一種淺埋型巖溶地區(qū)巖溶地面塌陷的充填方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于巖溶區(qū)淺埋溶洞地面塌陷的充填治理方法。該方法根據(jù)勘察找出的淺埋溶洞分布和發(fā)育情況，設(shè)計開挖覆土坡度，開挖后向溶洞充填礫石至洞口，填充的礫石直徑200mm～800mm，然后，在坡面鋪設(shè)土工布至地面并向外延伸長度不小于1.5倍的坑深，鋪設(shè)完成后，自洞口填充級配礫石至地面并分層夯實，在回填礫石的表層鋪設(shè)營養(yǎng)土并種植植被。避免了傳統(tǒng)充填方法的弊端，既保證了防塌陷、導(dǎo)水治理效果，又有一定的耐久性。工程實踐證明本發(fā)明的充填方法具有較好實用性，可用于巖溶地面塌陷的治理。本發(fā)明對環(huán)境保護具有較好效果，且材料易得、成本低廉。
【專利說明】
一種淺埋型巖溶地區(qū)巖溶地面塌陷的充填方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種巖溶地面塌陷的充填方法，特別是淺埋型巖溶地區(qū)地面塌陷坑的環(huán)保型充填處理方法，屬于地基處理技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]巖溶地面塌陷是指在巖溶地區(qū)，下部可溶巖層中的溶洞或上覆土層中的土洞，頂板失穩(wěn)產(chǎn)生塌落或沉陷的統(tǒng)稱。自20世紀50年代以來，由于工程活動的快速發(fā)展，巖溶塌陷地質(zhì)災(zāi)害也日趨頻繁。特別是近10年來我國城鎮(zhèn)化建設(shè)進程加快，對巖溶區(qū)水資源和土地資源的開發(fā)利用日益增強，巖溶地面塌陷發(fā)生的頻率、強度和危害也越來越大。因此，巖溶地面塌陷的治理問題一直是巖溶地區(qū)工程建設(shè)需要面對和解決的重要問題之一。淺埋型巖溶區(qū)地面塌陷是經(jīng)常出現(xiàn)的巖溶塌陷問題，現(xiàn)有技術(shù)對淺埋型巖溶區(qū)地面塌陷治理，一般采用素土、灰土、砂礫、碎石、混凝土材料充填法處理，但是都存在不足。其中素土、灰土的自穩(wěn)定性差，容易造成二次塌陷，只能作為輔助充填材料;混凝土充填效果好，但制造過程存在高能耗、高排放、高污染的問題，而且混凝土填充物改變了陷坑處地下水的流通路徑，造成其他處水位上漲，又形成新的塌陷;砂礫、碎石等材料易于獲取，充填效果較好，但是存在由于材料礫徑和級配選擇不當，導(dǎo)致細顆?；蛲翆颖粵_刷造成二次塌陷問題，目前，在充填礫石級配設(shè)計方面尚無指導(dǎo)依據(jù)，也未見巖溶地面塌陷充填法的文獻報道。為此，尋找一種既能保證回填材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，又能防治滲水沖刷的有效充填施工方法，成為地基處理領(lǐng)域共同關(guān)注的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種淺埋型巖溶地區(qū)巖溶地面塌陷的充填方法，解決了目前常用的巖溶填充治理方法中，由于填充料問題導(dǎo)致的地下水通道堵塞或側(cè)壁沖刷導(dǎo)致繼續(xù)塌陷的技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是這樣的。一種淺埋型巖溶地區(qū)巖溶地面塌陷的充填方法，包括以下步驟:
(1)充填礫石的選擇
選擇未風化的非可溶類巖礫、石塊，去除片狀礫石，充填材料先選取試樣進行室內(nèi)抗硫酸鹽侵蝕試驗，且經(jīng)過硫酸鹽侵蝕后其質(zhì)量減損比不能超過12%;
(2)充填級配礫石的級配設(shè)計充填礫石應(yīng)滿足以下級配要求:
最大粒徑不超過800mm，粒徑均勾分布于200mm?500mm的爍石占比不小于50%，粒徑小于等于50mm的爍石占比不超過10%;
(3)充填施工過程
第一步:查明巖溶土洞的分布和規(guī)模，并設(shè)計開挖放坡坡率；
第二步:將巖溶塌陷處按放坡坡率畫出開挖范圍，分級放坡開挖，直至土巖交界面，并保證基巖中的溶洞入口形狀為橢圓形，最大直徑尺寸為800?1200mm ；
第三步:向溶洞中充填粒徑為200mm?800mm的大塊爍石，回填至爍石的頂面略高于土巖交界面；
第四步:在開挖的斜坡上鋪設(shè)防滲土工布，要求土工布鋪至坡頂并有一定距離的外延，外延距離不小于土層厚度的1.5?2.0倍，且不小于5.0m; 土工布接縫采用熱焊連接。
[0005]第五步:充填滿足級配設(shè)計要求的石料，分層厚度400mm?600mm回填，并采用平板夯實器夯實，夯實時自中間向四周方向呈圓形夯實，回填至坡頂設(shè)計高程；
第六步:回填土頂面砌筑200mm?300mm厚漿砌鵝卵石防護，砂漿強度為Ml 5，厚度為200mmo
[0006]第七步:漿砌鵝卵石層以上充填第二步中的開挖棄土，直至原始地面，表層鋪設(shè)營養(yǎng)土200?300mm，并種植適合當?shù)丨h(huán)境的綠色植被。
[0007]本發(fā)明的基本原理為:
1、礫石級配要求是參照按反濾層原理并依據(jù)工程經(jīng)驗總結(jié)得出的；
2、溶洞中充填大塊礫石，之后再充填中小粒徑礫石的原理為:巖溶地
面塌陷機理分析表明，在地下水作用下，溶洞不斷擴大并擊穿溶洞頂板進而在第四系土層中形成土洞，土洞繼續(xù)擴大到達地面就形成塌陷。在這個過程中，第四系覆蓋層的土顆粒之所以能被水流帶走是因為溶洞與基巖存在的徑流通道相通的結(jié)果，因此為防止小粒徑的礫石被水帶入溶洞中的徑流通道而形成二次地面塌陷，故而有此設(shè)計。
[0008]3、土工布的設(shè)置是為了避免或減少環(huán)境中的水進入溶洞，防止陷坑周圍的土被水流帶入已治理好的陷坑和溶洞，造成溶洞二次坍塌或過水通道堵塞；
4、漿砌鵝卵石層是為了防止上層充填土發(fā)生潛蝕作用。
[0009]本發(fā)明取得的有益效果是:
本發(fā)明用于淺埋型巖溶土洞的治理，通過在充填礫石選擇、充填礫石級配設(shè)計、充填施工工法等方面提出具體要求，使得充填法設(shè)計更合理準確，更易達成治理目標，避免了傳統(tǒng)大概估計做法的弊端，既保證了治理效果，又有一定的耐久性。充填材料不選用混凝土，可減少水泥造成環(huán)境污染以及對周圍環(huán)境的不利影響，對環(huán)境保護具有積極意義，材料易得，工程成本較低。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的充填法示意圖。
[0011]圖中標號代表的含義是:
1、植被2、回填土 3、鵝卵石砌層4、第四系覆蓋層5、級配碎石6、土工布7、基巖。
【具體實施方式】
[0012]以下實施例用于說明本發(fā)明。
實施例
[0013]中國廣西某巖溶區(qū)治理項目，場地為典型的巖溶地貌，場地溶蝕侵蝕形成的凹槽，凹槽之間有突出分布的石牙，場地分布有溶蝕洼地，局部表層覆蓋紅粘土。由于場地基巖巖溶發(fā)育，對于項目的建(構(gòu))筑物都采用了粧基礎(chǔ)進行處理，但是廠區(qū)綠化區(qū)范圍內(nèi)，為了防止進一步塌陷，需對巖溶采取處理措施，使用本發(fā)明的方法進行充填處理。
[0014]利用本發(fā)明的巖溶塌陷充填工序為:
第一步:查明巖溶土洞的分布范圍和規(guī)模，并設(shè)計開挖放坡坡率為1:1。
[0015]第二步:在巖溶塌陷處按放坡坡率劃出開挖范圍，采用小型挖掘機按1:1的坡比，分級放坡開挖，開挖深度3.5米至土巖交界面，開挖基巖中的溶洞入口為近似圓形，最大直徑尺寸為I OOOmm ；
第三步:向溶洞中均勾充填200mm?800mm的卵石，粒徑均勾分布為:500mm?800mm所占比例25%，200mm?500mm的爍石占比例68%;大于粒徑小于等于50mm的爍石占比7%。使填充碎石呈錐形分布與溶洞內(nèi)，并適當壓實填充至溶洞孔口。
[0016]第四步:在開挖的坡體上鋪設(shè)土工布，土工布鋪設(shè)至開挖坡頂以上延伸5.3m，如圖1中標號6所示。土工布接縫采用熱焊連接。
[0017]第五步:將級配碎石分層回填，每層回填厚度500mm，并采用平板夯實器夯實。夯實時按從中間向四面的方向進行。級配碎石回填至高于坡頂300mm，并將其斷面堆填成為梯形。
[0018]第六步:頂面采用漿砌鵝卵石防護，砂漿強度為M15，厚度為200mm。如圖1中標號3所示。
[0019]第七步:在鵝卵石頂部回填素土，并采用平板夯實器夯實。回填土頂部覆蓋200mm厚營養(yǎng)土并噴薄綠化植被，如圖1中標號I。
[0020]通過上述處理，較好的解決了巖溶區(qū)溶洞的處理和環(huán)境綠化相協(xié)調(diào)的問題，取得很好的效果。
【主權(quán)項】
1.一種淺埋型巖溶地區(qū)巖溶地面塌陷的充填方法，其特征在于包括以下步驟: (1)充填礫石的選擇 選擇未風化的非可溶類巖礫、石塊，去除片狀礫石，充填材料先選取試樣進行室內(nèi)抗硫酸鹽侵蝕試驗，且經(jīng)過硫酸鹽侵蝕后其質(zhì)量減損比不能超過12%; (2)充填級配礫石的級配設(shè)計 充填礫石應(yīng)滿足以下級配要求: 最大粒徑不超過800mm，粒徑均勾分布于200mm?500mm的爍石占比不小于50%，粒徑小于等于50mm的爍石占比不超過10%; (3)充填施工過程 第一步:查明巖溶土洞的分布和規(guī)模，并設(shè)計開挖放坡坡率； 第二步:將巖溶塌陷處按放坡坡率畫出開挖范圍，分級放坡開挖，直至土巖交界面，并保證基巖中的溶洞入口形狀為橢圓形，最大直徑尺寸為800?1200mm ； 第三步:向溶洞中充填粒徑為200mm?800mm的大塊爍石，回填至爍石的頂面略高于土巖交界面； 第四步:在開挖的斜坡上鋪設(shè)防滲土工布，要求土工布鋪至坡頂并有一定距離的外延，外延距離不小于土層厚度的1.5?2.0倍，且不小于5.0m; 土工布接縫采用熱焊連接； 第五步:充填滿足級配設(shè)計要求的石料，分層厚度400mm?600mm回填，并采用平板窮實器夯實，夯實時自中間向四周方向呈圓形夯實，回填至坡頂設(shè)計高程； 第六步:回填土頂面砌筑200mm?300mm厚漿砌鵝卵石防護，砂漿強度為Ml5，厚度為200mm； 第七步:漿砌鵝卵石層以上充填第二步中的開挖棄土，直至原始地面，表層鋪設(shè)營養(yǎng)土200?300mm，并種植適合當?shù)丨h(huán)境的綠色植被。
【文檔編號】E02D17/18GK106013178SQ201610354147
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】聶慶科, 梁書奇, 王英輝, 賈向新, 田鵬程, 李建鵬
【申請人】河北建設(shè)勘察研究院有限公司