超深基坑岩溶超大突涌水封堵抢险治理技术

在岩溶地区开挖超深基坑,当岩溶埋深较小且地下水较丰富时,基坑易发生底部突水、涌泥、涌砂等险情,严重时可造成基坑坍塌,直接影响周边环境安全。在地质条件复杂、岩溶发育、突涌水量大且险情紧急的情况下,外围帷幕注浆结合内部突涌水点反压封堵的常规封堵抢险方法见效慢、耗时久、成本高,突涌水无法快速封堵,险情无法快速排除。为此结合广州市综合交通枢纽地铁车站35m深基坑底部岩溶发生1000m3/h超大突涌水抢险工程,采用双液浆2层囊袋式内封堵注浆技术,在基坑内对突涌水点直接进行钻孔注浆封堵,利用囊袋保证双液浆可快速凝固,第1层囊袋封堵钻孔和涌水点,第2层囊袋封堵钻孔旁的岩溶孔洞、裂缝等,上下层囊袋互相补充,并对溶洞底进行双液注浆堵漏,防止浆液流失。工程实践表明,治理大涌水量、高水压的基坑岩溶突涌水时,双液浆2层囊袋式内封堵注浆技术具有易操作、直接、快捷、针对性强的特点,可实现快速有效注浆、快速抢险的目的。

不同溶洞处治措施对桩基承载特性的影响研究

为探究不同溶洞处治措施对岩溶发育区桩基承载特性的影响,通过有限元软件建立溶洞-桩-岩土体耦合作用模型,对比分析溶洞高度变化情况下,2种不同的溶洞处治措施(回填法和钢护筒跟进法)对桩基承载特性的影响。结果表明:随着溶洞高度增加,2种处治措施下桩基竖向承载力都呈降低趋势;溶洞高度小于10 m时,不同处治措施对桩基竖向承载力影响可忽略,溶洞高度大于10 m则需考虑处治措施对桩基竖向承载力的影响;在回填法处治的溶洞范围内,桩身轴力降幅较大,桩侧摩阻力增加显著,在钢护筒跟进法处治的溶洞中桩身轴力与桩侧摩阻力则基本不变;与钢护筒跟进法相比,回填法更有利于发挥桩侧摩阻力;溶洞高度增加时,2种处治措施下桩侧摩阻力比重均逐渐减小,桩端阻力比重逐渐增大,达到桩基极限承载力时,回填法处治后的溶洞较钢护筒跟进法桩端阻力占整体比例更小。

岩溶地区地基处理及基础设计

阐述了岩溶地区地基基础常用的处理方法。在溶(土)洞强烈发育且岩溶上覆盖饱和砂层地区,桩基使用受限时,可采用整体性较好的箱形基础设计方案,以减小地基土附加应力和基础沉降。介绍袖阀管注浆在工程中的应用,根据溶(土)洞分布深度、洞高和平面位置,仅对部分溶(土)洞通过钻孔探测溶(土)洞边界,采用注浆封堵处理,以节省工程造价。在上部结构荷载较大区域,采用满布注浆孔注浆加固地基,以提高地基承载力;计算对比了地基加固前后的基础沉降。最后采用钻芯法对处理后地基进行了取样检测,介绍了注浆处理后的检测方案,保障处理后的地基达到工程效果。结果表明,加固效果良好。

陡坡段穿越溶洞桩基竖向承载特性离心试验

为了研究陡坡段桥梁桩基穿越溶洞时的竖向承载特性,利用离心模型试验,研究陡坡坡度一定时,桩顶竖向荷载作用下溶洞高度变化对桩基础荷载-沉降曲线、桩基极限承载力、桩身轴力及桩侧阻力的影响,给出影响桩基竖向承载特性的关键参数.结果表明,在桩长及桩基入岩总深度一定的情况下,桩基竖向极限承载力随溶洞高度的增大而减小,极限承载力减幅随溶洞高度的增大而增大.当洞高小于1.2倍桩径时,极限承载力的减幅不明显.当洞高大于2.4倍桩径时,极限承载力的减幅显著增大.桩身轴力的衰减速度在粉质黏土层内较小,在持力层内较大,在溶洞范围内基本不衰减.当洞高大于2.4倍桩径时,持力层范围内的轴力衰减幅度显著增大.桩侧阻力在持力层内显著大于上部岩土层,在溶洞范围内几乎为零.随着溶洞高度的增大,桩基础竖向极限承载力中桩侧阻力的占比逐渐减小,当洞高大于2.4倍桩径时,桩侧阻力减小了65.5%,桩基由摩擦桩逐渐向端承桩转化.

路基荷载下倾斜椭圆形空洞的稳定性评价及因素影响分析

为了防止严重威胁公路安全的采空区发生二次活化导致道路灾害,采用应力叠加法,将基于Boussinesq方程计算所得路基荷载下的附加应力场与初始应力场叠加,得到洞周任意一点的应力状态;利用Mohr-Coulomb强度准则得到空洞稳定性,通过与已有研究结果对比,验证稳定性评价的可靠性;利用二分法计算椭圆形空洞保持稳定时所能承受的最大路基荷载,并探讨路基荷载宽度比、路基荷载偏心距比、椭圆形空洞长短轴比和椭圆倾角等因素对椭圆形空洞稳定性的影响。结果表明:当椭圆形空洞长轴沿水平方向时,椭圆形空洞长短轴比和路基荷载的增大对椭圆形空洞造成应力集中效应叠加,使得最大路基荷载随长短轴比的增大而减小;当椭圆形空洞长轴沿竖直方向时,初始应力场与附加应力场引起的水平方向的应力集中效应互相削弱,含椭圆形空洞地基能承受更大的路基荷载。

吴山广场岩溶塌陷区地下水水文地质特征浅析

以某地铁工程为例,利用工程地质钻探、水文地质试验和工程物探等手段,对吴山广场岩溶塌陷区地下水的水文地质特征进行分析。重点论述塌陷区内第四系含水层的水文地质特征,从含水层的补给来源、富水性、渗透性及其径流特征等方面综合分析,并提出其对基坑工程建设的影响和处理措施建议。

岩溶区地质特征调查研究进展

调查岩溶区的地质特征,总结岩溶发育机制,对岩溶区桩基施工具有一定的指导意义。本文通过研究岩溶区地形地貌、地层岩性、地下水概况、岩溶空间分布等特征,总结岩溶发育机制,得到如下结论:(1)岩石中可溶性矿物含量越高,晶粒越细,溶解度越大,原生孔隙度越高,越有利于岩溶发育。(2)地下水的径流方向和径流强度决定了岩溶管道的发育方向和发育规模;地形坡度和岩溶地下水水力坡度小时,岩溶发育以平面向延伸为主,反之以垂直延伸为主。(3)在断裂交汇部位,岩石破碎程度较高,岩溶发育程度较高;褶皱轴部和倾伏、扬起端,断层或裂隙较为富集,有利于岩溶发育;在褶皱区岩溶多具沿褶皱走向发育的特点,其轴部岩溶更发育;向斜核部较背斜核部岩溶发育,核部构造较两翼发育。

“衰退—死亡”型陷落柱综合探查治理及发育特征研究

为了研究华北型煤田“衰退-死亡”型陷落柱发育特征及对采掘的影响,以肖家洼煤矿221302工作面运输巷陷落柱的探查与治理为例,通过井上下综合物探及钻探探明了岩溶陷落柱的分布位置及范围,采用X衍射和扫描电镜测试分析了陷落柱胶结物的主要成分,并根据钻孔涌水、注浆量及塌孔等异常现象推断了陷落柱的发育形态特征。结果表明:探查地质异常体为呈近似圆锥状的陷落柱;上部充填物压实胶结较好、导水性差,下部具有一般导水性,将其划分为“衰退—死亡”型,包含堆石段、过渡段、泥石浆段及岩块碎屑段;陷落柱注浆治理后,检验孔未出现异常,掘进面无涌水,底板隔水层有效厚度远大于掘进需要安全隔水层厚度,可确保巷道安全掘进。

岩溶场地勘察质量问题及处理优化方案探讨

作为世界上最大的岩溶分布区之一,我国越来越多的工程项目需建造在岩溶地基上。基于岩溶地基的复杂性和不确定性,勘察设计人员须重点关注岩溶场地的勘察工作,以掌握岩溶的形态分布和发育规律等,提高勘察质量。基于广西某岩溶地基勘察中经常遇到的问题,深度分析了影响钻探效果的主要因素,剖析了岩溶地区提高钻探质量的优化措施,对于精准掌握和评价岩溶场地的适用性和稳定性,以及探求岩溶场地地基处理方法具有一定的实践意义。

岩溶区钻孔桩泥浆漏失引起土体变形机制与破坏模式试验研究

岩溶区桩孔常常钻穿溶洞诱发泥浆漏失,引起孔壁失稳、地面塌陷、设备陷落,阻碍施工顺利进行。掌握钻孔因泥浆漏失而塌陷机制对优化、确定桩孔的施工工艺非常重要。该文采用室内模型试验,研究岩溶区覆盖层为上部黏土、下部砂土条件下桩孔钻穿溶洞、泥浆漏失引起土体变形机制与破坏模式,为岩溶区桩基施工方案决策提供试验依据。结果表明:桩孔钻穿溶洞顶板引起上部黏土、下部砂土覆盖层塌陷的力学原理是桩孔钻穿溶洞顶板后,泥浆快速下窜导致孔壁应力失去平衡,砂土因单粒结构而率先移动、充填桩孔,进而引起的上层黏土失稳下沉。当砂土顶面与水平面形成的夹角约等于内摩擦角时,砂土滑动停止;砂土滑动停止后,上层黏土下沉持续而形成土拱;土拱形成以后,地面趋于稳定;钻孔泥浆下窜诱发地面沉降的历程分为快速下沉、缓慢下沉、稳定3个阶段,整个过程历时约1 min,地面形成下沉盆。工程中,建议对溶洞顶板上部砂土采用注浆法加固,防止桩孔钻穿溶洞顶板引起地面塌陷,确保设备人员安全、施工顺利。

岩溶地区岩土体力学特征及地基基础方案设计

建筑工程的地基是基础,更是保障工程质量的关键所在,地基的稳定性与工程的安全性和社会价值息息相关。在岩溶地区进行岩土工程勘察是为了准确获得岩土体物理力学参数,以解决因岩土体工程地质特征未彻底摸清而导致勘察数据失真的问题。通过对岩溶场地岩土体力学地质特征进行详细分析,为设计方提供符合岩溶场地的准确勘察数据,并提出符合岩溶场地的地基基础方案设计,以期为类似岩溶地区提供借鉴。

提高岩溶桥梁桩基质量的应用研究

广西区域喀斯特地貌的特殊地质,其中溶洞、地下河、暗湖、石钟乳、石笋对于桥梁桩基的影响尤为严重,溶洞良好的处理及桩基的完整性是整个线性工程中桥梁质量把控中关键的一环;桥梁桩基的质量决定了桥梁整体的稳定性及安全性。利用合理的施工工艺及溶洞处理方式方法来提高岩溶桥梁桩基的成桩质量合格率及施工效率,同时达到降本增效的目的。

单桩穿越岩溶发育地层力学特征与溶洞处置措施研究

针对单桩穿越岩溶发育地层工程地质背景,采用数值模拟手段,探讨了溶洞存在条件、尺寸、位置、充填特性等对桩体变形、地层变形与地层应力的影响规律,提出处置措施,主要结论有:(1)随桩顶荷载增大,桩顶沉降、桩体压缩与地层沉降均线性增大,溶洞存在下桩顶沉降较小,但桩体变形较大;(2)无溶洞下地层抵抗变形能力最大,大变形后,地层总体变形呈“漏斗”状,溶腔顶部围岩变形较大,桩体底部与溶洞底部局部受拉,桩底到溶洞附近地层压应力较大;(3)提出小型溶洞采用片石粘土筑壁、埋深大10 m的中型溶洞采用灌注水泥混合物及低标号混凝土和钢护筒跟进、岩溶发育强烈区采用全回转钻机施工的溶洞处置方法。研究结论可为类似工程提供参考。

嵌岩深度对下伏溶洞桥梁桩基承载特性影响分析

桥梁桩基下伏溶洞嵌入深度对桩身下沉量、承载力大小及桩基长期稳定性具有重要影响,依托某岩溶区桥梁工程,通过MIDAS GTS建立溶洞-桩基数值分析模型,获取桩顶沉降、桩基极限承载力及溶洞周边岩体应力分布规律,开展岩溶区桩基施工桩基的嵌岩深度与下伏溶洞桩基承载特性分析。研究表明,下伏溶洞桩基嵌岩深度越大,嵌岩段提供的摩阻力越大,下伏溶洞桩基承载力越大;随嵌岩深度增加下伏溶洞桩基承载力衰减度逐渐减小,短桩相较于长桩更易受溶洞影响,嵌岩深度超过临界值4d后(d为桩径),衰减度稳定在5%左右,可将下伏溶洞桩基视为普通嵌岩桩进行计算。因此,合理增加桩基嵌岩深度,能有效减小溶洞周边岩体所受应力,同时能避免溶洞周边出现受拉区。

强岩溶地区基础设计与施工

强岩溶地质非常复杂,以广州市白云区某项目强岩溶地质地基基础的设计为例,采取足够的施工勘察尽可能查明溶洞大小及边界,根据溶洞性质、场地环境通过对比分析进行基础选型、桩基础设计和溶洞处理,可为类似工程提供参考。

无锡地铁某区段岩溶发育特征及地基稳定性理论分析

目前中国地下工程发展迅速,地铁甚至成为衡量一个城市经济实力的指标。但是市区可能存在埋藏型岩溶,将给地铁工程建设带来很大的安全隐患,因此开展城市埋藏型岩溶探测,分析岩溶发育特征和发育机理等,对保障地铁工程建设安全十分必要。以无锡地铁某区段隧道穿越区为研究区,首先采用地质分析、跨孔CT探测等方法对岩溶发育特征开展研究,发现区内岩溶发育规模不大,受地质构造及灰岩分布影响,溶洞大部分沿地层界面和岩体裂隙发育,且具有明显的纵向强弱分带特征,大部分溶洞被完全充填或半充填,充填物成分主要来自于上覆岩土层。其次,基于双向受压无限板理论,对场区地基单个溶洞及双孔溶洞建立计算模型,并运用格里费斯准则对溶洞围岩的稳定性进行理论分析,推导出岩溶发育区地基稳定性计算公式。最后,结合地铁隧道设计方案与岩溶探测结果,发现场区内溶洞皆位于隧道底板下方,对隧道施工有一定影响,建议采用注浆方法进行处理。研究成果可为城市浅埋岩溶区的地铁设计与施工提供借鉴。

岩溶地基注浆强化加固关键技术研究

覆盖型岩溶地基在我国西南地区岩溶地貌广泛分布,基岩在地下水的长时间作用下强度降低、稳定性差,可能引发地基沉降和坍塌,是我国高铁建设与运营的重大隐患。为此,应加强对岩溶地基的加固处理,并对其变形进行治理。注浆是目前地下工程中普遍应用的一种方法,它可以封堵地下水并加固破碎岩体。然而,由于注浆工程的隐蔽性和注浆材料在不同岩土介质中的表现不同,针对复杂岩溶地基的注浆参数和加固技术仍然需要更多深入研究和系统科学的理论指导。以桂林北站至桂林高新区路段为工程背景,通过揭示不同的裂隙开度、不同的注浆孔半径、不同的裂隙入口压力、不同的浆液性能等参数对岩溶注浆加固的影响,优化注浆关键参数,提出针对复杂岩溶发育地基治理的复合注浆强化加固关键技术。

岩溶塌陷精细化探查与治理关键技术

深圳的岩溶发育区主要分布于龙岗、坪山、坪地和葵涌4个岩溶盆地地貌单元,在这些区域进行工程建设,由于地质构造复杂、地下水动态变化、施工扰动等因素,常会出现岩溶塌陷。针对深圳龙岗区地铁建设导致的某中学内发生的岩溶塌陷,通过对既有建筑物基础进行精细化探查,提出了经济、合理的岩溶塌陷治理措施,取得了较好的治理效果。精细化探查在该岩溶塌陷区推测出37处岩溶发育区和130处软弱土区域,探查到软弱土深度主要位于基岩面附近。在现有建筑物存在裂缝,未拆除的情况下,提出了扩展旧基础并且进行旋喷桩地基处理的加固方案,经实施后有效防止了岩溶塌陷的继续发生,为类似岩溶塌陷的防治提供了有益借鉴。

岩溶地区地基基础检测及处理技术方法研究

岩溶属于特殊性质的地质类型,熔岩地质工程易出现承载力不足、地基不均匀沉降等问题,虽影响工程的正常施工,但存在诸多安全隐患。研究岩溶地区地基基础检测方法,能够有效探明岩溶区地基基础存在的问题,从客观、科学的角度提出检测工作的可实施性。此外,针对检测出的地基问题,结合岩溶土的性质,有针对性地选择特定的地基处理方法,具有较强的现实价值和实际意义。文章主要采取文献研究法,为本次研究提供重要的理论支撑,通过文献分析介绍岩溶低区的特点,了解岩溶区岩土工程存在的特性,进而总结岩溶地区地基基础检测和地基处理方法,旨在为众多开展此类工作的工程技术人员提供一定的工程参考。

新桥隧道填充式溶洞处治方案研究

以新桥隧道填充式溶洞处治方案为研究案例,分析工程现场地质情况,根据溶洞分布特征,通过方案比选,制定了有针对性的处治方案。文章采用的软基处理方案已在项目中成功应用,研究结果可为类似工程案例提供参考。