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喀斯特地基处理

2020-04-09 21:01

在喀斯特发育的碳酸盐类岩石地区修建水工建筑物时,为防止渗漏和保证地基稳定安全,对岩石溶蚀形成的地质缺陷进行处理的工程措施,又称岩溶地基处理。

可溶性碳酸盐类岩石,在有侵蚀性的地下水作用下,容易形成溶槽、漏斗、竖井、溶洞和暗河等各种形态的喀斯特缺陷。在荷载作用下,可能产生较大的变形,甚至发生塌陷,危及建筑物安全;在水压力作用下,沿喀斯特通道可能发生严重渗漏,在坝基下可能产生机械或化学管涌,甚至导致建筑物及基岩失稳;喀斯特漏水和涌水还危及地下洞室稳定和施工安全。因此,必须对喀斯特缺陷进行处理。

在研究处理措施之前,须围绕喀斯特发育和喀斯特水文地质条件进行认真的地质勘探工作,查明喀斯特发育类型、规模、深度、主要喀斯特洞和喀斯特通道的分布位置、连通和充填情况、喀斯特地下水活动规律及其补排关系、渗漏形式、主要通道及渗漏量等。

防渗处理

主要有灌浆、堵塞、阻截、设置铺盖或隔离、导排等措施。由于喀斯特发育程度和深度难以查明,某些喀斯特渗漏有随蓄水时间而发展的趋势,因此,防渗处理往往须分期实施。第一期一般应在水库蓄水前完成;第二期在蓄水后,视渗漏的具体情况再决定。水库运行若干年后,根据运行观测成果进行必要的防渗补强处理。

(1)灌浆。通过钻孔向喀斯特缺陷灌注水泥浆、水泥黏土浆或水泥砂浆,形成灌浆帷幕,充填岩体中的溶蚀空洞及渗透通道,提高防渗能力。中国在喀斯特地区兴建的乌江渡水电站,采用高压灌浆处理喀斯特缺陷,取得良好的防渗效果(参见喀斯特灌浆)。

(2)堵塞。对建基面上出露的集中的或大型洞穴,将松散充填物和洞壁风化破碎岩块清除干净,用级配料、浆砌块石或混凝土封堵,洞口表面及附近喷射水泥砂浆。在堵体中设排气排水装置,以免蓄水后地下水位猛涨时洞中封存的空气被压缩,形成巨大的气压、水压,顶穿堵体或附近软弱物质充填的喀斯特缺陷、断层和裂隙,使堵体防渗失效。

(3)阻截。对于引起集中渗漏的喀斯特暗河、管道、沿断裂构造发育地带形成的比较狭长的溶蚀空洞,可顺渗漏通道开挖,回填混凝土,形成防渗截水墙,封闭喀斯特集中渗漏通道。

(4)铺盖。多用于处理在平面上分散的溶蚀裂隙。河床库底的大面积渗漏常用黏土、塑料薄膜、复合土工膜形成防渗铺盖,两岸坝肩的斜坡地段多采用喷射砂浆或混凝土铺盖。存在的集中渗漏洞穴应先堵后铺。铺盖的上游及两岸边界需与隔水岩层相连接。否则,铺盖需向上游或两岸延伸较长的距离,使绕经铺盖的渗流坡降和渗透流量均不超过设计容许值。

(5)隔离。若水库浅水地段有范围不大而又较为集中的喀斯特渗漏区,可利用适当的地形条件修筑隔水堤坝或围井,将其与水库隔离,避免库水渗漏。

(6)导排。将建筑物基础下及其周围基岩内的喀斯特承压地下水或泉水,通过有反滤设施的减压井和导管,经排水沟或排水廊道导引排泄至建筑物范围以外,以降低扬压力,增加建筑物及基岩的稳定性。

水工建筑物基岩内喀斯特的防渗处理,一般以灌浆为主,辅以堵、截等措施;对库区的喀斯特集中渗漏,多用堵、截或隔离的措施;对分散的大面积溶蚀裂隙性渗漏,可采用水下抛黏土、人工填筑黏土或利用水库天然落淤等形成防渗铺盖的措施。

加固处理

主要有开挖、回填混凝土和固结灌浆等措施。

(1)开挖。对建基面上出露的或埋藏不深的各类喀斯特缺陷,可将松软充填物质和风化破碎岩石块全部挖除,清洗干净后回填混凝土,规模大的还需进行接触灌浆。

(2)回填混凝土。喀斯特缺陷埋藏较深,但仍处于影响建筑物稳定的应力、变形的范围之内,采取明挖又很困难或工程量很大时,可开挖竖井、平硐、斜井或钻大口径孔至喀斯特洞穴,清除松软充填物及风化破碎岩块后,灌注混凝土,再进行固结灌浆或接触灌浆。当喀斯特洞内有地下水流动时,可先填入砂石骨料再进行灌浆。

(3)固结灌浆。埋藏较深的溶蚀裂隙,可采用深孔水泥固结灌浆。当裂隙中充填有细砂或黏土物质时,需采用高压风、水冲洗和重复高压灌浆,以提高固结灌浆的效果。

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