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1、科技信息 。电力与能源0 S C I E N C ET E C H N O L O G YI N F O R M A T I O N 2 0 1 3年第 1 1 期 浅析岩溶地质的危害及处理措施 程宝莲 ( 中铁二十局集团 第四工程有限公司 ， 山东 青岛 2 6 6 0 6 1 ) 【 摘要】 本文分析岩溶成因及其对工程的危害， 并提出预防岩溶地质不良影响的相关技术措施， 提高岩溶地质施工技术水平。 【 关键词】 岩溶地质； 危害； 措施 0 前言 岩溶 对工程构筑物 的危 害很 大 ， 如岩溶水 的侵袭 、 溶洞 顶板坍塌 及 大规模地 面塌 陷等等 ， 是工程建设 中的一个重要工程地质
2、问题 。 1 工程概况 新建铁路玉林至铁 山港线位于广西省境 内铁 路沿线河流发育 溪流纵横， 水库密布， 主要途经的水系单元包括南流江水系、 铁山港湾 等。沿线地下水分为第四系松散层孔隙水、 基岩裂隙水、 碳酸岩岩溶 水 。沿线地下水对混凝土普遍具有 二氧化碳 型侵蚀 环境作用 等级 为 H 2 级； 侵入岩地段地下水还普遍具有酸性侵蚀 环境作用等级为 H 1 级： 地表水局部具有酸l生 和二氧化碳型侵蚀性环境作用等级为 HI H2级。 广西境 内属于典 型的山地平原 岩溶地貌 ， 铁路所 经地区 岩溶 地质十分复杂， 给铁路施工带来诸多困难。 2 岩溶的成因分 析 岩溶是水对可溶岩 的化学
3、溶解作用 与机械破坏作用所 引起的各 种现象 与形态 的总称 。 凡是地表水和地下水对 可溶性岩石 的破坏和改 造作用 都叫做 岩溶作用 。 这种作用所产生的地 上和地下 的各种形态 叫 做岩溶地貌。 岩溶的形成取决于岩性、 地质构造、 地貌与岩溶水运动等 四方面。 3 岩溶地质对工程构筑物的常见危 害 3 1 岩溶水的侵袭 岩溶地表水对铁 路工程 的危 害 主要表现在岩 溶洼地 、 谷地 洪水 冲刷 、 淹没桥涵及路基 洼地积水浸泡路堤 ， 引起路 堤下沉或坍塌等 。 岩溶地下水对工程的危害 主要表现为雨季时路基基底涌水 使 路堤坍滑或冲毁 影响施工 ； 桥梁基坑水位较高 ， 大量涌水排水
4、困难造 成基坑坍塌： 隧道大量涌水， 且伴随涌泥、 涌砂， 增大施工难度及不安 全 因素 。 3 2 岩溶洞穴对工程稳定性 的影 响 岩溶洞穴对工程的危 害 主要表现为桥涵基础悬空或桩基础嵌岩 深度不足 ： 洞穴顶板过 薄 不能承受荷载突然坍塌 3 3 岩溶松软堆 积物 的坍塌 岩溶洞穴 堆积物 多为松软 、 松散 、 性 脆 、 多孔 、 含水量 高 、 沉 降量 大 、 强度低、 稳定性差对工程构筑物稳定性危害极大。 3 4 岩溶 区覆盖层的塌陷 岩溶平原及洼地、 谷地覆盖着松散土层。 土层下水位较浅， 当岩溶 发育时， 地下水流动或施工时水位下降， 都可引起地面塌陷。 塌陷时间 很 突然
5、 空间位置难 以预测 4 岩溶地质 的处理措施 岩溶危 害处理 归纳为岩溶水 、 岩溶 洞穴 、 岩溶 洞穴堆积物 以及地 面塌陷 的处理 岩溶地质是一种 复杂的地质危害 需要 因地制宜采取 多种措施综合治理 4 1 岩溶路基 施工常用处理措施 玉铁线 D K 4 2 + 7 3 0 D K 4 2 + 9 3 0段 属剥蚀平原 区 地形平缓 ， 场地 地表为硬 塑状黏土 厚度 为 3 m左 右 地 下伏基岩 为弱风化 灰岩夹泥 质灰岩 ， 岩溶 发育 ， 岩溶形态 主要为溶洞 ， 呈 串珠状分布 ， 洞径大 ， 揭示 最大溶洞高度 为 8 1 m 洞 中无充填物 场地内钻孔见 洞率为 5 5
6、 6 ， 线 岩溶率 为 1 3 7 ： 揭示溶 洞最浅埋深 5 2 7 m 顶板最 薄为 3 9 m， 岩石破 碎 稳定性差 路基基底采用混合水泥浆压力注浆加固 施 工过程中遇至溶洞 先采用粉煤灰或砂浆充填后注浆 溶 洞较大时 采用 C 1 5混 凝土浇筑 填充 注浆加固施工时采用地质钻机进行跳槽钻孔 孔径 1 2 c m， 钻孔 自路基 两侧 向中间进行 ： 钻孑 L 后 向孔 内放入注浆钢套管进行注浆 。注 浆孔 布置间距采用 5 ，0 5 0 m 梅花型布置 加 固深度一般人 基岩深度 5 m 多层溶洞加固深度至溶洞底 板下 1 0 m 注浆孔深入 1 0 2 0 m。 钻孔 注浆施工
7、应贯彻” 探灌结合 ” 的原则 及 时采取相应措施 注浆前进行 注水试验 调整材料配合比和注浆压力等工艺参数。钻孔注浆材料采 用水泥浆 水泥采用不低于 3 2 5级的普通硅 酸盐水 泥 ， 水灰 比为 1 ： 1 。 注浆压力一般 在灰岩 中为 0 1 0 3 Mp a 至岩土界面附近应加大 至 O 3 0 5 Mp a ， 最大不超 过 1 5 Mp a 。注浆完成后采用水泥砂浆对注浆孔进行 封堵 ， 及 时清理浆液 污染物 。注浆过程 中加强地 面观测记录 f 水平位 移 、 冒浆点 的位 置 、 地 面沉 陷等) ， 做好技 术资料 和基础 数据记 录 、 整 理 、 分析工作 岩溶处理
8、效果采用第三方钻芯检查方法 ， 钻孔检查孔数 为 5 根据取芯浆液充填情况直观判断注浆效果 4 2 岩溶桥梁施工 常用处理措施 玉铁线 多座桥梁 为岩溶桥梁 桥址 区下伏基 岩为 泥盆系 中统东 岭岗组石灰岩 岩溶较为发育 据钻孔揭露 ， 岩石常见溶隙 、 溶洞。 本区属隐伏岩溶区， 地表被覆盖 ； 根据 铁路工程不良地质勘察规程 ( T B 1 0 0 2 7 2 0 0 1 ) 中的附录 E判定 ， 桥址区岩溶发育强度分级强烈发 育 。 覆盖型岩溶区的主要 工程地 质问题 ： 除溶洞发育外 ， 桥址 区分布大 量 的冲积物 ， 上覆地层多为粉质粘土 、 细沙、 中砂 、 圆砾土等 ， 在与
9、基岩 面接触多为 圆砾土 ， 由于地下水位较高 第 四系地层 多受地 下水 影响 对施工有一定影 响。 岩溶桥梁施工的关键是桩基施 工 在施工前首先认真研究该钻孔 桩 的地质剖面图 ， 明确该桩的地 质结构 ， 溶洞位置 、 深度 、 面积 、 填充情 况 并据此估计在冲孑 L 钻进过程中可能出现的问题 预先制订相应的 对策 岩溶地区钻孔桩冲孔作业 主要 的难题是对于 由于岩溶发育 而 产生的相关问题的处理 ， 常见的问题 主要有斜孔 、 掉钻 、 卡钻 、 漏浆 、 塌 孔等。 1 ) 斜孔 ： 斜孔是岩溶地 区钻孔桩遇 到最 多的问题 ， 造成斜孔的原 因主要有两种 ： 一是 ， 岩 层软
10、硬不均 。现 场的处理方式 为孔桩每进尺 5 0 c IT I 1 0 0 c 1T I 将偏斜的部分用片石回填后再进行冲孔纠偏片石强度 要求大于该处 岩层 的强度 如果为一般的斜孔 反复两三次 即可纠正 过来 ； 如果 岩层 软硬相差较大 ， 采用 回填片石纠正不过来 这时候在偏 斜一侧的孔内放人钢筋头和片石进行纠偏 如果还纠正不过来 则待 偏孔部分 高度达 到 3 m时水下灌 注混凝土 回填 混凝土 的标号根据岩 层 的抗压强度确定 二是 孔 桩正好位 于溶洞 的侧壁处 孔桩一半为岩 层 ， 一半为溶洞 。现场的处理方式为先用片石和黏土按 3 ： 7的 比例将 孔桩 回填 黏土最好用大块状
11、 的硬 塑红黏土 然 后用冲锤将 片石和黏 土 冲击挤入溶洞 ， 待溶洞的填充片石将溶洞 挤满后 ， 正 常继续 冲孑 L 。 此 时 由于溶洞壁岩 层完整强度较高 回填 的片石松散 在继续 冲孔 的过 程 中会继续向溶洞方向偏孔 需要继 续回填 片石纠偏 即可 如反 复纠 偏效果不佳 可以采用回填高标号混凝土的方法纠偏 2 ) 掉钻 、 卡钻 ： 岩溶地区钻孔桩 的掉钻通常发 生在突然击穿溶洞 顶板 导致钢丝绳断裂 而发生掉钻事故 这种情况 一般 还同时伴随着 卡钻或埋钻的发生 对于此类事故的处理 一般 以预 防为 主 因为一旦 发生掉钻 特别 是遇到强烈发育 的大溶洞 冲锤会陷入溶洞 随后
12、溶洞 岩面滑移消失 基本上无法打捞 。 对于高度较小的溶 洞 ， 常常发生卡钻 现象。 所以首先要准确掌握地质情况， 精确确定溶洞的位置。 在即将击 穿 溶洞顶板时 冲锤采用小 冲程慢慢 冲进 缓慢地击穿溶洞顶板 避免 由于溶洞顶板 的突然击穿 造成冲锤产生强大的冲击能而拉断钢丝绳 造成掉钻。 卡钻主要是冲锤旋转不畅， 冲出梅花孔， 或溶洞内溶蚀石芽 将 冲锤 卡住 还有一种情况也时常发生 就是处 理溶 洞时堆积在溶洞 内的片石堆坍塌或大石块脱落造成卡锤 不论 是掉钻 还是 卡钻 处理 时首先都要先将 冲锤取 出 然后 回填片石进行纠孔 。 3 ) 漏浆 ： 由于溶 洞有半填充 和无填 充 的
13、情况 ， 冲锤击穿溶洞后 造 成泥浆填充溶洞而形成泥浆面突然下 降失浆 或者 由于串珠状溶 洞或 较大裂 隙形成漏浆 特别是后一种情况常常造成持续漏浆 的情况 一 旦发生漏浆 应开动泥浆泵迅速往孔内补浆， 支撑孔( 下转第 4 3 8页) 40 3 2 0 1 3年第 1 l期 S C I E N C ET E C H N OL OG Y I N F O R MA T I O N o环保论坛 。科技信息 其进行监督考核 国控企业污染源自 动监测设备日常运行考核内容包 括现场考核比对监测、 制度执行情况以及设备运行情况检查等。 国控企业对安装的 自动监测设备 的正常运行负责 。 国控企业每季 度
14、第 一个月前 1 0个工作 日内应当向环境保护部 门提交上个 季度 污染 源 自动监测设备 日常运行 自检报告。自检报告包括污染源 自动监测数 据准确性分析、 数据缺失和异常情况说明以及企业生产情况等。环境 监测技术机构每季度第一个月前 1 O个工作 日之前向环境保护部门 提交 上一个 季 度国控 企业污 染源 自动监 测设 备考核 比对 监测报 告 ( 表 ) 一式 份 其中总量和监察部 门各一份 同时 向相应的企业抄送 考核 比对检测报告 ( 表 ) 一份 环境保护行政管理部门在接 到企业 的自检报告 、 环境监测技术机 构 的比对报告和相应环保部门或机构 的现场核查报告 ( 表 ) 后
15、， 在 每季 度第一个 月工作 日内 组织相关部 门( 机构 ) 组 成的考 核小组完成对国 控企业 自动监测数据有效性的审核。得 出评审结论。评审结论一式四 份 其中上级环保部 门、 监察部 门和国控企业各一份 。 2 2 数据有效性 审核 内容及方法 2 2 1 现场核查 现场核查内容包括 C E M S 安装位置 采样伴热管走向布置 ， C E M S 系统参数设置和监测站房等几方面内容的核查 并根据相关规定采用 具体 的核查方法 2 2 2 材料审查 材料审查包含相关制度 相关文件和相关 台帐三方面材料 的审 查 。 规程对各部分材料均提 出了具体的要求 。 2 2 3 自动监测设备运
16、行情况审核 从废气污染 源 自动监测设备参数设 置和运行状态和设备 运转率 和数据传输率两方面可以核查 自 动检测设备的运行情况 2 - 3 审核结果评价 评价 的方 法围绕着现场核 查情 况 ： 资料审核情 况 ： 在线监控设 备 运行情况等三个方面 的内容 按照 国家重 点监 控企业污染源 自动监 测设备监督考核规程 规定 的内容以及 固定污染源烟气排放连 续监 测技术规范 ( 试行) ( H J T 7 5 2 0 0 7 ) 、 固定 污染源 烟气排放连续监测系 统技术要求及检测方法 ( 试行 ) ( HJ f I 7 6 2 0 0 7 ) 、 固定 源空气监测技 术规范 ( H J T 3 9 7 2 0 0 7 ) 、 固定污染源监测质量保证和质量控制技 术规范 ( 试行 ) ( T 3 7 3 2 0 0 7 ) 等相关 内容制定的。审核程序进行单 项评价和打分， 填写 国家重点监控企业污染源自动监测设备考核表 并编制综合评价意见 2 4 污染源 自动监测设备 比对监测 比对监测是指采用手工监测 作为参 比( 标准 ) 方法 验证 污染物 自 动监测设备监测结果的准确性
