王春彭，張東婷，安寶祥

（建材廣州地質工程勘察院，廣東 廣州 510403）

巖溶地區(qū)重力式碼頭穩(wěn)定性分析的探究

王春彭，張東婷，安寶祥

（建材廣州地質工程勘察院，廣東 廣州 510403）

巖溶地區(qū)溶洞發(fā)育形態(tài)各異，同時由于第四系覆蓋層中土洞的存在，使得基巖穩(wěn)定性差。當采用天然地基淺基礎時，需要對其穩(wěn)定性進行分析。本文以某水泥骨料建材專用碼頭為例，針對巖溶地區(qū)重力式碼頭穩(wěn)定性相關問題進行探究，希望能夠為日后巖溶地區(qū)重力式碼頭穩(wěn)定性的相關課題完善及創(chuàng)新提供可行性思路及建議。

巖溶地區(qū)；穩(wěn)定性；重力式碼頭

巖溶是水對可溶性巖石進行以化學溶蝕作用為主，流水沖蝕、潛蝕和崩塌等機械作用為輔的地質作用，以及由這些作用所產生的現(xiàn)象的總稱。由于地表水和地下水溶蝕的作用，破壞了巖石的完整性，大幅度降低了巖石的穩(wěn)定性及強度，威脅到建筑物的安全。巖溶地區(qū)同時存在有土洞，土洞是發(fā)育在可溶巖上覆土層中的空洞。其形成需有易被潛蝕的土層，其下有排泄、儲存潛蝕物的巖溶通道。當?shù)叵滤辉趲r土交界面附近做頻繁升降時，由于水對土層的潛蝕而形成土洞。溶洞和土洞的存在使得基巖穩(wěn)定性降低，當采用天然地基淺基礎時，天然地基承載力變差，需要對其穩(wěn)定性進行分析。

1 巖溶地區(qū)工程概況

1.1 重力式碼頭的特點

重力式碼頭，即靠結構自身及其填料的重力保持穩(wěn)定的碼頭。一般由墻身和胸墻、基礎、墻后回填土、碼頭設備等組成。重力式碼頭建筑物的結構形式取決于墻身的結構及其施工方法。按照施工方法，可分為兩大類，即干地現(xiàn)場砌筑或澆筑的結構和水下安裝的預制結構。由胸墻、墻身、拋石基床、墻后回填等組成，靠建筑物自重、結構范圍內的填料重量和地基強度保持穩(wěn)定性。按墻身結構，又分為整體砌筑式、方塊砌筑式、沉箱式和扶壁式。

重力式碼頭的特點：①岸壁用混凝土建成，堅閉耐久，一般不需要維修；②適用于巖石、砂質和堅硬粘土地基；③在砂石料易于取得的地區(qū)造價較便宜；④拋石基床需分層夯實整平，預制件吊放及潛水作業(yè)工作量較大。

1.2 工程概況

巖溶地區(qū)的特殊巖土如土洞、溶洞普遍存在，影響地基的穩(wěn)定性，嚴重影響建筑物的安全?，F(xiàn)以某水泥骨料建材專用碼頭為例探究巖溶地區(qū)重力式碼頭的穩(wěn)定性。

該水泥建材生產企業(yè)碼頭位于廣東省北江中下游，清遠港區(qū)內。主要用來運輸煤炭、散裝水泥、袋裝水泥、熟料、骨料、粉料。工程場地呈近長方形展布，碼頭建設規(guī)模為6個1 000噸級泊位，碼頭岸線全長480m。

2 巖土層分布特點及巖溶發(fā)育情況

2.1 巖土層分布特點

根據(jù)鉆孔揭露，巖土層自上而下可分為4大層：人工填土層(Qml)、耕植土層(Qpd)、沖積層(Qal)、石蹬子組灰?guī)r(C1sh)，現(xiàn)分述如下：

2.1.1 人工填土層(Qml)

1層素填土：灰色，松散，濕。主要成分為人工堆填的粉質粘土及碎石等，層厚0.40～3.30m，平均為1.60m；層面標高25.61～34.36m，平均為31.24m。

2.1.2 耕植土層(Qpd)

2層耕填土：灰褐、褐黃色，可塑，局部松散，濕。土質成分為粉質粘土，見植物根系，揭露厚度為0.50～0.90m，平均0.79m；層面標高27.78～33.74m，平均31.94m。

2.1.3 沖積層(Qal)

(1) 3-1層粉細砂：淺灰、淺黃色，松散，濕。主要成分為石英，分選性較好，粒徑較均勻，層厚0.30～8.30m，平均為2.23m；層面標高21.37～35.01m，平均為29.76m；層頂埋深0.80～2.10m，平均為1.50m。

(2) 3-2層粉質粘土：淺黃、褐黃色，可塑。主要由粉粒和粘粒組成，稍有光澤，搖震反應中等，中等干強度，中等韌性，層厚0.50～7.80m，平均為3.09m；層面標高18.31～31.25m，平均為27.32m；層頂埋深1.50～10.40m，平均為5.02m。

(3) 3-3層中砂：淺灰、淺黃色，稍密—中密，濕。主要成分為石英，分選性較好，粒徑較均勻，層厚0.50～7.80m，平均為3.09m；層面標高 18.31～31.25m，平均為27.32m；層頂埋深1.50～10.40m，平均為5.02m。

(4) 3-4層卵石：灰、灰黃色，稍密，局部中密，飽和，磨圓度一般，呈次圓狀，粒徑2～10cm。主要成分為石英及砂巖碎塊，顆粒間充填物以粗砂、礫砂為主，局部含少量粘粒，充填物約占30%～65%，厚度為3.20～25.40m，平均厚度為11.18m；層頂埋深為13.61～30.75m，平均埋深為23.95m；層面標高為0.30～17.20m，平均標高為7.22m。

2.1.4 石蹬子組灰?guī)r(C1sh)

4層微風化灰?guī)r：灰白、灰—深灰色，微晶質結構，中厚層狀構造，局部裂隙稍發(fā)育，巖芯以短—長柱狀為主，少量呈塊狀，局部方解石細脈發(fā)育，巖質堅硬，RQD較好—很好，厚度為3.20～25.40m，平均厚度為11.18m；層頂埋深為13.61～30.75m，平均埋深為23.95m；層面標高為0.30～17.20m，平均標高為7.22m。

2.2 本場地巖溶發(fā)育情況

2.2.1 土洞

本次勘察場地內54個鉆孔中，有2個鉆孔揭露到土洞，見洞率為1.24%，鉆探時稍施壓鉆具下落或鉆具自落。根據(jù)巖溶地區(qū)土洞發(fā)育隨機性較大的特點，表明場地內未施鉆其他區(qū)域有土洞存在的可能性。土洞頂埋深16.00～18.20m，標高11.70～18.40m；土洞底埋深21.00～21.20m，標高8.90～13.20m；洞高2.80～5.20m，洞內充填軟—流塑狀粘性土。

2.2.2 巖溶

本次勘察場地內54個鉆孔中，有33個鉆孔揭露到溶洞，見洞率為61.11%。石灰?guī)r地層由于風化和溶蝕作用，造成巖面起伏變化大，表層溶溝、溶槽、溶隙及溶洞等發(fā)育強烈，局部地段由于風化作用形成溶蝕深槽；下部巖層中發(fā)育溶洞，主要發(fā)育在巖面附近，有些呈串珠狀分布。與巖面接觸處，存在力學性質較差的呈軟塑—流塑狀軟土，厚度不一，在進行樁基設計、施工時，應充分考慮其不利影響。溶洞頂埋深13.70～31.30m，標高-5.70～20.40m；溶洞底埋深15.40～36.60m，標高-11.00～18.70m；洞高0.40～6.00m，多為充填溶洞，溶洞內充填卵石及中細砂或為空洞。

3 場地穩(wěn)定性評價及施工措施建議

3.1 穩(wěn)定性評價

設計單位結合此項目及地區(qū)工作經驗，同時考慮成本、地質環(huán)境及施工可行性等因素，最終方案采用重力式碼頭，+17.5m定為基床標高，以含粗砂的卵石為持力層，基槽承載力穩(wěn)定性分析如下：

(1) 從整個岸線考慮，+17.5m位置位于不同的地質單元，存在卵石層、粉質粘土層、石灰?guī)r層等。差異最明顯位置大約K0+360位置，岸線K0+0～K0+360基槽為土層，K0+360～K0+480基槽為巖層。相同基礎形式位于不同地質單元，對構筑物會產生不均勻沉降，影響建筑物的正常使用。

(2) K0+70～K0+110m，基槽位置勘察期間揭露有土洞，土洞主要存在于土層中，土洞頂板極易遭受破壞，使得承載力大大降低，影響建筑物安全。

(3) K0+0～K0+70m，K0+110～K0+360岸線雖然卵石埋藏深度較大，但下伏巖層揭露溶洞，次區(qū)段見洞率接近100%。此區(qū)段巖溶發(fā)育強烈，溶洞頂板穩(wěn)定性會影響構筑物的安全。

(4) K0+360～K0+480岸線依據(jù)勘察資料揭露為基巖基槽，同時也存在淺層溶洞，見洞率較低。承載力遠大于設計地基承載力特征值，在爆破炸礁過程中，薄層溶洞頂板破裂，溶洞進行填塞，地基穩(wěn)定性較好。

3.2 施工措施及建議

(1) 針對K0+70～K0+110m岸線土洞問題，挖斗對勘察孔揭露有土洞位置，清除充填物，換填處理。

(2) K0+360～K0+480m岸線為巖質基床，爆破至設計基床標高，在土巖交界的位置，采取結構措施，預留沉降縫，減弱因不均勻沉降造成的拉裂紋。

(3) 對于K0+0～K0+70，K0+110～K0+360岸線卵石埋藏深度較大，但是下腹巖層揭露溶洞，由于是水下作業(yè)，溶洞填充，灌漿施工難度高，漿液流失嚴重?？蛇m當增加基槽開挖深度，從而增大了拋石厚度，分層夯實拋石。

4 結語

綜上所述，本課題結合某建材碼頭的工程實例，針對巖溶地區(qū)采取重力式碼頭方案的穩(wěn)定性進行了分析，并提出了合理的處理措施。目前，經過長時間觀測，該碼頭營運狀態(tài)良好，希望能為以后巖溶地區(qū)重力式碼頭設計和施工提供參考。

[1]凌英顯.重力式碼頭整體穩(wěn)定性分析的探討[J].工程勘察，1984 (12)：25-30.

[2]趙明華.橋梁基樁樁端溶洞頂板穩(wěn)定性的模糊分析研究[J].巖石力學與工程學報，2015(8)：1377.

[3]丘勤寶.軟基上建筑物的穩(wěn)定性及地基極限強度的確定[J].水利學報，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