浅层岩溶塌陷区天然地基检验及处理措施

浅层岩溶塌陷区天然地基检验及处理措施

【摘 要】江西省萍乡市上栗县污水处理厂场地处石灰岩浅层岩溶发育地区,稳定性差,适宜性差。属省重点建设项目,由于场地下隐伏土洞与溶洞,且场地周边发生过岩溶地面塌陷。本文对此类地基持力层检验、地基处理进行了总结,并提出了较为简单易行的方法。

【关键词】 岩溶塌陷;天然地基检验;处理措施

The shallow layer rock dissolve to fall to sink the area natural foundation examination and processing measure

Yan Hui,Wang Qing-hai

(Jiangxi province 901 geology engineering investigate hospital Pingxiang Jiangxi 337000)

【Abstract】The Li county place limestone of the wastewater treatment factory shallow layer rock dissolve growth region on Pingxiang city shangshu country jiangxiprovince, stability bad, feat bad.Belong to province a point construction item, because of place bottom lie low soil hole with dissolve hole, and place periphery occurrence lead the rock dissolve a ground to fall to sink.This text to this kind foundation hold dint layer examination, foundation processing carried on summary, and put forward more simple easy line of method.

【Key words】The rock dissolve to fall to sink;Natural foundation examination;Processing measure

江西省萍乡市上栗县污水处理厂位于江西西部、紧邻湖南醴陵市,上栗县城西面3.5公里新建村境内,栗水河东边,在建的萍栗高速公路西侧。主要构建筑物为污水处理综合池及一栋两层办公楼,其中综合池长81米,宽45米,基坑深4米,开挖时基坑底部发生两处小型土洞塌陷,椭圆形直径约4～6米,深度1～2米,洞内有积水。

1. 拟建场地工程地质概况

地形地貌:场地原为农田,属栗水河河流相堆积的冲积地貌形态,海拔高程79~81米,地形相对平坦,总体呈东高西低之势,高差2米以内,距离栗水河河岸约2米。

地层:本场地划分5个工程地质分层。(1)第四系耕表土层(Qgl);(2)第四系冲积层粉质粘土(Qal);(3)第四系冲积层砾砂(Qal);(4)二叠系下统狮子形组石灰岩(P1s);(5)半充填型溶洞。其中粉质粘承载力特征值210KPa,为各构建筑物的主要持力层。砾砂层含水饱和,结构松散,承载力特征值120KPa,属软弱下卧层,具备发育土洞诱发岩溶塌陷因素。

地下水: 场地地下水有两层,第一层赋存于第四系冲积层砾砂层中,砾砂结构松散,饱和状,渗透性强,为较丰富的孔隙潜水含水层。地下水标高77.20～79.65米,埋深1.00～3.20米(以孔口为基准)。第二层赋存于二叠系下统狮子形组石灰岩地层中,施工55个钻孔,其中25个揭露石灰岩,有11个钻孔分别见半充填型溶洞,洞高0.40～8.5米,见洞率为44%,岩溶率为12.5～77.4%,平均岩溶率39.7%,故下伏基岩浅层岩溶较发育,含丰富岩溶裂隙承压水,属主要地下含水层,孔隙水与岩溶水间发生水力联系,与栗水河水相互补给。综合评价场地内水文地质条件较复杂。

2. 浅层岩溶塌陷现状

综合池基坑深度4米,开挖后持力层位于粉质粘土上,而挖除近两米厚的粉质粘土后,基础底部与下部软弱砾砂层之间厚度仅为一米左右。上覆土层过薄,在基坑开挖时诱发了两处小型土洞塌陷,土洞呈椭圆形,直径约4～6米,深度1～2米,洞内有积水。洞内物质为软弱砾砂,饱水状,结构松散,浅黄色泥质充填,手轻摁有较深印痕。

3. 天然地基检验

由于土洞塌陷的不可预见性,对天然地基检验增加了难度。已发现土洞的塌陷处容易处理,但基坑底部是否仍有土洞继续发育诱发地面塌陷,天然地基检验及处理的关键在于能否及时发现土洞继续诱发岩溶塌陷的隐患。

据此,我们采用了全面钎探法进行地基持力层检验工作。在综合池基坑底部,按横竖间距均为2米,共布置钎探点672个,钎探深度2.1米。钎探采用油压XY-1型钻机在综合池基坑内进行机械钻进,钻孔直径为110～75mm,通过钻探来判定基坑底面以下2.1米范围内是否存在土洞,探至2.1米深度,停钻移位进行下一个钻孔钎探,发现异常后停钻记录位置及深度。

本次钎探绝大部分钎探点钻探进尺正常,未发现异常,仅发现土洞两个,钎探期间形成塌陷,较大的一个洞口直径约50cm,洞底直径约1.5～2.0m,呈“口小肚大”坛子状,抽水后,底部坍塌物为砾砂,洞口至坍塌物高差约为1m。根据钎探成果,基坑池底持力层上部绝大部分为较好的天然地基,承载力相对较高,下伏砾砂层软硬不均匀,基坑内大部分地段钎探深度1.6～1.8米后进尺较快,加压即下,为软弱砾砂层,小部分地段深度0~0.9米后即到达软弱砾砂层,原因为砾砂结构松散,富含孔隙潜水。此层砾砂亦为易形成土洞的土体。

全面钎探后,我们采用动荷载法进一步检验地基持力层的稳定性。用大型挖

掘机下入基坑,将挖斗的背面平整处用力蹬向所有基坑底部地面,此法类似于地基满夯处理。综合池基坑设计要求最大的承载力为40KPa,而挖斗蹬击力的动荷载远大于此值,在动荷载的作用下,部分软弱易形成土洞的地段相当于进行了地基预处理,能及时观察并提前诱发土洞塌陷,为地基处理做好准备。

4. 天然地基处理措施

在采用了以上方法检验出基坑场地的土洞塌陷隐患地段后,采用置换法,用挖掘机将此类地段的上部土层挖除3米深度以上,用块石分层回填压实,砂浆嵌缝填充,综合池基坑碎石垫层,碾压夯实。

由于原设计基础为天然地基上铺设土工砖即可,对地基承载力要求不高,此基础底部如果日后仍出现土洞塌陷,修复难度很大,且污水外流易造成环境污染。为减少风险,经与设计单位研究决定采用钢筋混凝土筏板基础,综合池基础形成整体,基础底部即使发生局部塌陷仍不影响其整体性,不易造成基础开裂等不利影响。

5. 结论

通过以上处理措施,上栗县污水处理厂的天然地基未再发现过土洞诱发的浅层岩溶塌陷,整个项目已通过江西省质监站监督的竣工验收。

我国南方碳酸岩的区域分布广泛,且每年因岩溶地面塌陷造成建筑坍塌的现象不在少数,仅萍乡地区近两年来就发生过数起,而此类地基上除部分高层建筑所需承载力要求高需采用桩基础外,大部分低层建筑采用为对地基承载力要求不高的天然地基,往往地基验槽时未发现地面塌陷即认可持力层,部分场地可能采用高密度电法等物理探矿手段进行检验,较为费时费力。上述的方法对于此类建筑处于浅层岩溶发育地段的天然地基检验及处理措施来说简单易行,且经济实用,具有一定的代表性。