岩溶地区重力式码头稳定性分析的探究

王春彭，张东婷，安宝祥

（建材广州地质工程勘察院，广东 广州 510403）

岩溶地区重力式码头稳定性分析的探究

王春彭，张东婷，安宝祥

（建材广州地质工程勘察院，广东 广州 510403）

岩溶地区溶洞发育形态各异，同时由于第四系覆盖层中土洞的存在，使得基岩稳定性差。当采用天然地基浅基础时，需要对其稳定性进行分析。本文以某水泥骨料建材专用码头为例，针对岩溶地区重力式码头稳定性相关问题进行探究，希望能够为日后岩溶地区重力式码头稳定性的相关课题完善及创新提供可行性思路及建议。

岩溶地区；稳定性；重力式码头

岩溶是水对可溶性岩石进行以化学溶蚀作用为主，流水冲蚀、潜蚀和崩塌等机械作用为辅的地质作用，以及由这些作用所产生的现象的总称。由于地表水和地下水溶蚀的作用，破坏了岩石的完整性，大幅度降低了岩石的稳定性及强度，威胁到建筑物的安全。岩溶地区同时存在有土洞，土洞是发育在可溶岩上覆土层中的空洞。其形成需有易被潜蚀的土层，其下有排泄、储存潜蚀物的岩溶通道。当地下水位在岩土交界面附近做频繁升降时，由于水对土层的潜蚀而形成土洞。溶洞和土洞的存在使得基岩稳定性降低，当采用天然地基浅基础时，天然地基承载力变差，需要对其稳定性进行分析。

1 岩溶地区工程概况

1.1 重力式码头的特点

重力式码头，即靠结构自身及其填料的重力保持稳定的码头。一般由墙身和胸墙、基础、墙后回填土、码头设备等组成。重力式码头建筑物的结构形式取决于墙身的结构及其施工方法。按照施工方法，可分为两大类，即干地现场砌筑或浇筑的结构和水下安装的预制结构。由胸墙、墙身、抛石基床、墙后回填等组成，靠建筑物自重、结构范围内的填料重量和地基强度保持稳定性。按墙身结构，又分为整体砌筑式、方块砌筑式、沉箱式和扶壁式。

重力式码头的特点：①岸壁用混凝土建成，坚闭耐久，一般不需要维修；②适用于岩石、砂质和坚硬粘土地基；③在砂石料易于取得的地区造价较便宜；④抛石基床需分层夯实整平，预制件吊放及潜水作业工作量较大。

1.2 工程概况

岩溶地区的特殊岩土如土洞、溶洞普遍存在，影响地基的稳定性，严重影响建筑物的安全。现以某水泥骨料建材专用码头为例探究岩溶地区重力式码头的稳定性。

该水泥建材生产企业码头位于广东省北江中下游，清远港区内。主要用来运输煤炭、散装水泥、袋装水泥、熟料、骨料、粉料。工程场地呈近长方形展布，码头建设规模为6个1 000吨级泊位，码头岸线全长480m。

2 岩土层分布特点及岩溶发育情况

2.1 岩土层分布特点

根据钻孔揭露，岩土层自上而下可分为4大层：人工填土层(Qml)、耕植土层(Qpd)、冲积层(Qal)、石蹬子组灰岩(C1sh)，现分述如下：

2.1.1 人工填土层(Qml)

1层素填土：灰色，松散，湿。主要成分为人工堆填的粉质粘土及碎石等，层厚0.40～3.30m，平均为1.60m；层面标高25.61～34.36m，平均为31.24m。

2.1.2 耕植土层(Qpd)

2层耕填土：灰褐、褐黄色，可塑，局部松散，湿。土质成分为粉质粘土，见植物根系，揭露厚度为0.50～0.90m，平均0.79m；层面标高27.78～33.74m，平均31.94m。

2.1.3 冲积层(Qal)

(1) 3-1层粉细砂：浅灰、浅黄色，松散，湿。主要成分为石英，分选性较好，粒径较均匀，层厚0.30～8.30m，平均为2.23m；层面标高21.37～35.01m，平均为29.76m；层顶埋深0.80～2.10m，平均为1.50m。

(2) 3-2层粉质粘土：浅黄、褐黄色，可塑。主要由粉粒和粘粒组成，稍有光泽，摇震反应中等，中等干强度，中等韧性，层厚0.50～7.80m，平均为3.09m；层面标高18.31～31.25m，平均为27.32m；层顶埋深1.50～10.40m，平均为5.02m。

(3) 3-3层中砂：浅灰、浅黄色，稍密—中密，湿。主要成分为石英，分选性较好，粒径较均匀，层厚0.50～7.80m，平均为3.09m；层面标高 18.31～31.25m，平均为27.32m；层顶埋深1.50～10.40m，平均为5.02m。

(4) 3-4层卵石：灰、灰黄色，稍密，局部中密，饱和，磨圆度一般，呈次圆状，粒径2～10cm。主要成分为石英及砂岩碎块，颗粒间充填物以粗砂、砾砂为主，局部含少量粘粒，充填物约占30%～65%，厚度为3.20～25.40m，平均厚度为11.18m；层顶埋深为13.61～30.75m，平均埋深为23.95m；层面标高为0.30～17.20m，平均标高为7.22m。

2.1.4 石蹬子组灰岩(C1sh)

4层微风化灰岩：灰白、灰—深灰色，微晶质结构，中厚层状构造，局部裂隙稍发育，岩芯以短—长柱状为主，少量呈块状，局部方解石细脉发育，岩质坚硬，RQD较好—很好，厚度为3.20～25.40m，平均厚度为11.18m；层顶埋深为13.61～30.75m，平均埋深为23.95m；层面标高为0.30～17.20m，平均标高为7.22m。

2.2 本场地岩溶发育情况

2.2.1 土洞

本次勘察场地内54个钻孔中，有2个钻孔揭露到土洞，见洞率为1.24%，钻探时稍施压钻具下落或钻具自落。根据岩溶地区土洞发育随机性较大的特点，表明场地内未施钻其他区域有土洞存在的可能性。土洞顶埋深16.00～18.20m，标高11.70～18.40m；土洞底埋深21.00～21.20m，标高8.90～13.20m；洞高2.80～5.20m，洞内充填软—流塑状粘性土。

2.2.2 岩溶

本次勘察场地内54个钻孔中，有33个钻孔揭露到溶洞，见洞率为61.11%。石灰岩地层由于风化和溶蚀作用，造成岩面起伏变化大，表层溶沟、溶槽、溶隙及溶洞等发育强烈，局部地段由于风化作用形成溶蚀深槽；下部岩层中发育溶洞，主要发育在岩面附近，有些呈串珠状分布。与岩面接触处，存在力学性质较差的呈软塑—流塑状软土，厚度不一，在进行桩基设计、施工时，应充分考虑其不利影响。溶洞顶埋深13.70～31.30m，标高-5.70～20.40m；溶洞底埋深15.40～36.60m，标高-11.00～18.70m；洞高0.40～6.00m，多为充填溶洞，溶洞内充填卵石及中细砂或为空洞。

3 场地稳定性评价及施工措施建议

3.1 稳定性评价

设计单位结合此项目及地区工作经验，同时考虑成本、地质环境及施工可行性等因素，最终方案采用重力式码头，+17.5m定为基床标高，以含粗砂的卵石为持力层，基槽承载力稳定性分析如下：

(1) 从整个岸线考虑，+17.5m位置位于不同的地质单元，存在卵石层、粉质粘土层、石灰岩层等。差异最明显位置大约K0+360位置，岸线K0+0～K0+360基槽为土层，K0+360～K0+480基槽为岩层。相同基础形式位于不同地质单元，对构筑物会产生不均匀沉降，影响建筑物的正常使用。

(2) K0+70～K0+110m，基槽位置勘察期间揭露有土洞，土洞主要存在于土层中，土洞顶板极易遭受破坏，使得承载力大大降低，影响建筑物安全。

(3) K0+0～K0+70m，K0+110～K0+360岸线虽然卵石埋藏深度较大，但下伏岩层揭露溶洞，次区段见洞率接近100%。此区段岩溶发育强烈，溶洞顶板稳定性会影响构筑物的安全。

(4) K0+360～K0+480岸线依据勘察资料揭露为基岩基槽，同时也存在浅层溶洞，见洞率较低。承载力远大于设计地基承载力特征值，在爆破炸礁过程中，薄层溶洞顶板破裂，溶洞进行填塞，地基稳定性较好。

3.2 施工措施及建议

(1) 针对K0+70～K0+110m岸线土洞问题，挖斗对勘察孔揭露有土洞位置，清除充填物，换填处理。

(2) K0+360～K0+480m岸线为岩质基床，爆破至设计基床标高，在土岩交界的位置，采取结构措施，预留沉降缝，减弱因不均匀沉降造成的拉裂纹。

(3) 对于K0+0～K0+70，K0+110～K0+360岸线卵石埋藏深度较大，但是下腹岩层揭露溶洞，由于是水下作业，溶洞填充，灌浆施工难度高，浆液流失严重。可适当增加基槽开挖深度，从而增大了抛石厚度，分层夯实抛石。

4 结语

综上所述，本课题结合某建材码头的工程实例，针对岩溶地区采取重力式码头方案的稳定性进行了分析，并提出了合理的处理措施。目前，经过长时间观测，该码头营运状态良好，希望能为以后岩溶地区重力式码头设计和施工提供参考。

[1]凌英显.重力式码头整体稳定性分析的探讨[J].工程勘察，1984 (12)：25-30.

[2]赵明华.桥梁基桩桩端溶洞顶板稳定性的模糊分析研究[J].岩石力学与工程学报，2015(8)：1377.

[3]丘勤宝.软基上建筑物的稳定性及地基极限强度的确定[J].水利学报，1963(4)：46.

The Stability Analysis of Gravity Wharf in Karst Region

WANG Chun-peng, ZHANG Dong-ting, AN Bao-xiang
(Guangzhou Geological Engineering Investigation Institute of Building Materials, Guangzhou 510403, China)

Karst caves develop in different forms, at the same time, the existence of soil holes of the quaternary overburden reduces rock stability. when adoptting the shallow foundation of natural foundation, we need to analyze its stability. In this paper, taking one cement aggregate building materials wharf as an example,we will explore relevant issues of the stability of gravity wharf. May it will provide suggestions and innovation feasibilities to related topics of the stability of the gravity wharf in karst region in the future.

karst region; stability; gravity wharf

P641.134

A

1007-9386(2016)04-0053-02

2016-11-23