導(dǎo)語：碼頭樁基勘察及施工方案一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

【摘要】結(jié)合工程實(shí)例探討巖溶發(fā)育最多表現(xiàn)形式之一———溶洞在某工程勘察場地內(nèi)揭示情況、形成條件和分布特征，并評價了場地的工程地質(zhì)條件,以供類似的巖土工程勘察、設(shè)計及施工參考。

【關(guān)鍵詞】巖溶;溶洞;碼頭;樁基

1引言

溶洞是地下水沿著可溶性巖石的層面、節(jié)理或斷層進(jìn)行溶蝕和侵蝕而形成的地下孔道，是地下隱蔽基礎(chǔ)工程最大的隱患，且大多溶洞具有隨機(jī)性和不可控制性。因此，研究巖溶形成條件和分布特征對于地下隱蔽基礎(chǔ)工程的預(yù)警預(yù)報和正確處理具有重要意義。通常巖土工程勘察只對鉆探區(qū)域內(nèi)巖溶發(fā)育與否、溶洞大小進(jìn)行描述[1,2],而對巖溶發(fā)育條件和成因分析較少,從而導(dǎo)致工程設(shè)計和基礎(chǔ)處理存在局限性,在一定程度上影響了工程建設(shè)的進(jìn)度。在本工程實(shí)例中，于施工期勘察進(jìn)行超前鉆,對溶洞發(fā)育情況和分布特征等方面進(jìn)行針對性的分析和研究,提出樁基設(shè)計與施工中的溶洞處理建議,可為以后類似的巖土工程勘察、設(shè)計及施工提供參考。

2工程概況

某煤炭儲備中心通用碼頭工程位于長江中游的江西省九江市廬山區(qū)新港鎮(zhèn)沿江工業(yè)園白石磯下游長江右岸,該工程建設(shè)規(guī)模為擬興建3個5000DWT泊位以及后方陸域場地的堆場、道路、輔助區(qū)，碼頭及引橋擬采用高樁梁板結(jié)構(gòu)，碼頭面高程21.0m，引橋高程22.0m。碼頭及引橋設(shè)計共布置了樁基372根，通過該工程多階段的巖土工程勘察結(jié)果表明,該區(qū)基巖埋深較淺，因此，設(shè)計均采用嵌巖樁樁型[3,4]。但由于勘區(qū)內(nèi)基巖主要為第三系的灰質(zhì)礫巖、砂巖、泥巖等組成,在灰質(zhì)礫巖類巖體中發(fā)育有諸多溶洞，故本工程進(jìn)行施工期勘察即逐樁鉆探（超前鉆），旨在進(jìn)一步查明碼頭平臺、引橋等樁位內(nèi)中風(fēng)化巖面、風(fēng)化裂隙、溶蝕溶洞等具體巖土地質(zhì)及不良地質(zhì)問題，為設(shè)計確定樁長及施工指導(dǎo)提供依據(jù)。本次勘察根據(jù)設(shè)計樁位和追蹤溶洞的需要共鉆探了396個孔。

3工程地質(zhì)條件

本工程勘區(qū)位于揚(yáng)子板塊南緣。新生代以來，本區(qū)斷塊差異活動顯著。中更新世地殼處于緩慢升降的相對穩(wěn)定時期；晚更新世，星子-湖口斷陷沉降區(qū)沉積了砂層，形成了北北東向的古鄱陽沖積平原，爾后，東部沿海發(fā)生海侵，長江水位抬高，江水侵入湖口-星子斷陷谷，形成湖泊；至晚更新世末，勘區(qū)發(fā)生整體抬升遭受侵蝕剝蝕，河谷地區(qū)形成玉~芋級階地；全新世，贛江諸水匯于鄱陽湖沉降區(qū)，再經(jīng)湖口-星子斷陷谷流入長江，長江盆地處于以河流沖積相為主的堆積階段，逐漸過渡為以河流沖積-湖積相為主的沖積平原地理景觀。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料揭示，該區(qū)發(fā)育的新洲-永和洲斷裂，控制了新生代地層沉積，地貌反映江湖平原與丘陵的截然分野，從而形成明顯的玉、域級階地，控制了全新世沉積物的分布。沿斷裂帶（芙蓉農(nóng)場及長江中）曾發(fā)生多次地震。根據(jù)GB18306—2001《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》，勘區(qū)地震動峰值加速度為0.05g，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)附錄D“關(guān)于地震基本烈度向地震動參數(shù)過度的說明”，本區(qū)地震動參數(shù)對應(yīng)的地震基本烈度為遇度。勘區(qū)陸域地貌單元屬長江I級階地，地形較為平坦，地面標(biāo)高一般在+18.0耀+21.6m之間，開闊平緩，原為東海船業(yè)廠區(qū)，地形較平坦，零星分布有民房、廠房，多荒廢；土地也均閑置。勘區(qū)水域較寬闊，江心有一常年出露的沙洲，勘區(qū)距離洲頭大約1km，勘區(qū)航道較為繁忙，船只通行量較大。近岸及水域地形局部較陡，坡度較大一般為1頤3。水域近岸段地形較陡，最大坡度為1頤1，局部形成直降陡坎。勘區(qū)陸域均為土層覆蓋層，上游100m左右水域有一片基巖出露區(qū)，見圖1，測得巖層傾向330毅耀335毅，傾角5毅耀15毅，巖層面較緩。據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及多次鉆探揭示，勘區(qū)上覆地層為全新統(tǒng)及上、中更新統(tǒng)地層，下臥第三系礫巖,現(xiàn)將勘區(qū)地層自地表而下劃分的地層分述如下：勘區(qū)上部即淺層為全新統(tǒng)地層（Qal4、Qml4）：主要為褐灰色、灰色、綠灰色粉質(zhì)黏土及黏土為主，在水域呈現(xiàn)為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，局部多夾有中密-密實(shí)狀態(tài)粉細(xì)砂、中粗砂及碎石層，在陸域表層為灰黃色，棕紅色，混碎石、礫石的較為松散的粉質(zhì)黏土層，層厚在1~5m內(nèi)。勘區(qū)中部主要為上、中更新統(tǒng)地層（Qal3、Qal2）：為棕紅色、磚紅色、混黃色、灰白色、灰黃色、褐黃色粉質(zhì)黏土及黏土為主，層厚在4~10m，呈可塑耀堅(jiān)硬狀，由陸域至長江江心有漸薄至尖滅的趨勢，局部穿透有呈透鏡體狀、薄層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，接近于下部基巖多混碎石。勘區(qū)下伏基巖為第三系巖層（E）：主要為呈強(qiáng)耀中風(fēng)化狀灰質(zhì)礫巖，局部少量為砂巖、泥巖等，強(qiáng)風(fēng)化灰礫巖為淺灰、褐黃色,風(fēng)化面呈紫紅色、褐紅色，裂隙極為發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，巖面起伏較大，局部缺失。中風(fēng)化灰礫巖為紫紅色、灰色,巖芯主要呈短柱狀、柱狀，礫石成分主要為灰?guī)r，少見砂巖，偶見泥巖,礫石粒徑一般小于5cm，局部達(dá)20cm，磨圓度很差，一般呈棱角狀、次棱角狀，鈣砂質(zhì)膠結(jié)。溶洞主要發(fā)育在該巖層中，厚度一般有0.30耀13.5m不等，溶洞內(nèi)局部由軟弱的粘性土混風(fēng)化巖碎塊充填，部分為空洞。巖石飽和、天然、干燥單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為（18.0，23.5，29.5）MPa。在該巖層中還揭示有呈碎塊狀中風(fēng)化灰礫巖，裂隙較為發(fā)育，分布不連續(xù)。勘區(qū)主要地層分布見圖2典型地質(zhì)剖面圖。據(jù)勘察資料揭示，勘區(qū)地下水類型主要為上層滯水和潛水。上層滯水主要賦存于粘性土中，受大氣降水補(bǔ)給；潛水與長江江水存在緊密水力聯(lián)系。

4溶洞探測及其分布特征

本區(qū)下臥的基巖為第三系灰質(zhì)礫巖，礫質(zhì)成分主要為灰?guī)r，由鈣砂質(zhì)充填，在裂隙較發(fā)育時易發(fā)育溶洞，在統(tǒng)計的372EngineeringDesignoftheGround基礎(chǔ)工程設(shè)計個鉆孔中，揭示有85個鉆孔中有大小不等約116個溶洞發(fā)育，見洞率為22.85%，溶洞厚度一般有0.30耀15.30m不等，其分布深度、范圍不均，溶洞內(nèi)局部由軟弱的粘性土混風(fēng)化巖碎塊充填，部分為空洞，故勘區(qū)巖溶情況發(fā)育強(qiáng)烈。揭示的溶洞在平面上主要集中在2、3號碼頭及引橋區(qū)范圍內(nèi)，共揭示82個，有112個溶洞，在1號碼頭及引橋區(qū)內(nèi)僅3個鉆孔見4個溶洞。所揭露的溶洞多發(fā)育在地下10耀25m的深度內(nèi)，部分溶洞個體發(fā)育較大,揭示最高單體溶洞高度有15.3m，最小單體溶洞高度為0.3m，溶洞多呈串珠狀發(fā)育，如雙體溶洞、3體溶洞、4體溶洞等。根據(jù)場地內(nèi)溶洞的高度,若將溶洞分成大型溶洞（洞高逸4m）有33個、中偏大型溶洞（2m臆洞高<4m）有33個、中型溶洞（0.5m臆洞高<2m）有38個和小型溶洞(洞高<0.5m)有12個，合計所占比例分別為28.45%、28.45%、32.76%、10.34%。綜述可知，在場區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育主要集中在2、3號碼頭及引橋區(qū)內(nèi),揭露溶洞高度較大,且多以中型、中偏大型和大型溶洞為主，其他區(qū)域無巖溶揭露或僅有小型溶洞,表明在平面及垂向立體空間分布上表現(xiàn)出強(qiáng)烈不均一性。勘區(qū)巖溶發(fā)育程度主要受巖性和水動力條件影響,其地質(zhì)構(gòu)造對巖溶的發(fā)育起著控制和促進(jìn)作用，鉆探資料表明，場地內(nèi)第三系灰質(zhì)礫巖在地質(zhì)構(gòu)造作用下破碎強(qiáng)烈,節(jié)理裂隙發(fā)育,局部有灰質(zhì)礫巖出露,為地下水的運(yùn)移提供了良好的通道,沿裂隙形成溶蝕裂隙,在裂隙交叉的部位容易形成溶洞。

5溶洞的處置

本勘區(qū)巖溶發(fā)育較嚴(yán)重，在鉆孔中揭示了諸多溶洞，僅采取逐樁鉆孔勘探了樁基處溶洞情況，并不能完全揭示巖溶發(fā)育及分布規(guī)律。且在巖溶較發(fā)育地區(qū)，地質(zhì)鉆孔（孔徑為91耀114mm）所揭示的地質(zhì)條件并不能完全反映樁位處（樁徑為1300耀1500mm）巖溶、裂隙發(fā)育狀況，特別是針對于大直徑樁巖溶難以判別時，需在揭示有溶洞樁位處鉆2~3個地質(zhì)孔，以進(jìn)一步探明設(shè)計樁位與溶洞的關(guān)系。針對樁位下較深范圍內(nèi)有串珠狀溶洞發(fā)育和完整巖層埋藏較深時，或溶洞分布較淺、頂板較薄無法滿足嵌巖樁要求時，建議采用摩擦樁型。本勘區(qū)巖溶的發(fā)育主要特征表現(xiàn)為多以中型、中偏大型和大型溶洞為主，多呈單體狀溶洞，局部呈2體、3體、4體等串珠狀溶洞發(fā)育，溶洞內(nèi)多由軟弱的粘性土混風(fēng)化巖碎塊充填，部分為空洞，在勘察鉆孔過程中遇溶洞多出現(xiàn)有漏水、掉鉆現(xiàn)象。針對本勘區(qū)溶洞的發(fā)育特征可能產(chǎn)生樁基礎(chǔ)地基強(qiáng)度及變形不均的問題，建議設(shè)計中所確定的樁基樁尖應(yīng)穿透巖層中溶洞并進(jìn)入穩(wěn)定巖層大于3m，進(jìn)行樁基施工時，在保證施工安全，不影響周圍臨近已成樁的質(zhì)量情況下，建議采取以下幾種處理方法：1）常規(guī)成孔法(按照無溶洞地質(zhì)考慮)：當(dāng)溶洞內(nèi)有充填物，并且溶洞不漏水，不管溶洞有多大，也不管溶洞垂向數(shù)量多少，都可以不考慮溶洞的存在，而按照正常的地質(zhì)情況施工。2）片石黏土筑壁法：溶洞內(nèi)無充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在4m以內(nèi)，但存在嚴(yán)重漏水，護(hù)筒內(nèi)水頭高度不能保持時，可采用片石、黏土和水泥回填沖擊，不循環(huán)泥漿干打幾分鐘，使回填物充分密實(shí)，再加漿提高水頭到正常高度，等水泥初凝具有一定強(qiáng)度，將漏漿處堵住后再使用小沖程繼續(xù)鉆進(jìn)，形成人工泥石護(hù)壁。如此反復(fù)多次回填片石、黏土和水泥，反復(fù)沖擊直至形成泥石護(hù)壁并不再漏漿為止，這是比較成熟的施工方法。黏土片石筑壁法施工時，鋼護(hù)筒必須穿透如砂、礫及卵石層等透水層，座落在不透水的如粉質(zhì)黏土、基巖層上，這樣可以防止由于溶洞漏水、水頭高度急劇下降而造成的塌孔。對于一些溶槽、溶溝、小裂隙等，沖孔時采取投放片石、黏土、水泥堵塞起到護(hù)壁作用，保證泥漿不流失，使鉆孔順利通過溶洞區(qū)。3）鋼護(hù)筒跟進(jìn)法：對于溶洞較大（洞高>4m，單層或多層溶洞成垂直串珠狀）應(yīng)采取鋼護(hù)筒跳進(jìn)法施工。該方法就是一面沖孔，一面接高護(hù)筒，并且將其壓到或震動下沉至已鉆成的孔內(nèi)。當(dāng)樁孔穿過多個溶洞，并且均已成功造壁，在下面沖孔時，上面已形成的泥石護(hù)壁塌孔、漏水并且無法解決時，可以鋼護(hù)筒跟進(jìn)到這個溶洞位置堵漏。4）注漿法：當(dāng)溶洞層數(shù)較多，為串珠狀時，且上部覆蓋層多為較厚的砂層，溶洞漏漿會引起塌方的情況，采用預(yù)先壓注水泥漿，待水泥漿壓注工作完成24h后開始鉆進(jìn)。壓注時壓力控制不大于0.4MPa，并直到穩(wěn)定2s后再進(jìn)行下一個孔的注漿，或相鄰孔冒漿為止。以上幾種溶洞的處理方法宜根據(jù)施工中出現(xiàn)的溶洞具體情況采取相對應(yīng)的處理措施，其重點(diǎn)要注意成孔過程及控制灌注混凝土過程，一定能控制好溶洞處理效果，確保工程質(zhì)量。

6結(jié)語

目前，本工程已全面竣工，從樁基具體施工實(shí)際情況來看，設(shè)計及施工在保證安全的情況下，結(jié)合場地條件﹑綜合荷載組合﹑施工技術(shù)等因素，確定了嵌巖深度，同時，采取有效的施工方法以及溶洞發(fā)育處理方法，在整個樁基施工過程中得到實(shí)踐證明，達(dá)到了預(yù)期效果。可對類似的巖土工程勘察、設(shè)計及施工提供良好的借鑒，為本工程建設(shè)進(jìn)度、工程質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效果得到有力的保障。

作者:羅輝 單位:中交第二航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司