岩溶场地高层建筑岩土工程勘察技术浅析

发表时间:2020/9/29   来源:《城镇建设》2020年第18期   作者:张应恩
[导读] 岩土工程勘察是高层建筑工程方案设计与施工前必须要展开的工作

        张应恩
        贵州航天智慧农业有限公司,贵州贵阳  550001

        摘要:岩土工程勘察是高层建筑工程方案设计与施工前必须要展开的工作,是维护工程质量与安全性的基础内容。基于此,本文以贵安云谷综合体C地块项目为例,从工程地质测绘、地球物理体条件的探测、电磁波CT观测与处理技术等几方面入手,阐述了岩溶场地岩土工程勘察技术要点。
        关键词:岩溶场地;岩土工程勘察技术;电磁波CT观测

引言:我国地域辽阔,包含多种地貌与地质条件,出于对建筑工程安全性的考量,在工程展开前落实岩土工程勘察极为必要。特别是在贵州省范围内,具有岩溶场地,提升了高层建筑的施工要求与难度。基于此,对相应地质条件下岩土工程勘察技术要点进行探究极为必要。
一、工程概述
        贵安新区云谷综合体C地块位于贵州省安顺市平坝县境内,总面积约5.5Km2,其北偏东约7.5Km为贵阳磊庄机场,其北侧约400m为已建黔中大道,其东侧约20m为已建企业孵化园及北斗公共位置服务中心,交通方便。为查明岩溶等不良地质发育情况,结合现场实际钻孔施工条件,在区域内展开电磁波CT探测工作。
二、场地工程地质条件分析
(一)地形与地质
        拟建云谷综合体场区地势总体南、东南部高,中部、北部低。大部分范围海拔在1222-1282m之间,总体较为平坦,部分地段有一定起伏。综保区场区主要的地貌类型为溶蚀准平原——溶蚀浅丘、峰林地貌,特征为孤峰及峰林、顶部浑圆的浅丘散布于溶蚀准平原之中,时有石芽、基岩出露。地形波状起伏,覆盖层厚度变化大,基岩起伏面较大。综保区场区南部孤峰、峰林相对发育。
        C地块场地地势较为平缓,经人工回填呈台阶状,高程1222.2-1240.3m,相对高差约8m,除场地回填土距河沟谷低凹处坡度渐陡,为15-60°以外,其余地段坡度平缓,一般不大于10°。另外,受溶蚀影响,部分层面、结构面形成溶蚀裂隙,宽度约10cm。
(二)水文条件
        第一,地下水。场地内一河流(甘河)由南西流入场地,沿场地北东向径流并从北东角流出,最终向东汇入松柏山水库,勘察期间,河面宽约2-5m,水深0.1-0.8m,场内河面最高标高1222.07m,流量约1m3/s。该河为场区内地下水最低排泄面。
        第二,地表水。场区内地下水类型可划分为溶洞裂隙水、第四系松散层孔隙水。其中,溶洞裂隙水的含水层为三叠系下统安顺组,该地下水分布受岩溶管道和裂隙控制,本次勘探中钻孔未揭露到充水岩溶管道,部分钻孔漏水,其余为钻孔残留水,场地内未见统一稳定地下水位。第四系松散层孔隙水的含水层为第四系残坡积层,一般为上层滞水,主要接受大气降水补给,水量随季节变化大,一般水量较小,无统一稳定地下水位。
        本次勘察期间,对部分钻孔终孔水位和钻探结束24小时后水位进行了量测,水位标高在1223.86-1232.47m。其中,场地靠近甘河地段,勘察期间,其水位一般在1224m附近,属局部潜水,因上覆红粘土隔水,其水量一般不大;场地西南侧靠近山体部位、场地东侧,其水位变化较大,无明显规律,为钻孔残留水。
(三)岩溶
        场区下伏基岩为白云岩,为可溶性岩石,截止目前,已完成钻探孔1700个,共发现136个钻孔揭露溶洞,见洞率约5.5%,局部基岩起伏面相对高差大于5m。

根据《贵州建筑岩土工程技术规范》(DB22/46-2004)第7.1.3条,场地属于岩溶强发育,应注意岩溶对地基稳定性的不利影响。
三、岩溶场地岩土工程勘察技术要点探究
(一)工程地质测绘
        工程地质测绘是工程地质勘查中最重要,而且是最基本的一项勘测方法,其主要通过运用地质理论、工程地质构造建设方法以及与工程建设相关的具有丰富性、多元化特点的不同种地质现象进行详细观察和精准描述,其中包括地形、地貌、地质构造和地层岩性等,对岩溶场区不同性质的结构、层次、节理面的倾向角等进行精准实测工作,在此基础上,工程地质测绘工作还能对熔岩场区内不同性质的水点分布位置,以及地下水的实际情况进行有效分析和确认,明确不同性质水点之间的关系,并要根据实际情况,梳理好地下水系的补给条件和协调关系,进行有效的分析和调查,从而有效查明拟定建筑区内工程地质条件的空间分布,以及多重要素之间的内在联系,按照固有规定的精准度要求,对相应的比例尺地形设计进行有效反应,与相关资料、实际勘探工作共同绘制成具有较高准确性、可靠性的工程地质图。
(二)地球物理体条件的探测
        地球物理体条件探测的基本特点是研究地球物理场或某些物理现象,比如地磁场、地电场或放射性场等,而不是直接研究岩石或矿石的学问,其与地质学方法本质上具有极大的不同。其主要是依据岩体对电磁波吸收能力的强弱进行反映成像的,相应的其显示数值越大,对电磁波的吸收能力就越强。在此基础上,对物体的吸收系数与具有传导性介质的磁导率、电导率成正比状态,比如地质构造中的断层带、破碎岩体、覆盖层或溶蚀区等具有良好特性的介质,对电磁波的吸收能力较强,相应的吸收数值就较高。当钻孔间电磁波CT勘探在井下进行实际作业时,主要是对不同地质结构对电磁波能量吸收程度具有差异性特点进行有效利用,从而进一步展现出不同地质结构异常的电磁波吸收系数图像,在此基础上,能对地形产生的影响进行有效排除,以及削弱地面环境、人为因素以及天然电磁波的干扰。
(三)电磁波CT观测与处理技术
        电磁波CT观测主要是根据实际测量的有效数据,依照电磁波在地下有耗介质中传播规律以及具有规范性的数学和物理关系,对透视剖面上的物理量分布情况进行反演,最后通过图像的形式表现出来。通常情况下,会将相关设备的最佳工作频率调整为8MHz,能有效对地下层次中的具体构造,以及成像剖面穿透,在此基础上,还要保证射线在布满整个成像区域的同时,确保其具备一定的均匀性和有效性。需采用定点观测和同步观测高效结合的观测方式,对地质测绘的实际内容进行有效观察和测量,根据电磁波的互换原理,两孔以同样的定点距离、测量距离等进行相对的互换观测。通常情况下,在实际的地质测绘层析处理过程中会大致分为以下步骤,首先,需根据实际情况确定初始场强,并对干扰波进行消除处理;其次,进一步将电磁波的方向、观测方式等多种因素进行校正处理,并消除预先设置的方位和预算距离;再次,对透视剖面进行层析反演处理;最后,图像生成并进行相应处理工作。
(四)电磁波CT观测质量控制
    电磁波CT观测质量控制的重复观测量,通常情况下是在观测过程中由观测系统自动完成的,重复率达5%,观测误差值相对较小。除此之外,需利用先进的工艺技术也能达到对电磁波CT观测质量进行有效控制。比如回转钻进工艺的有效利用。工程地质勘测主要是通过钻孔布置按照一住一孔进行有效布设,一般来说钻孔深度探明基底完整中风化基岩在满足5倍桩径的情况下,必须大于或等于8m,当钻探深度控制进入基底完整中风化基岩时,需保持在6-8m之间,如果在此深度范围内,遇到裂缝、空隙、软弱夹层、溶洞或松散破碎带等不良地质现象,可根据实际情况进行适当加深,以此来对观测质量进行有效控制。
总结:综上所述,贵州省范围内,具有岩溶场地,出于对高层建筑安全性的考量,对相应地质条件下岩土工程勘察技术要点进行探究极为必要。通过工程地质测绘、地球物理体条件的探测、电磁波CT观测与处理技术等技术要点的落实,提升了岩土工程勘察的效率效果,为形成高质量、高可行性的高层建筑工程方案提供更好参考。
参考文献:
[1]康果,朱斌,刘君.岩土工程勘察技术在复杂地形地质条件下的应用实践[J].世界有色金属,2019(23):259+261.
[2]程宇,龙举,文秀.强岩溶场地岩土工程勘察关键技术及应用[J].山西建筑,2018,44(30):56-58.
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