浅谈铜陵有色人才公寓超前钻探工程

1 工程地质概况

拟建铜陵有色人才公寓工程场地位于安徽省铜陵市铜官大道以西、安工学院以东, 东部为天桥菜场。该场地原为铜都铝型材厂厂区, 区内建筑大部分已拆除。地貌上属于长江Ⅰ级阶地上的冲沟, 后成为铜矿尾砂库, 场地内堆填有厚度较大的尾砂。区内地形基本上为人工地形, 总体地势比较平坦。根据地质勘察资料, 拟建场区自上而下主要分7个岩土层, 分别为第四系全新统冲积层和中更新统洪积层, 其中层 (1) ~层 (4) 为第四系全新世冲积层, 工程性质较差;层 (5) 为第四系中更新统洪积层, 工程性质较好;层 (6) 为碳酸盐岩化学风化层, 工程地质性质一般, 层 (7) 为三叠系中统南陵湖组 (T1n) 大理岩。

不管是形成时代还是分布地域方面, 岩溶都存在非常大的差异, 因此, 不同地区发育的岩溶特征各不相同。但不管是哪种类型的岩溶, 都存在一个共同点, 那就是:由于地下架空结构是岩溶作用的结果, 使岩体的完整性破坏, 岩体强度降低, 渗透性增加, 也导致地表面强烈各不相同, 也使各具特征的地表风化产物一红粘土发育于极不规则的碳酸盐岩基岩面上, 这种所形成于岩溶作用的复杂地基往往会出现岩溶地下水突袭、不均匀地基沉降、土洞发育、下伏溶洞顶板坍塌形成大规模地面塌陷等现象, 从而严重影响工程建设。

根据本工程的特点及超前钻探的要求, 结合以往勘察工作经验及该工程附近的工程地质条件, 本次勘察的方法采用以钻探为主, 主要检验桩基持力层具体位置;查明桩底下6-8m深度范围内有无空洞、破碎带、软弱夹层等不良地质。

2 工程项目的实施

以场地的稳定条件是岩溶场地的工程地质分区基本原则, 其中岩溶发育场地不稳定区和稳定区的划分相对困难, 而岩溶不发育区及无岩溶区的划分相对容易。目前阶段, 对岩溶场地的评价经验多于理论、定性多于定量。工程地质调查与测绘、各种勘探方法 (物探、钻探和坑探等) 和测试工作等是岩溶地质勘察的主要工作内容。

根据甲方和设计要求, 现场总共489根桩, 桩径800mm是1桩1孔, 1.10m以上的大桩1桩2孔, 共计516根桩进行超前钻探施工, 但在施工过程中遇到两大难点:

(一) 由于场区原来为铜矿尾砂库, 场地内堆填有厚度较大的尾砂, 钻探过程中尾砂极易产生缩径或孔壁坍塌, 钻机共同施工中若不处理容易导致尾砂流失, 导致地面大面积塌陷, 危害人身安全;

(二) 本场地岩溶发育, 岩溶地区有众多的不良地质现象, 如土层液化、溶 (土) 洞发育、基岩面形态的错综复杂、岩溶洞穴间形态怪异、地下水渗流、排泄的多变等, 共同构成了岩溶地区的复杂性。

由于岩溶不均一的空间发育特征、复杂的岩溶水文地质条件以及多样的岩溶地区地表地形, 使得一些常规地质调查及勘察方法在岩溶地区的应用在某种程度上受到限制, 比如岩溶地区钻探方法存在普遍成本高、勘探周期长的特征, 从而导致难以通过极密的勘察网度来查明岩溶的分布特征。所以, 合理地利用综合物探方法对岩溶进行立体勘探, 才能解决一些普通方法难以解决的问题, 从而奠定科学划分岩溶发育场地稳定性的基础条件。

要在最短时间内, 采用钻探手段较全面地掌握它的规律, 就必须投入强大的施工力量和技术力量, 使综合研究工作与勘探施工工作同步进行。本次勘探采用传统的锤击钻进或回转钻进, 采用的是泥浆护壁, 由于钻具上下引起孔内抽吸和挤压, 导致孔壁不稳及孔底残留物过多, 而且部分溶洞充填大量砂卵石及灰岩角砾碎屑残留物, 影响钻探质量和工期, 为了应对这个难题, 我单位将采用跟管钻进的工艺, 有效的提高钻探质量并提高效率。

勘察的各种基础资料中, 最重要、也是最基本的是钻探野外和编录, 这一项人为因素影响非常大的工作, 无论是颜色、物质相对含量、塑性状态直到命名和分层, 都会因人而异。但每日内业要求“打完钻就要出柱状图”。同时, 要及时处理地质编录资料、室内试验资料, 提交中间性地质资料。

在场地施工结束勘察资料综合评审时, 根据超前钻报告显示, 场地中溶洞的大小不一, 竖向空间多为串珠状分布, 大部分为流塑状粉质黏土充填, 局部为大理岩溶蚀风化后的灰岩角砾碎屑残留物, 见洞隙率为85.6%, 属于岩溶强发育区;局部岩面突陡, 岩面落差较大, 为防止桩端座落在陡斜岩面上, 确保桩端全断面有一定的嵌岩深度。设计部门要求对场地相邻桩岩面落差较大地方进行补勘, 勘察难度再次加大, 因部分补孔位置与原孔位置距离较近, 钻探过程中容易与原孔位重合, 对钻机技术要求较高, 现场技术人员严格管理钻机的摆放位置, 保证钻机的垂直和水平方向, 确保钻孔能准确地一次性成孔, 通过本次钻孔勘探情况, 本次超前钻建议适当增大嵌岩深度 (选择嵌岩深度为0.5~2.0 m, 对斜岩的桩采用大值) , 建议在桩基础施工或者基坑开挖前先对土溶洞进行灌浆 (或水泥砂浆) 处理, 以免出现地下水上涌、溶洞贯通、大面积降水对周边环境安全产生影响、以及在桩基础施工时出现岩石顶板崩坍及岩溶卡锤等现象。此外, 串珠状小溶洞难以通过灌浆处理, 可在桩基础冲击成孔施工时, 边抛填石边回填黏土边冲击挤压法处治。若溶洞较大, 则可直接倒灌砼填堵, 待砼硬化后再作施工;亦可采用钢护筒法施工, 但该方法施工技术难度大要求高, 成本也相对较大。

3 总结

现场的勘探资料还不能完全表述场地的岩溶空间表态, 应共同利用钻探与地层CT扫描法, 能更有效地查明了埋藏型、覆盖型岩溶场地的溶洞空间分布规律。场地下伏为可溶性大理岩, 岩溶作用发育较强烈, 局部岩面突陡, 岩面落差较大, 溶洞等不良地质作用发育。基于溶洞的贯穿性及其纵横错综的复杂多变性, 而单一的钻孔只能揭露土溶洞的竖向空间, 若须进一步查明土溶洞的横向空间及走向, 必须综合利用各种勘察手段, 才可以获取符合实际的地质资料。岩溶地质勘探的关键所在市综合考虑勘察性质、地质条件、技术经济等各方面因素, 制定合理的勘探方案, 如果仅仅采取钻探的方法, 不光花费大, 并且可能难以符合勘察的要求。在岩溶地区, 综合运用遥感技术、综合物探、地质测绘及地质钻探等勘察手段, 才能较为准确地查明可溶岩的分布特征、发育形态及岩溶水的储存特征, 获得较好的勘察结果。

摘要：根据岩溶地区勘探特点, 结合以往勘探经验, 为确定冲击成孔灌注桩桩端持力层位置, 应处理好场地中的尾砂及岩溶地质条件, 查明桩端持力层位置;桩底下6-8m深度范围内有无空洞、破碎带、软弱夹层等不良地质, 综合场地条件来指导冲击成孔灌注桩施工。

关键词：尾砂,岩溶,勘探,CT扫描