前言
变电站站址选择时应遵循“变电站建设应符合国家土地使用政策,节约用地,尽量利用荒地、劣地、坡地,不得将站址建在已有滑坡、泥石流、大型溶洞、矿产采空区等地质灾害地段”和“站址选择应根据电力系统规划设计的网络结构、负荷分布、城乡规划、征地拆迁以及电力通道等要求进行全面综合考虑”的规定,对不利地段,应提出避开要求,当无法避开时,应采取有效措施。岩溶地区存在溶洞和土洞或岩溶塌陷,将严重影响建筑地基的稳定性,降低地基的承载能力,及加大地基的沉降变形。若对存在的溶洞、土洞或岩溶塌陷进行地基处理,可避免其对变电站地基所造成的不利影响。
1溶洞的处理方法
在不稳定的岩溶地区进行变电站的修建,应结合工程实际情况、岩溶的发育情况、施工条件、经济与安全的原则,进行考虑。
(1)单层溶洞的处理
根据工程地质资料,地基下为单层溶洞,同时溶洞的顶板又不能满足对上部荷载的承载要求时,必须对溶洞进行处理加固。
(2)重叠溶洞的处理
在复杂的岩溶地区工程基础建筑中,常会遇到重叠的溶洞,为了使工程满足经济、稳定、安全、可靠的要求,可以作如下处理:
1)平面布置的调整。由于重要建筑的荷载均较大,其支承点恰巧在重叠溶洞上,应与设计部门和城市规划部门研究,调整平面布置和调整柱间距离,使其避开重叠溶洞,达到既经济、又安全可靠的目的,这是最经济的处理方法。
2)在结构上采用大梁跨越重叠溶洞,但需特别注意重叠溶洞两端支座岩石必须坚固完整,同时梁的设计和施工技术措施得当。
3)由于城市规划的要求及无法调整柱距的尺寸,迫使采用嵌岩灌注桩的方法穿过溶洞顶板,此法造价昂贵、施工技术复杂,但对工程安全可靠。
(3)溶洞内有填充物的处理
当溶洞内有松软土层、碎块石及石灰岩等碳酸钙沉积填充物时,因其松散、松软、下沉量大、强度低、稳定性差,所以必须采取一定处理措施,才能作建筑物的地基。
1)当岩面溶蚀高差大于1 m或岩溶洞平面、剖面尺寸大于1m者,可溶性岩层埋深在8m以上,基底岩层部分缺角且无法嵌补,明挖或水下施工压浆有困难时等情况均可使用桩基。可根据建筑物需要做支承桩或摩擦桩。挖孔桩在桩身与基岩相接的侧面上加打嵌钉;当遇有流塑状粘性土体与有可能发生缩孔,采用护壁仍不能保持断面尺寸者,桩身尺寸适当加大;钻(挖)孔桩在穿过溶洞进入完整基岩中深度,不能小于5倍桩径,若实际值小于此项要求时,应结合地质资料进行加深或验算。
2)对于粘性土、砂类土、以及砂石等洞穴堆积物,用旋喷桩加固地基或已成建筑物基础,都有较好的成果,对块石、漂石、卵石等堆积物效果较差,堆积物越松软,成桩的直径越大。
3)在岩溶地区用灌注桩进行施工处理过程中遇岩层裂隙时,会出现泥浆漏失,此时可加大泥浆密度,向桩孔内抛入细砂、泥包或夹稻草、木屑的泥包,然后慢速钻进使泥浆携带草屑充填孔隙、堆塞裂隙漏浆。
2土洞的处理方法
在岩溶地区,土洞对变电站的影响远远大于溶洞,这是由于土洞埋藏浅,分布密,发育快,顶板强度低,因此危害也大。有时在建筑施工阶段还未出现土洞,却由于建筑物建好后改变了地表水和地下水的流动和渗流条件,而诱发新的土洞迅速生成,使地表发生塌陷,影响建筑物的使用。所以,必须采取一定的处理措施,以避免上述情况的发生。
(1)填垫法
填垫法可分为充填法、换填法、挖填法、垫褥法等几类。充填法适用于裸露岩溶土洞,其上部附加荷载不大的情况。最底部须用块石、片石作填料,中部用碎石,上层用土或混凝土填塞,以保持地下水的原始流通状况,使其形成自然的反滤层。
当已被充填的岩溶土洞,如充填物物理力学性质不好,可采用换填法。须清除洞中充填物,再全部用块石、片石、砂、混凝土等材料进行换填。石横电厂厂房岩溶地基处理采用此法取得了很好的效果。
对浅埋的岩溶土洞,将其挖开或爆破揭顶,如洞内有塌陷松软土体,应将其挖除,再以块石、片石、砂等填入,然后覆盖粘性土并夯实,称挖填法。此法适用于轻型建筑物,并且要估计到地下水活动再度掏空的可能性。为提高堵体强度和整体性,在填入块石、片石填料时,注入水泥浆液;对于重要工程基础下或较近的溶洞、土洞,除去洞中软土后,将钢筋或废钢打入洞体裂隙后再用混凝土填洞,对四周的岩石裂隙注入水泥浆液,以粘结成整体,并阻断地下水。
(2)加固法
加固法通常包括灌浆法、顶柱法、强夯法、挤密法、浆砌法等。
对埋深较大的岩溶土洞,宜采用密钻灌浆法加固。应视岩溶洞隙含水程度和处理目的来选择材料。用于填塞时,可用粘土、砂石、混凝土、水泥砂浆等;用于防渗时,可用水泥浆和沥青作帷幕,灌浆顺序可先外围后中间,先地下水上游后下游;用于充填加固时,用快干材料或砂石等将洞隙先行填塞,开始时压力不宜过高,以免浆料大量流出加固范围。在岩溶塌陷灌浆时,需要考虑在灌浆塌陷的顶部预留10~20cm空间,做成砂垫层(褥垫层),以调整灌浆塌陷体与周围地基的差异沉降。
3塌陷的处理方法
岩溶地区出现地面塌陷的情况是一种非常普遍的现象,为应对此种不利影响,岩溶地区地面塌陷的治理措施有:
(1)换填法:首先清除塌陷体中的松土,填入块石、碎石或中、粗砂,做成反滤层,然后上覆粘土夯实。对于重要建筑物,一般需要将坑底或洞底与基岩面的通道堵塞,可开挖回填混凝土或设置钢筋混凝土板,也可灌浆处理。
(2)跨越法:用于塌陷坑或土涧较深大,开挖回填有困难的处理方法。一般以梁板跨越,两端支承在可靠的岩、土体上。据广西岩溶区的处理经验,每边支承长度不小于1.0~1.5m。
(3)强夯法:把10~20t的夯锤起吊到一定高度(10~40m);让其自由下落,造成强烈的冲击对土体强力夯实。一方面是夯实塌陷后松软的土层和塌陷坑或土洞内的回填土,以提高上体强度;另一方面可消除隐伏土洞和软弱带,是一种处理结合预防的措施。
(4)灌注法:把灌注材料通过钻孔进行注浆,其目的是强化土层或洞穴充填物、充填岩溶洞隙、隔断地下水流通道、加固建筑物地基。灌注材料主要是水泥、碎料(砂、矿渣等)和速凝剂(水玻璃、氧化钙),水泥标号一般应大于450号,灌浆方式可采用低压间歇定量式或循环式灌注。
此外,由于岩溶地区地面塌陷中地表水及地下水起着重要的作用,因此,在塌陷的治理阶段,对地表水的疏、排、围、改治理也不能忽视或放松,应在预防措施的基础上进一步完善。需要根据岩溶地区地下水赋存的条件及地下水的类型与特征,在详细的水文地质测绘的基础上,采用综合勘探手段,查明水文地质情况,地下水的类型、分布规律,地表水及泉水出露位置、高程、流量,应充分考虑到构造、岩性、地形等条件对地下水的补给、排泄、储存的控制作用,综合分析地表水及地下水对线路经过地区岩溶发育的影响,确定适宜的处理办法。
结束语
在地基的处理上,首先需要对勘察报告进行认真分析。对于溶洞、土洞及其塌陷,其处理方法是在一定程度上是相通的。对场地的性质有一个正确的评定和了解情况下,才能正确选择适宜的地基处理方法,并根据工程实际情况进行垫换填、注浆加固、梁板跨越等处理方法,而且有时不只是单一的一种方法就能解决问题,还需要综合多种方法联合使用才能达到较佳效果。