广花盆地岩溶强发育地区工程桩基钻芯法检测异常原因分析及改进措施.pdf
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1、第41 卷第9 期2023年9 月文章编号:1 0 0 9-7 7 6 7(2 0 2 3)0 9-0 2 6 3-0 6市放技术Journal of Municipal TechnologyVol.41,No.9Sep.2023D0I:10.19922/j.1009-7767.2023.09.263广花盆地岩溶强发育地区工程桩基钻芯法检测异常原因分析及改进措施罗云烈*,鲁传恒,陶华飞,李鹏(广州市市政工程设计研究总院有限公司,广东广州51 0 0 0 0)摘要:以广花盆地某岩溶区工程为例,分析了场地岩溶发育的基本规律,指出当场地大溶洞和多层溶洞十分发育时,勘察仅依靠简单的钻探手段很难给设计提
2、供准确的岩溶分布信息,从而导致后续钻芯法检测结果出现异常。因此,建议面对类似岩溶强发育场地时,勘察应多结合使用物探手段以扩大探测范围;设计人员应将补充勘察的重点探测范围扩大到不小于1 0 m;检测前应先结合勘察数据进行分析,然后再优先选取风险较高的桩基进行检测,且宜适当提高钻芯法检测比例。关键词:广花盆地;岩溶强发育;钻芯法;桩基检测中图分类号:P642.25;T U 47 3.1Cause and Improvement of Abnormal Detection by Engineering Pile FoundationCore Drilling Method in Karst Stro
3、ng Development Area of Guanghua Basin(Guangzhou Municipal Engineering Design&Research Institute,Guangzhou 510000,China)Abstract:Taking a karst area project in Guanghua Basin as an example,the basic law of karst development in thesite is analyzed.When the large karst cave and multi-layer karst cave a
4、re well developed,it is difficult to provideaccurate karst distribution information for the design only by simple drilling method,which causes abnormal resultsof subsequent core drilling method.It is suggested that the survey should be conducted by combination with geo-physical methods to expand the
5、 detection range under the similar karst strong development sites;The key detectionrange of supplementary survey should be expanded to no less than 10 m by the designer;Firstly,the survey datashould be analyzed before testing.Then,the pile foundation with higher risk should be priority selected for
6、testing.The proportion of core drilling method should be appropriately increased.Key words:Guanghua Basin;karst strong development;core drlling method;pile foundation detection文献标志码:BLuo Yunlie*,Lu Chuanheng,Tao Huafei,Li Peng广花盆地位于广州市西北部,地跨白云区西部和花都区绝大部分,地质构造上划分为华南褶皱系地粤中凹陷区,盆地内可溶岩分布十分广泛,岩溶发育强烈,土洞、溶沟
7、、溶槽、溶洞等不良地质现象十分常见,地面变形、塌陷、渗漏等地质灾害频发,给场地内工程建设和地基稳定带来十分不利的影响。为了节约土地资源,建筑物在日益高大化,对地基承载力要求也不断提高,如果采用以往一般的填堵、清爆换填等岩溶地基处理方法已无法满足承载力要求,往往不得不考虑设计深入岩层的桩基础 2。收稿日期:2 0 2 3-0 4-2 8作者简介:罗云烈,男,工程师,硕士,主要从事工程质量检测工作。引文格式:罗云烈,鲁传恒,陶华飞,等.广花盆地岩溶强发育地区工程桩基钻芯法检测异常原因分析及改进措施.市政技术,2 0 2 3,41(9):2 6 3-268.(LUO Y L,LU C H,TAO H
8、 F,et al.Cause and improvement of abnormal detection by engineering pile foundation core drilling methodin karst strong development area of Guanghua Basin J.Journal of municipal technology,2023,41(9):263-268.)264对于岩溶发育地区的桩基础来说,影响其承载力发挥的最大因素是桩端基岩中隐伏的溶洞 3。因此,探明桩基承载力影响范围内的隐伏溶洞就成为岩溶区勘察工作中最至关重要的一环。受限于工程建
9、设成本,目前勘察多数仍只依靠传统的钻探手段摸查场地溶洞分布情况,虽然钻探结果直观明了,但也天生存在“一孔之见”的弊端。对于岩溶强发育地区,溶洞多表现出空间分布复杂多变、规律性差、发育形态难以捉摸的特点。显然,勘察钻探难以应对这种情况,很容易漏判造成桩底基岩完整的假象,由此误导设计,影响后续正常施工,还可能对建筑安全构成严重威胁。在桩基施工完毕后,采用钻芯法检测可进一步查明桩底持力层的溶洞发育情况,弥补前期勘察工作的失误,降低桩基塌陷下沉的风险。近年来,广大工程界人士开始愈来愈重视岩溶地区的桩基础钻芯法检测,并对其开展了广泛研究。然而,关于前期勘察数据对钻芯法检测的指导作用的相关研究较少。鉴于此
10、,笔者通过对广花盆地某工程场地岩溶发育情况的相关数据统计,与钻芯法检测数据进行对比分析,研究两者之间存在的关系,分析岩溶区钻芯法检测结果与勘察资料不相符的原因,探索岩溶区钻芯法检测的方案优化,以便为今后类似场地工程项目桩基检测提供有益参考。1工程概况某工程项目位于广州市白云区与花都区交界,地处广花盆地中偏北区域。该工程采用冲孔灌注桩桩基础,桩径为8 0 0 1 40 0 mm,桩长变化较大,最小为1 0 多m,最深达7 0 多m。冲孔灌注桩设计为端承摩擦桩,要求桩端持力层必须嵌人指定岩层一定深度,且桩底以下完整岩厚度不少于3 D且不少于5m。因场地岩溶发育,设计方要求采用1 桩1 孔的方式进行
11、超前钻探,钻孔深度要求超过桩底3 D且不小于5m。根据勘察钻孔资料,场地内探明的主要不良地质现象为岩溶且属于覆盖型岩溶,上部主要为第四系冲洪积层所覆盖,主要发育有土洞、溶洞、溶槽(沟)等。2场地岩溶发育情况根据勘察资料,该工程共计钻探1 3 51 个钻孔(其中含3 3 个补充钻孔),其中有54个钻孔揭露出Journal of Municipal Technology01122334/45566778899101001237.1743.5251.5860.24第41 卷土洞,土溶见洞隙率为4.0%;8 2 3 个钻孔揭露出溶洞,其中部分钻孔发育有2 层及以上的多层溶洞,岩溶见洞隙率高达6 0.9
12、%。根据GB500072011建筑地基基础设计规范中关于岩溶发育等级划分的规定,该场地岩溶发育程度达到了岩溶强发育等级。溶洞在场地内揭露十分广泛,但分布不均,溶洞大部分为全充填、半充填状态,串珠状溶洞十分发育,局部为无充填、空洞状态(见图1。01001510.3015202025/2530303535404045455050551.29556010.766010.23a)岩溶溶洞发育埋深范围统计溶洞个数05056392423b)揭露溶洞高度统计占比/%204020.05c)单孔揭露溶洞层数统计占比/%207.4914.766.962.952.203028.2410015020025030035
13、024732920313285831004034.82608067.44第9 期00202030304040503.7750602.79600.24d)首层溶洞顶板埋深范围统计图1 场地岩溶溶洞发育情况Fig.1 The development of karst caves in the site由图1 可知,场地内溶洞纵向发育强烈,溶洞揭露深度最大达到了6 2.7 0 m,溶洞发育段主要分布在地面以下2 0 3 5m,比例超过6 0%;溶洞规模大小不一,洞高主要在3 m以下,局部溶洞发育规模较大,其中洞高超过1 0 m的有1 0 0 个,洞高大于2 0 m的也有3 3 个,最大洞高达到了46
14、.6 0 m,平均洞高为3.97m。另外,场地内多层溶洞十分发育,在揭露溶洞的钻孔中,有接近三分之一的钻孔发育2 层及以上的多层溶洞,最多发育6 层,平均揭露1.52 层。揭露首层溶洞的埋深主要分布在2 0 3 0 m范围内,岩溶发育程度整体随深度的增加而降低。3桩基检测方案与检测结果该项目桩基属大直径(D800mm)混凝土灌注桩,所以桩身完整性应采用低应变法、声波透射法和钻芯法全数检测。其中,采用钻芯法或声波透射法抽检的数量不能低于相应桩总数的3 0%且不少于20根,其余桩应全部采用低应变法检测 4。该项目检测方案最终确定抽取不少于桩总数的10%进行钻芯法检测,2 0%做声波透射法检测,剩下
15、70%做低应变法检测。桩基检测结果见表1。表1 桩基检测结果Tab.1 The results of pile foundation detection检测数量/占总桩数比例/I类桩数量/I类桩数量/检测方法根钻芯法153声波透射法266低应变法908合计1327罗云烈等:广花盆地岩溶强发育地区工程桩基钻芯法检测异常原因分析及改进措施占比/%204011.9112.15265由表1 可知,桩基桩身完整性良好,其中I类608069.14%根11.513120.123868.48101001179桩比例为8 8.8%,类桩为1 1.2%,说明场地岩溶发育未对桩身质量造成明显影响,但钻芯法检测发现部
16、分桩的桩底持力层发育有溶洞,不满足设计要求。钻芯法检测总计完成1 53 根,其中持力层发现溶洞的有40 根,比例高达2 6.1%。钻芯法揭露溶洞发育情况见表2。表2 钻芯法揭露溶洞发育情况Tab.2 Development of karst caves revealed by core drillingmethod揭露溶洞洞高/揭露溶洞项目m最小值0.15最大值3.61平均值1.48由表2 可知,钻芯法检测发现的溶洞平均洞高为1.48 m,最大洞高达到了3.6 1 m;有1 2 根桩的桩底发现有2 层及以上的溶洞,最多可见发育3 层溶洞;揭露溶洞顶板的平均厚度为1.9 4m,最小仅为0.0 5
17、m。可见,钻芯法检测发现的持力层溶洞较为发育,对桩基承载力可能会造成严重影响。然而勘察超前钻资料显示,这些检测异常桩所在位置有2 6 个孔没有勘探到任何溶洞发育,其余的虽有揭露溶洞但均发育较浅且多是小溶洞,由此说明勘察超前钻资料与钻芯法检测结果反映的情况明显不符。4钻芯法持力层检测异常原因分析从前述统计分析可知,场地岩溶十分发育,见洞率高,局部大溶洞密集,多层溶洞较发育,且溶洞发育位置较深,空间分布错综复杂。由此利用溶洞洞高数据绘制场地洞高等高线图,见图2。根222898148揭露溶洞顶板厚度/层数m10.0534.961.41.94图2 场地溶洞洞高等高线图Fig.2 The contour
18、 line map of karst caves heights in the site266可见,场地的溶洞发育十分广泛,但分布不均,场地从东北角向西南再转到东南角形成了一条“C”形溶洞密集分布带,该分布带内洞高等高线密集,其中场地左上角区域(2 区和1 4区)溶洞发育程度最为剧烈。钻芯法检测桩、洞高 1 0 m的大溶洞、多层溶洞位置分布图见图3。Journal of Municipal Technology第41 卷表3 场地各区域检测异常数据与溶洞发育情况统计Tab.3 Statistics of abnormal detection data and karst cavesdevelo
19、pment in each area of the site该区域抽异常桩占比/洞高 1 0 m的多层溶洞区域检总数/根数量/根%大溶洞数量/孔数量/孔1区132区133区154区105区96区127区128区39区1410区1111区1212区1113区414区1436400342222111023.146.226.70.00.025.033.366.714.318.216.79.125.071.4315441162624231403700686014101.6区钻芯法检测钻孔未发现溶洞勘察揭露洞高 1 0 m的大溶洞钻芯法检测持力层发现溶洞勘察揭露多层溶洞图3 钻芯法检测桩、洞高 1 0
20、m的大溶洞、多层溶洞位置分布图Fig.3 The location distribution map of pile detected by drllingcore method,large karst caves more than 10 meters high,multi-图3 中,将所有揭露洞高 1 0 m的大溶洞(标记为绿色)、发育3 层及以上的多层溶洞(标记为蓝色)以及钻芯法检测持力层发育溶洞(标记为红色)的点位分别标示在场地桩位平面图上发现,红色标记(持力层发育溶洞的钻芯检测孔)几乎全部分布在前面所提到的“C”形溶洞密集发育带内,且不难看出,这些红色标记均紧挨着大溶洞或多层溶洞的位
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