造价技术与计量土建第一章第三节常见工程地质问题及其处理方法及第四节工程地质对工程建设的影响.docx

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造价技术与计量土建第一章第三节常见工程地质问题及其处理方法及第四节工程地质对工程建设的影响

第三节常见工程地质问题及其处理方法

一、特殊地基

处理原则：

浅的挖除换土，深的打桩或水泥浆灌浆和连续墙，裂隙和碎软的水泥浆灌浆。

护坡支护。

1、松散、软弱土层。

1、对不满足承载力要求的松散土层，如砂和砂砾石地层等，可挖除，也可采用固结灌浆、预制桩或灌注桩、地下连续墙或沉井等加固；

2、对不满足抗渗要求的，可灌水泥浆或水泥黏土浆，或地下连续墙防渗；

3、对于影响边坡稳定的，可喷射混凝土或用土钉支护。

4、对不满足承载力的软弱土层，如淤泥及淤泥质土，浅层的挖除，深层的可以采用振冲等方法用砂、砂砾、碎石或块石等置换。

2、风化、破碎岩层。

1、风化一般在地基表层或破碎岩层有的较浅，可以挖除。

2、有的埋藏较深，如断层破碎带，可以用水泥浆灌浆加固或防渗；

3、影响边坡稳定的，可喷混凝土或挂网喷混凝土罩面，必要时配合注浆和锚杆加固。

4、裂隙发育岩层对于影响边坡稳定的，采用锚杆加固。

5、对结构面不利交汇切割和岩体软弱破碎的地下工程围岩，地下工程开挖后，要及时采用支撑、支护和衬砌。

支撑多采用柱体、钢管排架、钢筋或型钢拱架，拱架的间距根据围岩破碎的程度决定。

支护多采用土钉、锚杆、锚索和喷射混凝土等联合支护方式。

衬砌多用混凝土和钢筋混凝土，也可采用钢板衬砌。

3、断层、泥化软弱夹层。

1、浅埋的尽可能清除回填，深埋的注水泥浆处理；

2、浅埋的泥化夹层，尽可能清除回填，深埋的一般不影响承载能力。

3、断层、泥化软弱夹层可能是基础或边坡的滑动控制面的，又不便清除回填的，根据埋深和厚度，可采用锚杆、预应力锚索、抗滑桩等进行抗滑处理。

4、滑坡发生往往与水有很大关系，渗水降低滑坡体尤其是滑动控制面的摩擦系数和粘聚力，要注重在滑坡体上方修筑截水设施，在滑坡体下方筑好排水设施。

5、防止滑坡，经过论证可以在滑坡体的上部刷方减重，未经论证不要扰动滑坡体。

6、在滑坡体坡脚采用挡土墙、抗滑桩等支挡措施。

7、采用固结灌浆等措施改善滑动面和滑坡体的抗滑性能。

8、当地下水发育影响到边坡或围岩稳定时，要及时采用洞、井、沟等措施导水、排水，降低地下水位。

4、岩溶与土洞。

1、可挖除洞内软弱充填物后回填石料或混凝土。

2、不方便挖填的，可采用长梁式、桁架式基础或大平板等方案跨越洞顶，也可对岩溶进行裂隙钻孔注浆，对土洞进行顶板打孔充砂、砂砾，或做桩基处理。

二、地下水的影响

1、地下水对土体和岩体的软化

尤其是地下水使结构面的粘结力降低和摩擦角减小，使结构面的抗剪强度降低，造成岩体的承载力和稳定性下降。

2、地下水位下降引起软土地基沉降。

如果抽水井滤网和砂滤层的设计不合理或施工质量差，使周围地面土层很快产生不均匀沉降，造成地面建筑物和地下管线损坏。

3、动水压力产生流砂和潜蚀。

（1）按其严重程度可分下列三种：

轻微流砂；中等流砂；严重流砂。

如果在沉井施工中产生严重流砂，那么沉井就突然下沉，无法用人力控制，以致沉井发生倾斜，甚至发生重大事故。

（2）如果地下水渗流产生的动水压力小，土中细小颗粒被渗流携带而走。

将在土层中形成管状空洞，这种现象称之为机械潜蚀。

4、地下水的浮托作用。

1、如果基础位于粉土、砂土、碎石土和节理裂隙发育的岩石地基上，则按地下水位100%计算浮托力；

2、如果基础位于节理裂隙不发育的岩石地基上，则按地下水位50%计算浮托力；

3、如果基础位于黏性土地基上，其浮托力较难确切地确定，应结合地区的实际经验考虑。

5.承压水对基坑的作用。

黏性土的重度*基坑开挖后黏性土层的厚度=相对于含水层顶板的承压水头值*地下水的重度

基坑底部黏性土层的厚度必须满足下式：

基坑开挖后黏性土层的厚度>[地下水的重度*相对于含水层顶板的承压水头值/黏性土的重度]*K

式中K—一安全系数，一般取1.5～2．O，主要视基坑底部黏性土层的裂隙发育程度及坑底面积大小而定。

6.地下水对钢筋混凝土的腐蚀。

混凝土和钢筋都会受到地下水的腐蚀，造成结构破坏。

三、边坡稳定

（一）影响边坡稳定因素

影响边坡稳定性的因素有内在因素与外在因素两个方面。

①内在因素有组成边坡岩土体的性质、地质构造、岩体结构、地应力等，它们常常起着主要的控制作用；

②外在因素有地表水和地下水的作用、地震、风化作用、人工挖掘、爆破以及工程荷载等。

1、地貌条件

深沟峡谷地区，陡峭的岸坡是容易发生边坡变形和破坏的地形条件。

2、地层岩性

地层岩性对边坡稳定性的影响很大，软硬相间，并有软化、泥化或易风化的夹层时，最易造成边坡失稳。

（1）侵入岩、沉积岩以及片麻岩、石英岩等构成的边坡，

一般稳定程度是较高的。

只有在节理发育、有软弱结构面穿插且边坡高陡时，才易发生崩塌或滑坡现象。

（2）喷出岩边坡，如玄武岩、凝灰岩、火山角砾岩、安山岩等

其原生的节理，尤其是柱状节理发育时，易形成直立边坡并易发生崩塌。

（3）含有黏土质页岩、泥岩、煤层、泥灰岩、石膏等夹层的沉积岩边坡，

最易发生顺层滑动，或因下部蠕滑而造成上部岩体的崩塌。

（4）千枚岩、板岩及片岩。

岩性较软弱且易风化，在产状陡立的地段，临近斜坡表部容易出现蠕动变形现象。

当受节理切割遭风化后，常出现顺层（或片理）滑坡。

（5）具有垂直节理且疏松透水性强的黄土，

浸水后易崩解湿陷。

当受水浸泡或作为水库岸边时，极易发生崩塌或塌滑现象。

（6）崩塌堆积、坡积及残积层地区，

其下伏基岩面常常是一个倾向河谷的斜坡面。

当有地下水在此受阻，并有黏土质成分沿其分布时，极易形成滑动面，从而使上部松散堆积物形成滑坡。

3．地质构造与岩体结构

地质构造因素包括褶皱、断裂、区域新构造运动及地应力等，这些对岩质边坡的稳定也是主要因素

。

褶皱、断裂发育地区，常是岩层倾角大，甚至陡立，断层、节理纵横切割，构成岩体中的切割面和滑动面，形成有利于崩塌、滑动的条件，并直接控制着边坡破坏的形成和规模。

4．地下水

地下水的作用主要表现：

（1）地下水会使岩石软化或溶蚀，导致上覆岩体塌陷，进而发生崩塌或滑坡。

（2）地下水产生静水压力或动水压力，促使岩体下滑或崩倒。

（3）地下水增加了岩体重量，可使下滑力增大。

．

（4）在寒冷地区，渗入裂隙中的水结冰，产生膨胀压力，促使岩体破坏倾倒。

（5）地下水产生浮托力，使岩体有效重量减轻，稳定性下降。

（二）不稳定边坡的防治措施

l.防渗和排水

一般是在滑坡体外围布置截水沟槽，以截断流至滑坡体上的水流。

大的滑坡体尚应在其上部部位布置一些排水沟，同时要整平坡面，防止有积水的坑洼，以利于降水迅速排走。

针对已渗入滑坡体的水，通常是采用地下排水廊道，利用它可截住渗透的水流或将滑坡体中的积水排出滑坡体以外。

另外也有采用钻孔排水的方法，即利用若干个垂直钻孔，打穿滑坡体下部的不透水层，将滑坡体中的水流到其下伏的另一个透水性较强的岩层中去。

2．削坡

削坡是将陡倾的边坡上部的岩体挖除，一部分使边坡变缓，同时也可使滑体重量减轻，以达到稳定的目的。

削减下来的土石，可填在坡脚，起反压作用，更有利于稳定。

采用这种方法时，要注意滑动面的位置，否则不仅效果不显著，甚至更会促使岩体不稳。

3．支挡建筑

支挡建筑主要是在不稳定岩体的下部修建挡墙或支撑墙（或墩）。

材料用混凝土、钢筋混凝土或砌石。

支挡建筑物的基础要砌置在滑动面以下。

若在挡墙后增加排水措施，效果更好。

支撑断面示意图

1—支撑；2—不稳定岩体

4．锚固措施

锚固措施，有锚杆（或锚索）和混凝土锚固桩两种类型，其原理都是提高岩体抗滑（或抗倾倒）能力。

预应力锚索或锚杆

适用于加固岩体边坡和不稳定岩块。

锚固桩（或称抗滑桩）

适用于浅层或中厚层的滑坡体滑动。

它是在滑坡体的中、下部开挖竖井或大口径钻孔，然后浇灌钢筋混凝土。

垂直于滑动方向布置一排或两排，桩径通常为l～3m，深度一般要求滑动面以下桩长占全桩长的1／4—1／3。

“抗滑桩+冠梁+锚索”的治理措施图示

`除上遂几项较多采用的防治措施外，还可采用喷混凝土护面、注浆及改善滑动带土石的力学性质等措施。

在进行边坡防治处理时，如数种措施同时采用，效果更为显著。

（三）地下工程围岩的稳定性

1．地下工程位置选择的影响因素

（1）地形条件

在地形上要求山体完整，地下工程周围包括洞顶及傍山侧应有足够的山体厚度

（2）岩性条件

①一般在坚硬完整岩层中开挖，围岩稳定、进度快、造价低。

②在软弱、破碎、松散岩层中开挖，顶板易坍塌，边墙及底板易产生鼓胀挤出变形等事故，且需边开挖边支护或超前支护，进而影响工程造价和工期。

③一般而言，岩浆岩、厚层坚硬的沉积岩及变质岩，围岩的稳定性好，适于修建大型的地下工程。

④凝灰岩、黏土岩、页岩、胶结不好的砂砾岩、千枚岩及某些片岩，稳定性差，不宜建大型地下工程。

⑤松散及破碎的岩石稳定性极差，选址时应尽量避开。

（3）地质构造条件。

①褶皱的影响。

原则上应避开褶皱核部，若必须在褶皱岩层．地段修建地下工程，可以将地下工程放在褶皱的两侧。

②断裂的影响。

应避免地下工程轴线沿断层带布置。

而地下工程轴线垂直或近于垂直断裂带，所需穿越的不稳定地段较短，但也可能产生塌方。

因此，在选址时应尽量避开大断层。

③岩层产状的影响。

在水平岩层中布置地下工程时，应尽量使地下工程位于均质厚层的坚硬岩层中。

④若地下工程必须切穿软硬不同的岩层组合时，应将坚硬岩层作为顶板，避免将软弱岩层或软弱夹层置于顶部，后者易于造成顶板悬垂或坍塌。

⑤软弱岩层位于地下工程两侧或底部也不利，容易引起边墙或底板鼓胀变形或被挤出。

（4）地下水

在选址时最好选在地下水位以上的干燥岩体内，或地下水量不大、无高压含水层的岩体内。

（5）地应力

初始应力状态是决定围岩应力重分布的主要因素。

2．围岩的工程地质分析

（1）围岩稳定性分析。

围岩在压应力、拉应力作用下能否破坏，一般可采用如下判据：

一是围岩的抗压强度和抗拉强度是否适应围岩应力；二是围岩的抗剪强度是否适应围岩的剪应力。

由于岩体变形与破坏的形式多种多样，主要有五种：

①脆性破裂，经常产生于高地应力地区

②块体滑移，是块状结构围岩常见的破坏形式，常以结构面交汇切割组合成不同形状的块体滑移、塌落等形式出现。

③岩层的弯曲折断，是层状围岩变形失稳的主要形式。

当岩层很薄或软硬相间时，顶板容易下沉弯曲折断。

在倾斜层状围岩中，当层间结合不良时，顺倾向一侧拱脚以上部分岩层易弯曲折断，逆倾向一侧边墙或顶拱易滑落掉块。

在陡倾或直立岩层中，因洞周的切向应力与边墙岩层近于平行，所以边墙容易凸邦弯曲。

④碎裂结构岩体在张力和振动力作用下容易松动、解脱，在洞顶则产生崩落，在边墙上则表现为滑塌或碎块的坍塌。

当结构面间夹泥时，往往会产生大规模的塌方，如不及时支护，将愈演愈烈，直至冒顶。

⑤一般强烈风化、强烈构造破碎或新近堆积的土体，在重力、围岩应力和地下水作用下常产生冒落及塑性变形。

常见的塑性变形和破坏形式有边墙挤入、底鼓及洞径收缩等。

（2）围岩的分类。

主要是鉴于围岩的稳定性对围岩进行分类，不同建设行业对围岩的分类尚不尽相同。

3．提高围岩稳定性的措施

目前，用以提高围岩稳定性的工程措施主要有传统的支护或衬砌和喷锚支护两大类。

（1）支护与衬砌。

（2）喷锚支护。

喷混凝土具备以下几方面的作用：

①能紧跟工作面，速度快，因而缩短了开挖与支护的间隔时间，及时地填补了围岩表面的裂缝和缺损，阻止裂隙切割的碎块脱落松动，使围岩的应力状态得到改善；

②由于有较高的喷射速度和压力，浆液能充填张开的裂隙，起着加固岩体的作用，提高了岩体的强度和整体性。

③喷层与围岩紧密结合，有较高的粘结力和抗剪强度，能在结合面上传递各种应力，可以起到承载拱的作用。

锚杆有楔缝式金属锚杆、钢丝绳砂浆锚杆、普通砂浆金属锚杆、预应力锚杆及木锚杆等，目前在大中型工程中，常用的是楔缝式金属锚杆和砂浆金属锚杆两种。

为了防止锚杆之间的碎块塌落，可采用喷层和钢丝网来配合。

（3）各类围岩的具体处理方法。

1）对于坚硬的整体围岩

喷混凝土的作用主要是防止围岩表面风化，消除开挖后表面的凹凸不平及防止个别岩块掉落

2）对于块状围岩

这一般而言，对于此类围岩，喷混凝土支护即可，但对于边墙部分岩块可能沿某一结构面出现滑动时，应该用锚杆加固。

3）对于层状围岩

对于此类围岩，应以锚杆为主要的支护手段。

通过锚杆将各层联结在一起，提高岩层的抗弯刚度，有效阻止各层之间的层间错动。

4）对于软弱围岩

相当于围岩分类中的Ⅳ类和V类围岩，一般强度低、成岩不牢固的软岩，破碎及强烈风化的岩石。

该类围岩在地下工程开挖后一般都不能自稳，所以必须立即喷射混凝土，有时还要加锚杆和钢筋网才能稳定围岩。

第四节工程地质对工程建设的影响

一、工程地质对建设工程选址的影响

工程地质对建设工程选址的影响，主要是各种地质缺陷对工程安全和工程技术经济的影响。

1、一般中小型建设工程的选址

一定范围内考虑地质构造和地层岩性形成的地质问题对工程的影响。

2、大型建设工程的选址

还要考虑区域地质构造和地质岩性形成的整体滑坡，地下水的性质、状态和活动对地基的危害。

3、特殊重要的工业、能源、国防、科技和教育等方面新建项目的工程选址

要高度重视地区的地震烈度，尽量避免在高烈度地区建设。

4、地下工程的选址

工程地质的影响要考虑区域稳定性的问题。

注意区域性深大断裂交汇、近期活动断层和现代构造运动较为强烈的地段。

注意避免工程走向与岩层走向交角太小甚至近乎平行的地质构造。

5、道路选线

道路选线尽量避开断层裂谷边坡，尤其是不稳定边坡；避开岩层倾向与坡面倾向一致的顺向坡，尤其是岩层倾角小于坡面倾角的顺向坡；

避免路线与主要裂隙发育方向平行，尤其是裂隙倾向与边坡倾向一致的；避免经过大型滑坡体、不稳定岩堆和泥石流地段及其下方

6、裂隙（裂缝）对工程选址的影响

裂隙（裂缝）的主要发育方向与建筑边坡走向平行的，边坡易发生坍塌。

裂隙（裂缝）的间距越小，密度越大，对岩体质量的影响越大．

7、断层对工程选址的影响

1）当路与断层走向平行，路基靠近断层破碎带时，由于开挖路基容易引起边坡发生大规模坍塌，直接影响施工和公路的正常使用。

2）当隧道轴线与断层走向平行时；应尽量避免与断层破碎带接触。

隧道横穿断层时，虽然只是个别段落受断层影响，但因地质及水文地质条件不良，必须预先考虑措施，保证施工安全。

二、工程地质对建筑结构的影响

（1）对建筑结构选型和建筑材料选择的影响。

例如，可以选用钢筋混凝土结构的，而要采用钢结构；可以选用砌体的，而要采用混凝土或钢筋混凝土。

（2）对基础选型和结构尺寸的影响。

采用片筏基础、箱形基础、加大基础的结构尺寸。

对较深松散地层有的要采用桩基础加固。

（3）对结构尺寸和钢筋配置的影响。

要加大承载和传力结构的尺寸，提高钢筋混凝土的配筋率。

（4）地震烈度对建筑结构和构造的影响。

工程所在区域的地震烈度越高，构造柱和圈梁等抗震结构的布置密度、断面尺寸和配筋率要相应增大。

三、工程地质对工程造价的影响

工程地质勘察作为一项基础性工作，对工程造价的影响可归结为三个方面：

一是选择工程地质条件有利的路线，对工程造价起着决定作用；

二是勘察资料的准确性直接影响工程造价；

三是由于对特殊不良工程地质问题认识不足导致的工程造价增加。

通常，存在着因施工过程才发现特殊不良地质的现象，这样，不但处治特殊不良地质的工程费用因施工技术条件相对困难而增加，而且造成的既成工程损失：

路基沉陷、边坡倒塌、桥梁破坏、陇道变形等也很棘手。

此外，特殊不良地质的处治是典型的岩土工程，包含着地质和土木工程的复合技术。