大连近海的岩溶发育及其工程地质灾害处理(2)

　　3岩溶发育形成机理

　　岩溶发育受到地质构造、岩性、水力学条件等多方面的影响，根据大连地区的区域地质构造特征及岩性特点，大连岩溶地质发育的主要原因如下：

　　3.1区域地质构造

　　大连岩溶发育地段多处于金州大断裂构造线附近，板块挤压导致岩石较为破碎，岩溶沿破碎带裂隙发育，形成岩溶裂隙水与地下水和海水连通，有利于岩溶洞隙的形成。

　　3.2基岩岩性物质基础

　　大连岩溶地质的基岩岩性主要为泥灰岩[3],泥灰岩多含方解石条纹，方解石易于被侵蚀形成岩溶裂隙。泥灰岩含有较多的泥质成分，因此当岩溶发育时，泥质沉积会阻碍岩溶的进一步发育，泥灰岩本身的矿物性质决定了其发育规模较小，难以形成规模较大的溶洞，多以岩溶裂隙为主。

　　4岩溶不良地质灾害评价

　　在岩溶地质区采取桩基础，经常会出现同一承台桩长相差很大，长桩与短桩承载应力不协调问题。若岩溶洞隙顶板厚度较薄，当桩端荷载较大时，顶板可能发生冲切断裂破坏。此外，在桩基础施工中容易发生漏浆、塌孔、卡钻和埋钻问题。

　　当重力式基础地基受力范围内有溶洞时，在附加荷载作用下，洞隙顶板坍塌使地基突然下沉。岩溶地基岩面起伏较大，使地基发生不均匀沉降。岩溶溶芽露头会对沉箱底板产生集中应力，导致底板破坏。在岩溶洞隙潜水和海水渗流过程中，将洞隙沟槽内的红粘土冲蚀形成土洞，威胁地基的安全稳定。重力式码头基础的岩溶典型破坏方式示意图见图3和图4.

　　5岩溶地质基础工程设计与施工

　　根据大连地区跨海大桥和码头等近海工程设计和施工经验，以及岩溶地质发育特点，桩基础和重力式基础都可作为结构基础设计备选方案。基础设计和施工方法总结如下：

　　5.1桩基础方案

　　岩溶地质上的桩基础设计与施工重点要解决桩端持力层和成孔施工问题。因岩溶地质基岩顶面起伏较大，且易遇到岩溶洞隙，桩长不易控制，因此不宜采用预制桩，而优先采用灌注桩。

　　根据岩溶洞隙的发育特点，溶洞顶板有裂隙，可按照悬臂梁计算；顶板两端均有裂隙，可按照简支梁计算；顶板两端固定，顶板完整，则可按照两端固定的横梁计算。大连地区的岩溶洞隙多在3m~5m左右，若按照前述方法计算，则桩端之下需要2~3m的微风化岩石顶板。对于重要建筑物需采用超前钻和一桩一孔的勘察方法，以明确桩端持力层下部的洞隙顶板的厚度。桩基础施工中，因岩溶问题发生的塌孔、埋钻等事故处理费高，易造成工程质量隐患和工期延误。

　　根据岩溶洞隙的不同，灌注桩成孔方法各异。对于洞隙小于1 m的小溶洞，采用抛填粘土和片石造壁；对于洞隙高度1~3m的中型溶洞，采用抛填碎石、粗砂和混凝土的方法，回填后要冲砸成璧；对于大型溶洞，采用钢护筒的方法，对于多层洞隙采用多层护筒的方法施工成孔。混凝土浇筑过程中观察泥浆的体积和护筒内液面的变化，防止漏浆[4].大连湾轻轨、大连普湾大桥等岩溶发育地段，均采用了灌注桩基础方案，施工过程中制定了全面的钻孔成桩和检测方案，工程质量效果良好。

　　5.2重力式沉箱基础

　　在前期详细勘察和岩溶洞隙不良地质分析基础上，码头采用重力式沉箱方案，综合认为只要保证基槽清淤质量，保证基床有一定厚度，并辅以强夯或暴夯加强基床密实度，不必对沉箱底板进行特殊加强处理也是完全可行的。

　　工程勘察要通过加密钻孔，查明基岩面的纵横分布特征，控制性钻孔必须穿透中风化岩~微风化岩至少3m.根据岩溶裂隙、沟槽发育规律，基槽施工过程中采用抓斗、铲斗、吹淤和插探相结合的疏浚施工工艺，提高对较大沟槽裂隙之间的残积土清除率。为防止沉箱底部局部受力不均发生倾斜，必须保证抛石基床的厚度和宽度，以降低岩溶顶部的附加应力[5].清除局部的基岩露头，以防局部受力过于集中。

　　大连湾、大窑湾北岸码头结构均采用了重力式沉箱设计方案，相比沉箱扩大基础板[6]和基床灌浆方案更具有经济性和可行性，节省了工程费用，加快了施工进度。

　　6结语

　　通过多个工程的岩土勘察、设计和施工实践，进一步查明了大连近海工程岩溶不良地质问题的发育特点、形成机理，使“看不见的，说不清的，地底下的”岩溶沟槽洞隙不良地质问题得以明晰，研究结论在大连多个近海工程中应用，提高了岩溶地质区域基础设计和施工的针对性，有效加快了施工进度，降低了工程投资。

　　参 考 文 献

　　[1] 赵文杰，等。大连湾杂货及滚装泊位岩土勘察报告[R].辽宁有色地质勘察院，2005.

　　[2] 高仁宗，等。大窑湾北岸集装箱泊位岩土勘察报告[R].大连金地岩土勘察有限公司，2013.

　　[3] 郭长宝，郭书泰，彭涛，等。辽宁省大窑湾某建筑场地岩溶发育特征及工程地质条件评价[J].中国岩溶，2010（2）：176-182.

　　[4] 黄剑红。岩溶地区钻孔灌注桩成孔（溶洞）的设计处理[J].水运工程，2004（3）：121-123.

　　[5] 工程地质手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2007:525-535.

　　[6] 林庆霖。一座建在岩溶发育区的沉箱墩栈桥式码头[J].水运工程，1997（1）：14-17.