成果报告及现场情况决定采用如下方法进行处理：把碎渣从现有标高再下挖1 m～2 m，夯实底部碎渣，并清理周围破碎岩石，再用C20毛石混凝土将溶洞灌实至基底设计标高。并决定对基础下溶洞进行注浆充填空隙的处理方式，使溶洞内的空腔填充密实，从而保证填充物与周围环境固结成为一个整体，并具有一定的强度；并且起到切断溶洞与地下水的联系的作用，使其不再发育，以保证建筑物的安全性及基础和持力层的稳定性，并保证强度达到设计的承载力要求。在溶洞范围内基础加强，并采取加宽基础宽度，设置基础拉梁的措施保证地基基础的安全。

[1] GB 50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].

[2] JGJ 79-2012，建筑地基处理技术规范[S].

[3] 顾晓鲁.地基与基础[M].第3版.北京：中国建筑工业出版社，2003.

[4] 魏 敏.谈地基基础检测[J].山西建筑，2013，39(15)：39-40.

[5] 毛志兵.建筑工程管理与实务[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2014.

[6] 薄会申.地质雷达技术实用手册[M].北京：地质出版社，2006.

Application of geological radar and ground treatment scheme of karst area

MA Kai WANG Wei-tong GE Hong-mei

(CNOOC Shandong Chemical Engineering Limited Company, Jinan 250101, China)

Taking a project site as an example, to determine whether there is cave on the site, an important means to be used as auxiliary judgment by geological radar, according to the data of geological radar provides, through comprehensive comparison according to the design scheme of karst region, puts forward the foundation is relatively reasonable design proposal.

geological radar, on-site checking slot, foundation design

1009-6825(2014)31-0101-02

2014-08-29

马 凯(1980- )，男，工程师； 王卫彤(1968- )，男，高级工程师； 葛红梅(1969- )，女，高级工程师

P642

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