江西赣南岩溶地区房屋勘察基础选型浅析

罗小龙,杨道光,陈立宏*

(江西赣南地质工程院,江西 赣州 341000)

江西赣南岩溶地区房屋勘察基础选型浅析

罗小龙,杨道光,陈立宏*

(江西赣南地质工程院,江西 赣州 341000)

岩溶地貌--喀斯特地貌,在赣南分布广泛,其土层中发育土洞,岩层中发育溶洞,给基础选型、设计、施工带来很大的难度.本文根据四个工程实例,综合分析土层、岩层的力学强度、空间分布及岩溶发育情况,推荐四种不同的基础选型.

岩溶;复合地基;筏板基础;桩基础

1 概况

江西赣南地处南岭山脉和武夷山脉北侧,东南连接罗霄山脉南端,地貌形态为中、低山山地地貌.可溶性灰岩为赣南地区一种代表性的岩土层,在公路、铁路、工民建等工程基础建设时,常见可溶性岩土层,本文就工民建地基基础选型进行分析和探讨.

岩溶地区地质条件复杂,土洞、溶洞发育,若基础选型不当,在建设过程中常发生基础型式设计变更,施工困难,严重的可能出现地基不均匀沉降、对上部建筑产生破坏,从而造成不小的人、财力资源浪费.本文将根据岩溶地区不同的地质条件,分析不同的基础选型.

2 基础选型

2.1 条形基础、独立基础型式

在上部土层厚度较大、力学强度较高、土洞不发育、房屋楼层规模为多层时,可尽量利用上部土层作基础持力层,选择条形基础或独立基础.

工程实例:拟建建筑物为4层办公楼、宿舍,剖面图1所示地质资料,各岩土层性质如下.

(1)杂填土.灰褐色,稍湿,松散,主要由粉质粘土、块石及垃圾等组成,为新近人工填土层.全场地分布,该岩土层钻孔揭露的一般厚度0.50～2.10m.

(2)砂质粘土.褐黄色,稍湿,可塑,刀切面较粗糙,干强度中等,韧性中等,无摇振反应,局部含少量砾,厚度7.8～11.5m,见土洞,为第四系全新统残积、坡积土层.

(3)土洞.全充填,褐黄色砂质粘土、中风化灰岩碎屑等,松散,呈软塑状,钻进较快.在钻孔孔位及深度控制范围内,局部分布.钻孔揭露的层顶面埋深9.30～12.30m.

图1 剖面

(4)砂质粘土.褐黄色,稍湿,软可塑,刀切面较粗糙,干强度中等,韧性中等,无摇振反应,砂质含量约为10%～30%,成分为砂岩、灰岩.为第四系全新统残积、坡积土层.

(5)中风化灰岩.灰黑色,隐晶质结构,中厚层构造,岩芯短柱状、碎块状、风化裂隙发育,轴心夹角35～45°,面弯曲,微张,充填钙质,RQD=40%,见溶蚀现象及溶洞,属二叠系中统沉积岩中风化层.属硬质岩,岩体结构类型属层状结构, 岩体完整程度属较破碎岩体,岩体基本质量级别为Ⅳ级,勘察范围内底部见溶洞.frk=27.54MPa

(6)-1溶洞层.全充填,充填物呈褐黄色,主要为砂质粘土与中风化灰岩碎块、碎屑,含少量砂岩碎块等,松散,遇水后砂质粘土呈流塑状,钻进速度快,漏浆.

砂质粘土层厚度大,力学强度中等,拟建建筑物为4层办公楼、宿舍,应充分利用该土层作浅基础持力层,并在基础范围内,采用小口径钻孔,探明土洞分布情况,确保地基基础安全.

2.2 复合地基筏板基础型式

在上部土层厚度大,顶部土层力学强度较高,中下部土层力学强度较低、岩土层空间分布不均匀,可以选择复合地基筏板基础型式.

工程实例:拟建建筑物为17层商住楼,剖面图2所示地质资料,各岩土层性质如下.

(1)卵石层.褐色,饱和,稍密,粒径大于20mm的颗粒含量大于50%.含少量5～10cm的大颗粒.矿物成分以石英砂岩为主,呈次圆状.小颗粒以中粗砂为主.场地分布厚度2.5～6.8m.

(2)粉质粘土.褐色,软塑状,刀切面较光滑,干强度及韧性中等,无摇振反应.含少量粉砂、细砂颗粒.场地分布厚度3.6～5.2m.

(3)砾质粘土.灰褐色,软塑状,刀切面较粗糙,干强度及韧性中等,无摇振反应.含15%左右石英砾石,砾径2.0～10.0mm,含少量砂粒.

(4)中砂.褐黄色,饱和,松散,粒径大于0.25mm的颗粒质量大于50%,砂粒成分以石英为主.场地分布厚度2.8～4.2m.

(5)中风化灰岩:灰白色,隐晶质结构,中厚层状构造.岩芯呈桩状,短柱状、少量碎块状、风化裂隙较发育,裂隙面弯曲,微张,充填钙质,RQD=50%,见溶蚀现象及溶洞,属二叠系中统沉积岩中风化层.属硬质岩,岩体结构类型属层状结构, 岩体完整程度属较破碎岩体,岩体基本质量级别为Ⅳ级,frk=30.67 MPa.勘察范围内顶部见溶洞,溶洞内由软塑状粘性土、松散状砂粒充填.

拟建工程地基岩土卵石层分布全场地,厚度大,力学强度较高,应充分利用这层岩土层.但下卧层粉质粘土、砾质粘土、中砂力学强度低,而且空间分布不均匀,地基变形验算很困难.若采用嵌岩桩基础,则需要查明溶洞发育分布情况,进行单桩单孔钻探施工勘察,且桩基施工难度较大.综合分析,采用CFG碎石桩对软弱下卧层进行处理,达到设计要求后,在卵石层上施工筏板基础.缩减了工期、成本,取得了非常好的效果.

图2 剖面

2.3 大口径嵌岩桩基础型式

在上部土层较厚,力学强度较低,且灰岩溶洞不发育的地质条件下,可采用嵌岩桩基础型式.

工程实例:拟建建筑物为27层商住楼,剖面图3所示地质资料,各岩土层性质如下.

(1)杂填土.杂褐色,稍湿,松散,主要由粉质粘土、块石及垃圾等组成,为新近人工填土层.全场地分布.

(2)砾质粘土.黄褐色,可塑状,刀切面较粗糙,干强度及韧性中等,无摇振反应.含15%左右石英砾石,砾径2.0～10.0mm,含少量砂粒.

(3)-1土洞.褐黄色砂质粘土、中风化灰岩碎屑等,松散,呈软塑状,钻进较快.在钻孔孔位及深度控制范围内,局部分布,土洞为全充填.

(4)中风化灰岩.灰白色,隐晶质结构,中厚层状构造.岩芯呈柱状、短柱状,少量碎块状,风化裂隙较发育,裂隙面弯曲,微张,充填钙质,RQD=70%.未见溶蚀现象, 属较硬岩,岩体结构类型属层状结构,岩体完整程度属较完整岩体,岩体基本质量级别为Ⅲ级,frk=34.50MPa.

拟建工程建筑物为27层商住楼,其地基岩土层杂填土、砾质粘土力学强度较低,不能选作基础持力层,中风化灰岩较完整,未见发育溶洞.采用大口径嵌岩桩基础,施工难度较小,质量可靠,是较好的基础选型.

图3 剖面

图4 剖面

2.4 小口径管桩筏板复合基础型式

在上部土层厚较大,力学强度较高,石灰岩基岩面起伏较大,溶洞很发育,溶洞体积较大,且发育串珠状的溶洞,这种地质条件下,可采用微型管桩筏板复合基础型式.

工程实例:拟建建筑物商住楼,地上32层,地下一层地下室,剖面图4所示地质资料,各岩土层性质如下.

(1)杂填土(Qml).褐色、褐红色,稍湿,松散.主要由砂岩大块石、碎块、碎屑及粉粘粒、砂砾石、淤泥质土等组成,易垮塌,为第四系人工填筑土层.分布全场地.

(2)圆砾(Q4al).褐黄色,饱和,稍密,粒径大于2mm含量占总质量50%以上,砾径一般0.2～6.0cm,部分6cm以上,全场地分布,厚度2.40～9.00m,平均厚度5.73m,该层含有不均匀分布卵石.

(3)砾质粘性土(Qel).黄色,褐红色,稍湿,可塑,刀切面较粗糙,干强度及韧性中等,摇振反应无,含少量变质岩及石灰岩颗粒,为第四系风化残积层,分布不连续.

(4)中风化石灰岩(P1).灰白色,岩芯呈柱状,隐晶质结构,块状构造,风化裂隙发育,方解石脉充填,结构面间距10～30cm,轴心夹角35～45°,RQD=55%,见溶蚀沟、溶蚀洞穴.溶洞发育,属二叠系石灰岩中风化层.

本次工程勘察对该风化岩控制层位深度范围内的岩石饱和单轴抗压强度标准值frk=38.0MPa,属较硬岩.溶蚀沟,溶蚀洞穴蜂窝状发育地段的岩石饱和单轴抗压强度标准值frk=17.0MPa,属较软岩.岩体结构类型属层状-块状结构, 岩体属较完整岩体,岩体基本质量级别为IV级.

(5)-1、溶洞及充填物(Q4al).中风化石灰岩溶洞发育,溶洞中均有充填,充填物以淤泥质粘土和砾质粘性土为主,多为流塑,少数为软塑.

拟建工程地基圆砾(Q4al)岩土层分布全场地,力学强度较高,可利用这层岩土层.但拟建工程楼层较高,若采用浅基础-筏板基础,选圆砾层作持力层,但下卧层砾质粘土层强度较低.若采用大口径嵌岩桩基础,以中风化石灰岩作基础持力层,但中风化灰岩溶洞发育,溶洞体积大,且呈串珠状,桩基础施工难度很大.但是若选用小口径管桩,就能较容易穿过溶洞,筏板基础以圆砾层作持力层,宜采用小口径管桩筏板基础,就能充分利用圆砾层,中风化石灰岩的强度,又能降低施工难度,是一种较合理的基础选型.

3 结语

岩溶地区房屋建筑地基岩土勘察,应查清:上部土层的空间结构分布,土层的力学强度,地下水赋存条件、水位变化和运动规律,土洞和塌陷的分布、形态和发育规律,土洞和塌陷的成因及其发展趋势;下部岩层的岩面起伏、形态和覆盖层厚度,岩溶洞隙的分布、形态和发育规律,岩溶发育与地下水的关系,溶洞充填物性状.房屋建筑基础选型时,除要考虑房屋建筑规模特征外,应综合分析土层、岩层的性状、充分利用土层、岩层力学强度,选择施工难度小、经济合理、质量安全可靠的基础型式.

TU195

A

1671-0711(2017)11(下)-0171-04

*罗小龙为第一作者,杨道光为第二作者,陈立宏为第三作者.