论文部分内容阅读
【摘要】不良地基土质会对上层建筑物构成相当大危害，我国西北地区地质较为复杂，其中典型代表的有“土岩、岩溶、土洞”三种。如何解决上述不良地基土质是目前工程建设领域亟待解决的重要问题。
【关键词】土；岩溶；孤石；土洞；处理
前言：我们将由两种及两种以上具有不同工程性质及力学性能且非均匀组合在一起所形成的土体称为特异性土，例如，岩石与粘土组合、粉土与碎石土组合以及湿陷性黄土与高密性粘土组合等。还有一类土体，虽由单一土质构成，但是大范围内密度分布极度不均、中间包裹直径大小不同孔隙的土洞，也可以称为特异性土。
特异性土在山区较为常见，如山顶的残积层、山麓的坡积层、山谷口的洪积层等，其形成主要由山体冲刷滑坡、崩塌、断层或泥石流引起的。这些土软硬不均且在同一环境下极有可能呈现不同的物理性状，如若将其作为地基土，对上面的建筑物则构成相当大的威胁，根据以往的设计经验一般要求避开此类土，但是随着人类不断加大对山区的开发力度，一些工程的选址不得不在该类土上进行，例如我单位正在建设的山西铁路工程某段1公里线长范围内竟跨越了硬岩、砂土、湿陷性黄土三种不同类型地基，特别是在隧道的掘进过程中，在拱顶部位出现大块独立巨石，由于岩石过硬普通挖掘方法难以凑效，使用爆破又担心围岩整体坍塌（ⅴ级围岩、砂土为主）而发生重大安全事故，如此现象都直接增大了工程的技术难度，耗费大量的经济。如何处理特异性土，使之成为安全、稳定的工程地基是国内外学者探讨的热门学问。
特异性地基的特点主要表现为土质的不均匀性和场地的不稳定性两个方面，对于不同组合类型的土处理方法也不尽相同，下面主要介绍“土岩组合类、岩溶类、土洞类”的工程处理技术。
1、土岩组合类地质
土岩组合类一般于多山丘陵地区较为常见，组合形式大致分为两类：一类为上部薄层覆土、下卧基岩的叠合类土岩；另一类为土壤中随机夹杂大块孤石的杂合类土岩。由于“土”、“岩”在承受荷载的能力上差别极大，容易引起建筑的不均匀沉降，故在建筑设计之前，应对地基范围内地质作详细的勘察，根据不同的地基类型作相应的地基处理。
1.1上部覆土、下卧基岩的叠合型土岩
叠合型土岩中，如下卧基岩单向坡度较小，除对土、岩作常规承载力检测外，为保险起见，还可采用加厚浅层基岩上覆土以调整变形的作用（一般不小于30cm）。
当下卧基岩单向坡度较大（单向倾斜且坡度超过经验允许值表1）时，由于上覆涂层厚度不均使上部建筑物易产生不均匀沉降引起的裂缝（裂缝多出现在基岩埋藏较浅的部位），同时上覆土层与基岩之间还有相对滑动的趋势，建筑物极易滑动位移，工程上一般采用混凝土褥垫法进行处理（图1）；
当下卧基岩坡度相向倾斜呈“V”字形时，设计上一般只需要采取结构措施加强上部建筑结构刚度，如增加连系梁、降低层高等方法，而不需要对地基做特别的处理；
当下卧基岩呈“八”字形时，对建筑最不利，最好的方法是在此处用沉降缝隔开，沉降缝两侧的地基均增加砼褥垫。
1.2大块孤石区
在我国西北（陕、晋等）强风化带多山丘陵地区的山体隧道掘进中，经常遇到大块孤石群，范围从数米到数十米不等，孤石粒径达到数十公分，且坚硬、完整、强度高，施工中稍有不慎，即发生孤石坠落伤人的事故，针对孤石一般采取静压力破碎法。
在城市地铁隧道盾构中，如发现有孤石，先应停止盾构施工并探明孤石分布情况，再布设地质探孔、进行取芯补堪。城市地铁隧道处理孤石时，一般宜优先采用地面处理方式，即地面注浆加固孤石，注浆液体采用1：1水泥浆，压力0.2MPA以内，加固范围隧道周边3m，施工时采取低贯入度、高转速方式对孤石掌子面进行切削，靠刀盘的冲击破碎能力通过孤石区域。
2、岩溶类地质
岩溶区存在溶洞，将严重影响建筑地基的稳定性，降低地基的承载力、加大地基的沉降变形。在处理该类型地质时，需要采用钻孔取芯法并根据岩芯资料以及钻孔冲洗、压水实验成果综合分析，对岩溶发育情况作基本了解。
对孔隙较小的洞隙，宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理；对洞口较大的洞隙，宜采用梁、板和拱等结构跨越，跨越结构应有可靠地支撑面。对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体，可采用灌浆加固等措施。溶洞浅，可开挖回填达到承载力土或石；溶洞深，可钻孔高压充填沙石，然后压入水泥速降凝固；溶洞类有流动水，可用水玻璃加水泥填筑，岩溶水的处理原则为“截、堵、排、防”相结合。
3、土洞地质
地表水形成土洞的处理：在建筑场地和地基范围内，认真做好地表水的截流、防渗、堵漏等工作，杜绝地表水渗人土层，使土洞停止发育和发展，再对土洞采取挖填及梁板跨越等措施。
地下水形成土洞的处理：当地质条件许可时，首先尽量对地下水采取截流、改道等，以阻止土洞继续发展。然后采用下述方法处理：①当土洞埋深较浅时，可采用挖填和梁板跨越；②对直径较小的深埋土洞，其稳定较好，危害性小，可不处理洞体，仅在洞顶上部采取梁板跨越即可。③对直径较大的深埋土洞，可采用顶部钻孔灌砂（砾）或灌碎石混凝土，以充填空间。当对地下水不能采取截流、改道以阻止土洞发展时，可采用桩基（嵌入基岩内）或其他措施。
【关键词】土；岩溶；孤石；土洞；处理
前言：我们将由两种及两种以上具有不同工程性质及力学性能且非均匀组合在一起所形成的土体称为特异性土，例如，岩石与粘土组合、粉土与碎石土组合以及湿陷性黄土与高密性粘土组合等。还有一类土体，虽由单一土质构成，但是大范围内密度分布极度不均、中间包裹直径大小不同孔隙的土洞，也可以称为特异性土。
特异性土在山区较为常见，如山顶的残积层、山麓的坡积层、山谷口的洪积层等，其形成主要由山体冲刷滑坡、崩塌、断层或泥石流引起的。这些土软硬不均且在同一环境下极有可能呈现不同的物理性状，如若将其作为地基土，对上面的建筑物则构成相当大的威胁，根据以往的设计经验一般要求避开此类土，但是随着人类不断加大对山区的开发力度，一些工程的选址不得不在该类土上进行，例如我单位正在建设的山西铁路工程某段1公里线长范围内竟跨越了硬岩、砂土、湿陷性黄土三种不同类型地基，特别是在隧道的掘进过程中，在拱顶部位出现大块独立巨石，由于岩石过硬普通挖掘方法难以凑效，使用爆破又担心围岩整体坍塌（ⅴ级围岩、砂土为主）而发生重大安全事故，如此现象都直接增大了工程的技术难度，耗费大量的经济。如何处理特异性土，使之成为安全、稳定的工程地基是国内外学者探讨的热门学问。
特异性地基的特点主要表现为土质的不均匀性和场地的不稳定性两个方面，对于不同组合类型的土处理方法也不尽相同，下面主要介绍“土岩组合类、岩溶类、土洞类”的工程处理技术。
1、土岩组合类地质
土岩组合类一般于多山丘陵地区较为常见，组合形式大致分为两类：一类为上部薄层覆土、下卧基岩的叠合类土岩；另一类为土壤中随机夹杂大块孤石的杂合类土岩。由于“土”、“岩”在承受荷载的能力上差别极大，容易引起建筑的不均匀沉降，故在建筑设计之前，应对地基范围内地质作详细的勘察，根据不同的地基类型作相应的地基处理。
1.1上部覆土、下卧基岩的叠合型土岩
叠合型土岩中，如下卧基岩单向坡度较小，除对土、岩作常规承载力检测外，为保险起见，还可采用加厚浅层基岩上覆土以调整变形的作用（一般不小于30cm）。
当下卧基岩单向坡度较大（单向倾斜且坡度超过经验允许值表1）时，由于上覆涂层厚度不均使上部建筑物易产生不均匀沉降引起的裂缝（裂缝多出现在基岩埋藏较浅的部位），同时上覆土层与基岩之间还有相对滑动的趋势，建筑物极易滑动位移，工程上一般采用混凝土褥垫法进行处理（图1）；
当下卧基岩坡度相向倾斜呈“V”字形时，设计上一般只需要采取结构措施加强上部建筑结构刚度，如增加连系梁、降低层高等方法，而不需要对地基做特别的处理；
当下卧基岩呈“八”字形时，对建筑最不利，最好的方法是在此处用沉降缝隔开，沉降缝两侧的地基均增加砼褥垫。
1.2大块孤石区
在我国西北（陕、晋等）强风化带多山丘陵地区的山体隧道掘进中，经常遇到大块孤石群，范围从数米到数十米不等，孤石粒径达到数十公分，且坚硬、完整、强度高，施工中稍有不慎，即发生孤石坠落伤人的事故，针对孤石一般采取静压力破碎法。
在城市地铁隧道盾构中，如发现有孤石，先应停止盾构施工并探明孤石分布情况，再布设地质探孔、进行取芯补堪。城市地铁隧道处理孤石时，一般宜优先采用地面处理方式，即地面注浆加固孤石，注浆液体采用1：1水泥浆，压力0.2MPA以内，加固范围隧道周边3m，施工时采取低贯入度、高转速方式对孤石掌子面进行切削，靠刀盘的冲击破碎能力通过孤石区域。
2、岩溶类地质
岩溶区存在溶洞，将严重影响建筑地基的稳定性，降低地基的承载力、加大地基的沉降变形。在处理该类型地质时，需要采用钻孔取芯法并根据岩芯资料以及钻孔冲洗、压水实验成果综合分析，对岩溶发育情况作基本了解。
对孔隙较小的洞隙，宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理；对洞口较大的洞隙，宜采用梁、板和拱等结构跨越，跨越结构应有可靠地支撑面。对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体，可采用灌浆加固等措施。溶洞浅，可开挖回填达到承载力土或石；溶洞深，可钻孔高压充填沙石，然后压入水泥速降凝固；溶洞类有流动水，可用水玻璃加水泥填筑，岩溶水的处理原则为“截、堵、排、防”相结合。
3、土洞地质
地表水形成土洞的处理：在建筑场地和地基范围内，认真做好地表水的截流、防渗、堵漏等工作，杜绝地表水渗人土层，使土洞停止发育和发展，再对土洞采取挖填及梁板跨越等措施。
地下水形成土洞的处理：当地质条件许可时，首先尽量对地下水采取截流、改道等，以阻止土洞继续发展。然后采用下述方法处理：①当土洞埋深较浅时，可采用挖填和梁板跨越；②对直径较小的深埋土洞，其稳定较好，危害性小，可不处理洞体，仅在洞顶上部采取梁板跨越即可。③对直径较大的深埋土洞，可采用顶部钻孔灌砂（砾）或灌碎石混凝土，以充填空间。当对地下水不能采取截流、改道以阻止土洞发展时，可采用桩基（嵌入基岩内）或其他措施。