淺析巖溶塌陷的治理措施

左巖巖 李金娜 溫 京

(1.張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系，河北張家口075000;2.張家口市宣化宏昌建筑裝飾有限公司)

巖溶塌陷是覆蓋層巖溶發(fā)育區(qū)的主要地質(zhì)災(zāi)害，50年代以來，由于人類經(jīng)濟(jì)－工程活動誘發(fā)的巖溶塌陷數(shù)不勝數(shù)［1］;巖溶塌陷還充當(dāng)著人類破壞自然環(huán)境的“工具”，進(jìn)一步損害了生態(tài)環(huán)境的穩(wěn)定與平衡，造成了很多的資源、環(huán)境問題.巖溶塌陷坑的存在還造成了房屋的破壞，城市公共環(huán)境的破壞、土地耕地面積減少，巖溶塌陷所造成的低洼地勢使得土地資源退化、環(huán)境污染還有農(nóng)作物的減產(chǎn)，所以我們得采取多種措施避免塌陷危害或?qū)⑵湮：ΡM可能的減到最小.巖溶塌陷問題的綜合治理也包括很多方面，比如:合理的工程結(jié)構(gòu)和合理的抽排地下水方案;先期治理并加固場地和基礎(chǔ);治理地表水系，防滲以及改道防洪;及時處理井下突水;各種防治處理方法的合理使用等.比如說可以采取搬遷避讓、合理開采與利用地下水、綜合防治與治理地表水、避免在巖溶塌陷多發(fā)區(qū)堆加荷載、加強(qiáng)塌陷的地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查和監(jiān)控工作，建立科學(xué)的完善的災(zāi)害預(yù)警網(wǎng)絡(luò)、加大減災(zāi)防災(zāi)的宣傳力度等等方法加以預(yù)防，但是對于已經(jīng)發(fā)生巖溶塌陷我們必須采取合理的治理措施.

1 巖溶塌陷的預(yù)測

巖溶塌陷指的是在人為或自然因素作用下導(dǎo)致的巖溶洞隙上方的土體、巖體的變形破壞，并在地表形成塌陷洞(坑)的一種動力地質(zhì)作用和現(xiàn)象.我國是世界上巖溶塌陷發(fā)育最多的國家之一.就某特定地區(qū)會發(fā)生巖溶塌陷這一意義上說［2］，塌陷是可以預(yù)知的，但對塌陷具體發(fā)生的方式、時間、程度還不能確定.預(yù)測抽水和排水比較容易，另外一些起因的塌陷不容易預(yù)測，必須分析預(yù)測區(qū)地質(zhì)條件、調(diào)查場地塌陷現(xiàn)狀，進(jìn)而確定導(dǎo)致塌陷的主要機(jī)理和影響，采用定性或一定量的方法進(jìn)行預(yù)測.

目前，國內(nèi)較常用的方法是按地質(zhì)條件、塌陷現(xiàn)場調(diào)查預(yù)測和經(jīng)驗公式預(yù)測三種.

1)根據(jù)塌陷現(xiàn)場和周圍地質(zhì)條件調(diào)查進(jìn)行預(yù)測

2)進(jìn)行統(tǒng)計分析預(yù)測

3)進(jìn)行模型模擬分析預(yù)測

2 巖溶塌陷的治理措施

綜合治理巖溶塌陷問題包括許多方面，例如:合理的抽排地下水方案和工程結(jié)構(gòu);場地和基礎(chǔ)的先期治理和加固;地表水系的防滲及改道防洪;井下突水的及時處理;各種防治處理方法的合理使用等.我們可以采取以下幾種方法:

2.1 清除填堵法

這種方法經(jīng)常用來修補(bǔ)單個塌陷坑.它是在坑底喉道上部和基巖面以上填入塊石、然后依次回填碎石、砂和土壤，在近地表面的地方回填黏土夯實用以防止地表水的入滲.對于可能會影響到鐵路或重要建筑物的塌陷坑，我們一般采取在坑頂基巖或坑底上加設(shè)鋼筋混凝土板，其它部分別用混凝土、砌漿石塊，或者加注水汲漿的碎石填充.

2.2 跨越法

這種方法適用于塌陷坑或隱伏土洞較大、開挖回填有困難的情況，它是用橋梁跨越、地基板跨越、網(wǎng)絡(luò)梁跨越、鋼軌梁跨越、渡槽跨越、框架梁跨越和扣軌梁跨越等結(jié)構(gòu)物跨越塌陷坑洞，兩端支撐在可靠的巖或者土體上.

2.3 動力壓深夯實法

這種方法是把10到20噸的夯錘提升到某一特定高度，讓夯錘自由落下，利用重錘下落時產(chǎn)生的巨大沖擊波對土體進(jìn)行夯實、加固.是一種常用的地基處理方法.

2.4 灌漿法

這種方法是把碎料(砂、礦渣等)、水泥和速凝劑(水玻璃、氧化鈣)混合通過低壓灌注或高壓灌注式的方式經(jīng)鉆或巖溶洞口進(jìn)行注漿，把漿液注入到土層內(nèi)部，填充巖溶縫隙、強(qiáng)化土體內(nèi)部充填物、隔斷地下水通道、增加建筑物的地基承載力［3］.

2.5 深基礎(chǔ)法

對于某些深度比較大，跨越結(jié)構(gòu)沒有能力的土洞、塌陷，一般采用樁基礎(chǔ)(比如灌注樁、鋼樁或預(yù)應(yīng)力鋼混樁等)穿越巖溶洞穴和塌陷坑，把荷載傳到基巖上.

2.6 采用高壓旋噴加固

這種方法是通過高壓脈沖泵鉆桿底部的噴嘴向周圍土體重噴射化學(xué)溶液，土體結(jié)構(gòu)在高壓射流作用下破壞并與化學(xué)漿液融合、膠結(jié)硬化進(jìn)而使土體加固.

2.7 合理治理地表水

地表水向地下水的補(bǔ)給是造成的滲壓、導(dǎo)致巖溶塌陷的重要誘因.由于地下水位的不斷變化，巖溶空隙壓強(qiáng)發(fā)生變化，導(dǎo)致水庫水大量流失乃至失效，所以我們在探明地下巖溶分布的情況下，可以設(shè)置各種通氣裝置，平衡巖溶管道內(nèi)的壓力，消除壓強(qiáng)作用.

2.8 采用復(fù)合地基加固

因為在塌陷坑還沒有形成但是建筑物地基已經(jīng)沉陷或者已經(jīng)形成深度很小的地區(qū)，我們必須對建筑物采取復(fù)合地基加固，以確保建筑物的安全.復(fù)合地基加固首先是用靜壓樁或者樹根樁對建筑物沉降部分頂托處理，使由于沉陷造成的不均勻沉降變得比較均勻，之后再采用水泥土樁、攪拌樁等復(fù)合地基加固處理沉降區(qū)的地基，增大其承載力.

2.9 導(dǎo)管灌砂漿法

首先采用鉆探成孔或鋼管樁打入法將導(dǎo)砂管插入查明的土洞或溶洞，然后將滿足要求的建筑用砂均勻的通過導(dǎo)砂管灌進(jìn)洞內(nèi)，同時加水，直到灌注的建筑用砂滿至地表.最后把水泥素漿利用輔助導(dǎo)水管壓向沙層內(nèi)，直到注入的水泥漿沿導(dǎo)砂管和地表平齊為止，這個時候就算完成注漿，這種方法方法適用于治理隱伏的空腔型土洞和開口溶洞.

2.10 止水帷幕法 ［4］

它是沿著建筑物基礎(chǔ)周圍深至基巖面用深層高壓噴注樁、灌注樁、粉噴樁、攪拌樁等方法作一個封閉的止水帷幕，在基礎(chǔ)周邊建豎向抗?jié)B板墻，利用抗?jié)B板墻阻斷基底水和土體的聯(lián)系，該方法常用于處理巖溶塌陷高發(fā)區(qū)內(nèi)重要建筑物的地基.

但是，目前單一的治理措施往往達(dá)不到理想治理效果，這就需要我們在治理過程中因地制宜，采用多種方法進(jìn)行綜合治理.

［1］肖明貴.桂林市巖溶塌陷形成機(jī)制與危險性預(yù)測［D］.吉林大學(xué)，2005

［2］劉之葵.巖溶區(qū)溶洞及土洞對建筑地基影響的研究［D］.中南大學(xué)，2004

［3］楊宜章.巖溶和空區(qū)上方地基承載特性的研究［D］.中南大學(xué)，2007

［4］高祖純.巖溶地區(qū)高壓帷幕灌漿試驗研究［D］.四川大學(xué)，2003