廣西巖溶區(qū)工程地質(zhì)災(zāi)害及場(chǎng)地處理1

楊仕升蒙 雷何 聲梁齊立

1）廣西壯族自治區(qū)地震局，南寧530022

2）廣西大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，南寧 530004

廣西巖溶區(qū)工程地質(zhì)災(zāi)害及場(chǎng)地處理1

楊仕升1，2）蒙 雷2）何 聲1）梁齊立2）

1）廣西壯族自治區(qū)地震局，南寧530022

2）廣西大學(xué) 土木建筑工程學(xué)院，南寧 530004

為減小巖溶區(qū)地質(zhì)災(zāi)害帶來(lái)的損失，以廣西巖溶區(qū)為例，分析了廣西巖溶地質(zhì)的分布特點(diǎn)，對(duì)廣西巖溶區(qū)的工程地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行研究分類，對(duì)巖溶區(qū)工程場(chǎng)地處理方法進(jìn)行研究，綜述了地表封閉防滲法、地面下加固處理法、結(jié)構(gòu)物跨越法三大方法的原理、實(shí)施效果和實(shí)用性。研究發(fā)現(xiàn)：由于降雨和地下巖石類別差異等因素，廣西的巖溶分布類型具有強(qiáng)烈的地域特性，形成了三大巖溶地貌特征；產(chǎn)生巖溶區(qū)地質(zhì)災(zāi)害最主要的誘因是地下水的變化，重要工程中定時(shí)定點(diǎn)監(jiān)控地下水變化十分重要；廣西的巖溶區(qū)溶洞和土洞塌陷主要是人為因素造成的。

巖溶 地質(zhì)災(zāi)害 場(chǎng)地處理

楊仕升，蒙雷，何聲，梁齊立，2015.廣西巖溶區(qū)工程地質(zhì)災(zāi)害及場(chǎng)地處理.震災(zāi)防御技術(shù)，10（4）：884—891. doi：10.11899/zzfy20150406

引言

我國(guó)是世界上巖溶發(fā)育最強(qiáng)烈的國(guó)家之一，巖溶地區(qū)的分布總面積已經(jīng)達(dá)到3.65×106km2，其中以廣西、貴州和云南東部地區(qū)發(fā)育最強(qiáng)烈，其次是湖北西部、四川東部、湖南西部、山東、山西等地，全國(guó)各個(gè)省區(qū)均有分布。改革開放以來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，土地資源的供應(yīng)日益緊張，在巖溶地區(qū)開展工程建設(shè)已不可避免。但由于巖溶的發(fā)育存在的問(wèn)題，對(duì)巖溶地區(qū)的工程結(jié)構(gòu)安全性產(chǎn)生了以下嚴(yán)重威脅：地下溶洞破壞了巖體的完整性；土洞的存在使場(chǎng)地復(fù)雜化；巖溶水動(dòng)力條件的變化，使其上部覆蓋土層產(chǎn)生沉陷；巖面石芽、溶溝叢生，參差不平整，增加了工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的難度。近期，巖溶區(qū)的溶洞和土洞坍塌給工程建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成的危害報(bào)道眾多。廣西作為巖溶分布大省，本文以廣西巖溶區(qū)研究為例，首先針對(duì)廣西巖溶地質(zhì)的分布特點(diǎn)進(jìn)行了分析歸納，并對(duì)不同地貌產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析；其后列舉了廣西巖溶區(qū)的工程地質(zhì)災(zāi)害實(shí)例，并對(duì)災(zāi)害類型進(jìn)行了分類和原因分析；最后對(duì)巖溶區(qū)工程場(chǎng)地的處理方法進(jìn)行了研究，總結(jié)出了地表封閉防滲法、地面下加固處理法、結(jié)構(gòu)物跨越法三大類，對(duì)各種方法的效果和實(shí)用性進(jìn)行了分析總結(jié)。

1 廣西巖溶地質(zhì)分布特點(diǎn)

廣西巖溶分布面積廣泛，約占全區(qū)總面積的41%，主要集中在桂西北、桂中、桂東北及桂西南等地區(qū)。根據(jù)覆蓋層特點(diǎn)，廣西的巖溶分為覆蓋型、裸露型和埋藏型三類。覆蓋型是指碳酸鹽巖之上直接覆蓋第四系陸相沉積物；裸露型是指可溶性巖石裸露地表，經(jīng)地表水溶蝕，機(jī)械侵蝕后形成的各種巖溶地貌，如溶溝、石芽、溶斗等；埋藏型是指可溶性巖石表面被非可溶物覆蓋。

覆蓋型巖溶主要分布在玉林、貴港等桂東南地區(qū)，這些地區(qū)基本被第四系陸相沉積物覆蓋，僅保留有少量的殘山、孤峰，可溶性巖石被蓋層中的CO2和滲透水溶蝕，形成豐富的地下巖溶形態(tài)。裸露型巖溶主要分布在桂林、柳州等桂東北地區(qū)，該地區(qū)可溶性巖石直接暴露于大氣中，被雨水和空氣中CO2溶蝕，形成絢麗的地面景觀。埋藏型巖溶主要分布于桂西北地區(qū)，該地區(qū)巖溶分布復(fù)雜，可溶性巖石上覆蓋有不易溶蝕的巖石，但局部地區(qū)有裸露型分布，較深處巖石溶洞發(fā)育強(qiáng)烈。

從廣西區(qū)域宏觀來(lái)看，巖溶地質(zhì)主要有三大類型（劉金榮等，2001）：

（1）峰林平原。以柳州、桂林為主要代表的巖溶峰林平原地貌，是廣西巖溶地貌類型最齊全的一個(gè)類型。該區(qū)的碳酸鹽中質(zhì)純灰?guī)r含量比桂西北、桂西南的高，因質(zhì)純灰?guī)r最易腐蝕，進(jìn)而導(dǎo)致質(zhì)純灰?guī)r含量高的地區(qū)巖石易裸露，加劇了該區(qū)巖溶的發(fā)育。同時(shí)該地區(qū)內(nèi)柳州峰林平原比桂林峰林平原石山要多，山峰高度也大，峰叢洼地也較桂林少，這些都表明柳州的巖溶發(fā)育和桂林的巖溶發(fā)育有差距。

（2）峰叢洼地。這類地貌主要分布于河池、都安、天等沿線的西部，與貴州部分地區(qū)巖溶地貌接近。該地區(qū)峰叢洼地發(fā)育強(qiáng)烈，主要與喜山地質(zhì)運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)烈上升有關(guān)，導(dǎo)致這里幾乎全部為峰叢洼地類型，只有少數(shù)分布有峰叢谷地。該區(qū)山峰相對(duì)高大，是熱帶地區(qū)峰叢洼地的典型分布區(qū)。

（3）巖溶平原。這類地貌主要分布于廣西東南部地區(qū)，該地區(qū)分布大片平原地貌，局部平原中分布有孤峰、殘山，可溶性巖石地層已被嚴(yán)重腐蝕，典型的峰林谷地、峰林平原、峰叢洼地已不復(fù)存在，取而代之分布的主要為第四紀(jì)陸相沉積物。同時(shí)該地區(qū)降雨量相對(duì)較大，這也大大加劇了蓋層下的巖溶發(fā)育。

2 廣西巖溶區(qū)工程地質(zhì)災(zāi)害

巖溶區(qū)工程地質(zhì)災(zāi)害包括：由自然因素或人為活動(dòng)引發(fā)的危害人民生命和財(cái)產(chǎn)安全的地面塌陷、地面沉降、巖體崩塌等與地質(zhì)災(zāi)害有關(guān)的災(zāi)害。

2.1 地質(zhì)災(zāi)害主要類型

巖溶區(qū)的工程地質(zhì)災(zāi)害主要是塌陷導(dǎo)致的災(zāi)害。從塌陷發(fā)生的位置分析可以分為土層塌陷和基巖塌陷。從塌陷的原因分析，塌陷可以分為自然塌陷和人為塌陷兩大類。

基巖塌陷是溶洞頂板破壞或失穩(wěn)導(dǎo)致垮塌的結(jié)果，規(guī)模大者會(huì)引起地面震動(dòng)，稱為陷落地震。導(dǎo)致這類塌陷的可能原因主要有幾個(gè)方面：一是自然條件下頂板安全厚度減少和巖石風(fēng)化強(qiáng)度降低；其次是溶洞上部荷載增加或爆炸作用。值得注意的是發(fā)生在地下水位以下的基巖塌陷有很強(qiáng)的次生災(zāi)害效應(yīng)，可能產(chǎn)生地表冒砂噴水、小震級(jí)大烈度地震、地裂縫等，甚至可能產(chǎn)生地表大面積的坍塌。產(chǎn)生該類災(zāi)害的主要原因是水下基巖坍塌時(shí)會(huì)產(chǎn)生水錘效應(yīng)，使溶洞空間壓力增大，對(duì)覆蓋層產(chǎn)生較大擠壓作用。

土層塌陷是上覆第四系陸相沉積物在地下水位往復(fù)上下變化作用下，沉積物沿巖溶管道向下移動(dòng)的結(jié)果。我國(guó)目前的巖溶塌陷絕大多數(shù)是土層塌陷。當(dāng)上部覆蓋層為粘性土?xí)r，由于其較強(qiáng)的粘聚力可形成頂板，該情況下可產(chǎn)生類似溶洞的土洞，地面坍塌是土洞坍塌后形成的結(jié)果。

2.2 廣西巖溶區(qū)地質(zhì)災(zāi)害實(shí)例及原因分析

廣西巖溶區(qū)工程地質(zhì)災(zāi)害既有基巖塌陷也有土層塌陷，其中大多數(shù)是由于地下水位變化導(dǎo)致的土層塌陷。廣西的巖溶塌陷主要分布在以柳州為中心，北起桂林，南至黎塘，東南到貴縣、玉林、桂平、靈山等淺層巖溶與土洞發(fā)育地區(qū)（朱真，2002）。巖溶區(qū)由溶洞塌陷對(duì)工程造成的安全事故的實(shí)例較多，陳國(guó)亮（2009）對(duì)巖溶區(qū)大量工程災(zāi)害進(jìn)行過(guò)分析。本文列舉廣西巖溶區(qū)溶洞塌陷對(duì)工程的影響，并對(duì)塌陷原因進(jìn)行分析。

2.2.1 由自然因素引起的塌陷

由于春季是廣西的雨季，降雨量大，地下水補(bǔ)給量大，冬季則是廣西的枯水季，導(dǎo)致巖石溶洞洞腔壓力變化大，對(duì)土洞內(nèi)部顆粒沖刷嚴(yán)重，更易產(chǎn)生溶洞和土洞的塌陷。例如黔桂線的金城江段路，龍江左岸臺(tái)地，河水位漲落時(shí)有發(fā)生，路堤邊坡下滑，路基時(shí)有塌陷，危及行車安全，塌陷點(diǎn)超過(guò)20個(gè)，究其根源是由于河流水位漲落引起的。湘桂線的屯里地段路基在1990年3月28日發(fā)生塌陷，原因是由于降水入滲的影響。桂中治旱項(xiàng)目施工過(guò)程中地下暗河、溶洞塌陷對(duì)治旱隧洞圍巖威脅較大，對(duì)工程建設(shè)產(chǎn)生影響，原因是由于地下暗河水流對(duì)可溶性巖石長(zhǎng)期沖刷，導(dǎo)致該區(qū)域巖溶發(fā)育強(qiáng)烈（韋貞景，2007）。

2.2.2 由人為因素引起的塌陷

人為抽取地下水是導(dǎo)致巖溶塌陷的重要原因，由于廣西雨季和枯水季地下水位變化加大，枯水季對(duì)地下水抽取量大，這些都產(chǎn)生了巖溶洞腔內(nèi)的壓力變化，更易產(chǎn)生溶洞頂板斷裂塌陷。例如柳州機(jī)務(wù)段在1982—1988年間抽水，導(dǎo)致深達(dá)35m的塌陷，場(chǎng)地開裂變形，塌陷點(diǎn)有16個(gè)，究其原因是人為過(guò)渡抽取地下水引起的（陳國(guó)亮，2009）。位于桂北融安縣的泗頂鉛鋅礦場(chǎng)，在1958—1981年的塌陷導(dǎo)致泗頂鄉(xiāng)遷移，農(nóng)田破壞，三次河水灌入淹井，土層厚度2—7m，塌陷點(diǎn)為559個(gè)，最大排水深度為90個(gè)，究其根源是由于礦場(chǎng)地下采空區(qū)面積大，古礦坑內(nèi)部充水多，加上附近河流水位變化大，這些都加劇了該地區(qū)巖溶的發(fā)育。

同時(shí)，水庫(kù)蓄水和引水渠輸水易引起巖溶塌陷，這類塌陷一般塌孔數(shù)量較少，強(qiáng)度較弱，形成的危害小。另外水庫(kù)水位變化較大時(shí)易形成塌陷，引水渠通過(guò)的巖溶場(chǎng)地也因水的滲透侵蝕易產(chǎn)生塌陷，馬山大壇引水渠就是該類塌陷（陳國(guó)亮，1983）。

2.2.3 地震引起的巖溶塌陷

巖溶區(qū)通常覆蓋有大大小小的溶洞、土洞，地震作用下極易造成地表塌陷，這是廣西巖溶區(qū)最為典型的地震地質(zhì)災(zāi)害之一。地震波導(dǎo)致巖溶塌陷的原因主要有兩方面（楊仕升等，2013）：首先，地震作為一種內(nèi)動(dòng)力地質(zhì)作用，其強(qiáng)大的地震波會(huì)引起巖土體破裂位移，破壞土層結(jié)構(gòu)，使處于臨界狀態(tài)或穩(wěn)定性不高的洞穴頂板承受附加力量而失去原有的平衡產(chǎn)生巖溶塌陷；其次，地震作為一種震動(dòng)荷載可引起地下水動(dòng)力變化，造成土體液化和觸變，使其松散，抗剪強(qiáng)度降低，誘發(fā)巖溶塌陷。如1936年靈山6?級(jí)地震（任鎮(zhèn)寰等，1996），有30多處發(fā)生地陷，形態(tài)近圓形、四周直立峭壁，陷落面積不大，一般在幾平方米至幾十平方米；1960年宜山5級(jí)地震（廣西地方志編篆委員會(huì)，1990），造成多處溶洞頂板破壞引起地陷，鄰近的都安縣也出現(xiàn)巖溶塌陷、地面下沉的現(xiàn)象。

3 巖溶區(qū)工程場(chǎng)地處理方法研究

巖溶地區(qū)的工程建設(shè)，若無(wú)法回避潛在的巖溶塌陷區(qū)，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)牡鼗幚?。許多學(xué)者針對(duì)巖溶地區(qū)場(chǎng)地處理進(jìn)行了研究，陳國(guó)亮（1983）根據(jù)我國(guó)鐵道路線在巖溶地區(qū)的長(zhǎng)期建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)總結(jié)了巖溶區(qū)地面塌陷機(jī)制，提出了20余種巖溶區(qū)的場(chǎng)地處理技術(shù)，并獲得實(shí)踐檢驗(yàn)。王紅（2005）和戴祖生等（2013）分別對(duì)壓漿法施工技術(shù)進(jìn)行了詳盡的說(shuō)明，探討了該方法的適用范圍，并指出該方法主要適用于中小型洞室。尹傳穩(wěn)（2007）對(duì)壓漿法和其他溶洞處理方法進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)效益比較，指出壓漿法具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。趙明華等（2003）采用鋼筋混凝土板對(duì)巖溶頂板進(jìn)行處理，加強(qiáng)了巖溶頂板的剛度，提高了溶洞的安全性，具有良好的借鑒意義。趙媛（2003）研究了強(qiáng)夯處理地基在高填土涵洞設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對(duì)山西丘陵區(qū)利用強(qiáng)夯法處理高填土涵洞的基坑對(duì)樁基溶洞采取注漿片石回填鋼護(hù)筒跟進(jìn)等處理措施，取得了良好的效果。

陳國(guó)亮（2009）綜合分析了大量的巖溶區(qū)工程場(chǎng)地處理實(shí)例，按照?qǐng)龅靥幚淼奈恢煤图庸淘磉M(jìn)行歸納分類。主要可分為地表封閉防滲法、地面下加固處理法、結(jié)構(gòu)物跨越法三大類，同時(shí)在三大類方法中又可以分為幾個(gè)小類。

3.1 地表封閉防滲法

地表封閉防滲法可以采取的措施較多，主要包括改善地表排水設(shè)施、水泥土封閉法和回填抹面等。改善地表排水設(shè)施主要適用于坑礦工程地表，該方法要求做到排水設(shè)施配套齊全，疏通排水，加固改道堵塞落水洞，從而防止積水減少地表水入滲。水泥土封閉法適用于工程場(chǎng)地及路塹地段，是用水泥和土混合鋪設(shè)厚0.6m于地面上，從而防止表水入滲增加表層強(qiáng)度?；靥钅娣ㄟm用于任何場(chǎng)地的一般深大塌陷，該方法堵塞洞穴，防止雨水入滲及陷穴擴(kuò)展，以大片石為佳其上水泥抹面。

3.2 地面下加固處理法

（1）恢復(fù)原地下水位法。通常在由于地下水位下降導(dǎo)致塌陷的地區(qū)（如治理昆明翠湖公園抽水塌陷），可采用坑道中堵水，停止抽水，人工回灌等。從而恢復(fù)地下水位，消除致塌條件，維持原始狀態(tài)，使地下水恢復(fù)動(dòng)力平衡。

（2）控制地下水位法。該方法適用于地下水位下降至基巖面后致塌的地區(qū)。通常是控制地下水位不驟然升降或大降深及不低于基巖面，可制約地下水的作用防止坍塌。如廣東江村雙崗水源地，將抽水降深由5.6m降至4m，流量由4000t/d減至2500t/d后，兩年未出現(xiàn)新塌陷（陳國(guó)亮，1983）。

（3）鉆孔充氣法。該方法適用于地下水位下降時(shí)能在密閉的巖溶腔或土洞內(nèi)形成真空負(fù)壓的地段。通常在查清隱伏巖溶腔的基礎(chǔ)上，打鉆于巖溶腔中，使內(nèi)外氣壓平衡，消除真空狀態(tài)，但巖溶腔不易查清，難度較大。如湖南鳳凰縣櫻桃坳水庫(kù)用150mm鋼管與地下巖溶通道相連，起到調(diào)節(jié)水氣壓減少塌陷的效果（陳國(guó)亮，2009）。

（4）壓漿法。壓漿法是指利用液壓、氣壓或電化學(xué)原理，通過(guò)壓漿管把漿液均勻地灌注到土層中，漿液以填充、滲透和擠密等方式，擠掉土顆粒間或巖石裂隙中的水分和空氣后占據(jù)其位置，經(jīng)人工控制一定時(shí)間后，漿液將原松散的土粒或裂隙膠結(jié)成一個(gè)整體，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)新、強(qiáng)度大、防水性能高和化學(xué)穩(wěn)定性良好的“結(jié)石體”。該方法既適用于巖溶場(chǎng)地也適用于非巖溶場(chǎng)地，是處理巖溶塌陷最主要的措施，該方法除大型的洞穴外均可使用，有建筑界限要求及運(yùn)營(yíng)線路基下需要斜孔壓漿，還適用于已查明的基巖洞穴。在處理巖溶洞穴的過(guò)程中，壓漿的壓力要較非巖溶場(chǎng)地增大，在填充溶洞空間的最后階段，不僅要保證溶洞洞室內(nèi)漿液填充，還要保證溶洞的各個(gè)連通管道內(nèi)充滿漿液。通過(guò)帷幕阻止地下水流，壓漿堵洞與固結(jié)上覆巖土體防止塌陷。該法還以基巖面附近淺層的洞穴為壓漿處理的對(duì)象，壓漿的有效半徑、漿液配比，所需壓力、各點(diǎn)應(yīng)作適當(dāng)試驗(yàn)，壓漿的效果取決于壓漿工藝與參數(shù)選擇。如湖南水口山鉛鋅礦、山東張馬屯采用壓漿帷幕防止塌陷取得了效果；南昆線于通車前鋪軌后，對(duì)可能發(fā)生巖溶塌陷的22段31km路基預(yù)加固壓漿效果顯著（陳國(guó)亮，2009）。

（5）強(qiáng)夯法。強(qiáng)夯法也稱為動(dòng)力固結(jié)法，是利用重錘夯擊預(yù)改良土層。針對(duì)非巖溶場(chǎng)地的強(qiáng)夯處理主要依據(jù)場(chǎng)地土體的類別和地下水的分布變化情況，選擇夯錘型號(hào)和設(shè)計(jì)夯擊遍數(shù)。針對(duì)覆蓋型大面積巖溶場(chǎng)地，強(qiáng)夯法是一種快速經(jīng)濟(jì)且處理效果較好的方法，對(duì)場(chǎng)地的處理強(qiáng)夯主要分兩個(gè)階段：第一階段是對(duì)巖溶場(chǎng)地的破壞階段，該過(guò)程通過(guò)重錘的強(qiáng)大動(dòng)力作用，使溶洞或土洞的上覆頂板被擊碎或發(fā)生失穩(wěn)坍塌；第二階段是對(duì)破壞了的巖溶洞室進(jìn)行加固，減小內(nèi)部空間，提高場(chǎng)地的承載能力。強(qiáng)夯可使土體的強(qiáng)度提高，密實(shí)度增加且壓縮量減小，從而盡量減少因地下水位變化形成的溶洞和土洞。夯擊遍數(shù)以1—8遍為宜，夯點(diǎn)距3m。金瑞玲等（2002）對(duì)該方法進(jìn)行了研究。該方法適用于場(chǎng)地較為平坦，覆土厚度不超過(guò)10m，且通有便道地段，新線基床及運(yùn)營(yíng)線路堤坡腳外側(cè)。它是利用重錘的沖擊力，強(qiáng)制破壞土洞，提高土體強(qiáng)度。

（6）旋噴樁法。該方法適用于道路路基及建筑物場(chǎng)地地基、具有充填物的洞穴地段，還可加固因塌陷導(dǎo)致建筑物變形的基底。該法是通過(guò)旋轉(zhuǎn)、提升高壓噴射漿液，劈裂土體，凝結(jié)成柱狀或定向噴射成板墻，既可固結(jié)周圍土體，增強(qiáng)承載力，還可起帷幕作用，阻水和阻止填充土不致擠出引起上覆土體塌陷，對(duì)松散松軟土體的旋噴效果優(yōu)于大塊石漂石及很密實(shí)的土體。在枝柳線祥秘隧道，貴昆線甘海子的工程實(shí)踐中運(yùn)用該法，效果優(yōu)于壓漿法（陳國(guó)亮，2009）。

3.3 結(jié)構(gòu)物跨越法

（1）設(shè)置橋型結(jié)構(gòu)。該方法適用于橋基能置于非塌陷的穩(wěn)定地基上，是運(yùn)用橋跨越較大陷穴或隱伏洞穴，同時(shí)必須保證橋基的穩(wěn)定。

（2）網(wǎng)格梁法。該方法適用于地形平坦、巖溶塌陷、難以預(yù)測(cè)陷穴位置的工程場(chǎng)地及新線或有拔道條件的舊線路堤與路塹。它是用鋼筋混凝土方格梁的整體結(jié)構(gòu)抗衡塌陷后形成的局部懸空和應(yīng)力集中，斷面尺寸根據(jù)預(yù)計(jì)最大陷穴直徑和最不利位置檢算，如為路堤則在網(wǎng)格梁上加蓋板防止填土下漏（陳國(guó)亮，2009）。

（3）渡槽法。該方法作為應(yīng)急措施引渡因塌陷斷流的河流，使用鋼板焊接成槽，跨越陷穴引渡河水，流量和跨度不能過(guò)大。

（4）扣軌梁法。該方法適用于運(yùn)營(yíng)線上的路堤或路塹發(fā)生塌陷時(shí)的應(yīng)急處理，用2—5根鋼軌上下顛倒捆扎成束，代替梁的作用，如用50kg鋼軌2—5根可跨越2.3—4.6m的陷穴（陳國(guó)亮，2009）。

3.4 三種處理方法評(píng)價(jià)分析

上述處理方法中，地表封閉防滲法適用于小型工程或是上部結(jié)構(gòu)作用荷載較小的情況，該方法抓住產(chǎn)生巖溶場(chǎng)地的根本原因水的影響，通過(guò)封閉地表來(lái)控制地下水位變化，防止溶洞和土洞繼續(xù)發(fā)育，應(yīng)用范圍廣泛，但難防止附近地下水位變化對(duì)該場(chǎng)地地下水的影響，有一定的局限性。地面下的加固處理方法從處理巖溶場(chǎng)地的核心問(wèn)題溶洞和土洞出發(fā)，通過(guò)向地下空洞壓入漿體（壓漿法）或破壞巖溶頂板（強(qiáng)夯法），減少或消除地下空洞的存在，從而保障上部工程結(jié)構(gòu)的安全，該方法適用性廣泛，處理效果良好，是處理巖溶場(chǎng)地的主要方法。結(jié)構(gòu)物跨越法基于跨越溶洞或土洞的思想來(lái)處理巖溶場(chǎng)地，設(shè)置橋梁的方法實(shí)用性良好，可以應(yīng)用于永久性工程，其他幾類結(jié)構(gòu)物跨越法主要應(yīng)用于臨時(shí)性工程，造價(jià)低廉臨時(shí)效果良好。

另外在上述處理方法中，地表封閉防滲法、控制水位法和強(qiáng)夯法較為簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)，但這些方法主要適用于工況較為簡(jiǎn)單的情況。隨著我國(guó)工程建設(shè)步伐的加快，遭遇復(fù)雜巖溶場(chǎng)地的情況會(huì)越來(lái)越多，壓漿法是較為經(jīng)濟(jì)合理的選擇，也是治理巖溶塌陷的主要措施。但當(dāng)巖溶場(chǎng)地較難探明具體情況時(shí)，采用壓漿法不一定能解決問(wèn)題，應(yīng)首先引進(jìn)先進(jìn)探測(cè)技術(shù)（如地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)技術(shù)）對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行勘察，并且采用多種處理方式相結(jié)合的方法。如壓漿法與結(jié)構(gòu)物跨越法相結(jié)合或地表封閉法和控制地下水位法相結(jié)合，也可對(duì)場(chǎng)地先進(jìn)行強(qiáng)夯然后再壓漿處理。對(duì)復(fù)雜深層溶洞應(yīng)綜合設(shè)計(jì)處理方案，對(duì)地下水位控制和地面下加固處理法以及結(jié)構(gòu)物跨越法進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，以減小巖溶災(zāi)害的影響。

地震引起的巖溶塌陷，容易引發(fā)山崩、滑坡及地裂縫等，往往成群成帶發(fā)生，相互誘發(fā)、相互轉(zhuǎn)化，形成災(zāi)害鏈。因此，對(duì)于位于地震帶的巖溶場(chǎng)地處理，最好采取避讓措施（如繞避）。在我國(guó)鐵路建設(shè)中，繞避區(qū)域性的巖溶危害實(shí)例頗多。在選擇線路方案與工程場(chǎng)址方案時(shí)，對(duì)位于地震帶上、巖溶又特別發(fā)育，技術(shù)難度大，經(jīng)濟(jì)不合理時(shí)，予以繞避。施工時(shí)，若遇到巨大洞穴或網(wǎng)狀洞穴應(yīng)采取局部繞避。

4 結(jié)語(yǔ)

巖溶區(qū)地質(zhì)災(zāi)害給工程建設(shè)造成巨大威脅，必須重視巖溶場(chǎng)地的危害性，了解巖溶場(chǎng)地的特殊性。本文探討了廣西巖溶區(qū)分布特點(diǎn)，總結(jié)了廣西巖溶區(qū)災(zāi)害類型，闡述了巖溶場(chǎng)地主要的處理方法。研究發(fā)現(xiàn)：

（1）廣西的巖溶分布特點(diǎn)具有強(qiáng)烈的區(qū)域性，覆蓋型巖溶主要分布在玉林、貴港等桂東南地區(qū)；埋藏型巖溶主要分布于桂西北地區(qū)；裸露型巖溶主要分布在桂林、柳州等地區(qū)。由于巖溶分布的復(fù)雜性，局部地區(qū)存在多種巖溶類型并存。不同種類的巖溶發(fā)育具有各自特點(diǎn)，加之降雨量的不同形成峰林平原、峰叢洼地和巖溶平原三種不同類型的地貌。

（2）巖溶區(qū)的工程地質(zhì)災(zāi)害既有人為因素引起的塌陷，也有自然因素引起的塌陷以及地震作用下引起的巖溶塌陷，其中廣西的巖溶塌陷主要是人為因素引起的。塌陷根源主要是地下水位變化，必須重視地下水位變化給巖溶場(chǎng)地的工程帶來(lái)的威脅，在巖溶區(qū)重要工程的場(chǎng)地必須嚴(yán)格控制地下水水位變化，盡量減少人為過(guò)渡抽取地下水，對(duì)地下水位應(yīng)做好定時(shí)定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，當(dāng)遭遇罕見(jiàn)降水時(shí)應(yīng)做好災(zāi)害防范工作。

（3）地表封閉防滲法、地面下加固處理法、結(jié)構(gòu)物跨越法三大處理技術(shù)是巖溶區(qū)場(chǎng)地處理的主要方法，每種方法都有其適用性。地表封閉防滲法適用于小型工程或者上部荷載不大的巖溶場(chǎng)地；地面下加固處理法適用范圍廣泛處理效果好，但壓漿法和強(qiáng)夯法施工時(shí)應(yīng)注意與非巖溶場(chǎng)地的差異；結(jié)構(gòu)物跨越法中除設(shè)置橋梁跨越巖溶場(chǎng)地，其他方法適用于臨時(shí)性結(jié)構(gòu)。

（4）巖溶場(chǎng)地應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)勘察，對(duì)淺層土洞和溶洞應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地處理，對(duì)深層溶洞應(yīng)進(jìn)行安全評(píng)估，對(duì)處在地震帶的工程巖溶場(chǎng)地必須進(jìn)行加固處理。同時(shí)對(duì)巖溶場(chǎng)地的定量評(píng)估研究應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)，針對(duì)溶洞大小、地下水變化情況、溶洞頂板厚度、巖溶場(chǎng)地巖石質(zhì)純灰?guī)r含量等重要變量應(yīng)建立評(píng)價(jià)函數(shù)，并制定權(quán)重因子，以便對(duì)巖溶場(chǎng)地安全性進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)估。

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Geological Hazards and Ground Handling for Engineering Site in the Guangxi Karst Area

Yang Shisheng1，2）， Meng Lei2）， He Sheng1）and Liang Qili2）

1） Earthquake Administration of Guangxi Zhuang Autonomous Region ， Nanning 530022， China
2） College of Civil and Architectural Engineering， Guangxi University， Nanning 530004， China

In this paper， we summarized the characteristics of geological distribution of karsts in Guangxi Province，and classified the engineering geology hazard in the Guangxi karst area into different catalogues. Taking Guangxi karst as the example， we therefore summarized the current methods of dealing with the karst area engineering site，such as the surface under the closed seepage control method， the ground reinforcement method， and the structure span method principle， effect and practicability. We found that due to factors such as rainfall and underground rock category differences， the Guangxi karst distribution type is with strong regional characteristics， and formed the three major types of karst landform. We concluded that the change of groundwater is the major reason responding for the main geological hazards in karst area. Therefore， it is very important to monitor changes of groundwater regularly. Finally， the results suggest that the karst cave and soil cave collapse in the Guangxi karst area is mainly caused by human activities.

Karst； Geological hazards； Ground handling

廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（桂科攻12426001-5）資助

2014-11-17

楊仕升，男，生于1960年。博士，教授級(jí)高級(jí)工程師。主要從事建設(shè)工程地震安全性評(píng)價(jià)和建筑結(jié)構(gòu)抗震研究。E-mail：yangss01@163.com

蒙雷，男，生于1989年。碩士研究生。主要從事建筑結(jié)構(gòu)抗震研究。E-mail：63172604@qq.com