巖溶區(qū)的工程地質特征及地基處理方法

□杜 佳 黃 林

一、引言

我國是世界上巖溶發(fā)育最強烈的國家之一，巖溶地區(qū)的分布總面積已經(jīng)達到3.65×106km2，其中以廣西、貴州和云南東部地區(qū)發(fā)育最強烈，其次是湖北西部、四川東部、湖南西部、山東、山西等地，全國各個省區(qū)均有分布。改革開放以來，隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，土地資源的供應日益緊張，在巖溶地區(qū)開展工程建設已不可避免。但由于巖溶的發(fā)育，存在地下溶洞破壞巖體的完整性;土洞的存在使場地復雜化;巖溶水動力條件的變化，使其上部覆蓋土層產生沉陷;巖面石芽、溶溝叢生，參差不平整等問題，增加了工程基礎設計的難度，對巖溶地區(qū)的工程結構安全性產生重要威脅

二、巖溶區(qū)的地質特征

根據(jù)覆蓋層特點，巖溶主要分為覆蓋型、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松散堆積物;裸露型巖溶指可溶性巖石裸露地表，經(jīng)地表水溶蝕，機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。

塌陷是巖溶場地主要發(fā)生的地質災害，巖溶區(qū)的塌陷主要分為基巖塌陷和土層塌陷?；鶐r塌陷是溶洞頂板破壞或失穩(wěn)導致垮塌的結果，導致這類塌陷的原因主要是自然條件下頂板安全厚度減少和巖石風化強度降低，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的次生災害效應，可能產生地表冒砂噴水、小震級烈度地震、地裂縫等，甚至可能產生地表大面積的坍塌。土層塌陷是上覆第四系陸相沉積物在地下水位往復上下變化作用下，沉積物沿巖溶管道向下移動的結果。我國目前的巖溶塌陷絕大多數(shù)是土層塌陷。當上部覆蓋層為粘性土時，由于其較強的粘聚力可形成頂板，該情況下可產生類似溶洞的土洞，地面坍塌是土洞坍塌后形成的結果。

三、巖溶區(qū)地基處理的方法

(一)地基不均勻性的處理。對于巖溶區(qū)地基不均勻時，應從建筑、結構、基礎等方面做出相應的處理，保證建筑物工作年限內的安全性，具體措施如下:

1.建筑措施。建筑物體型宜簡單，平面及立面規(guī)則，避免平面和立面中形狀的突變，加強結構的總體剛度，增強結構抵御變形的能力。同時應控制建筑物的長寬比，長寬比過大，結構在地震過程中會產生過多的扭轉，對結構抗震不利。同時根據(jù)建筑的實際情況合理設置變形縫。

2.結構措施。結構宜采用輕質墻體，如填充墻采用輕型砌塊、多孔磚或者其他輕質墻;對于砌體結構應注重圈梁與構造柱的設置，圈梁對于提高砌體結構整體性有著重要作用。

3.基礎形式。由于巖溶區(qū)地質條件復雜，對于在巖溶區(qū)的建筑物而言，基礎的合理選擇至關重要，合理的基礎形式可以大大減小建筑物使用期間的變形。宜采用剛度較大的基礎形式，如條形基礎、筏板基礎、箱型基礎或者樁基礎，尤其是樁基礎，樁基礎不僅具有較高的承載力，同時樁基可以跨越表層條件較差的土，而深入深部較好的土，也起到了地基處理的目的。

(二)土洞的處理。由于土洞具有埋深淺、分布密集、發(fā)育速度快和頂板強度低的特點，所以對建筑而言，土洞的危險性極大。有時候建筑物施工初期并沒有土洞，但當建筑物施工過程中需要施工降水時，則會誘發(fā)土洞產生，使地面產生塌陷，影響建筑的使用。所以，對于土洞必須采取一些工程措施，避免這種危害的產生。

1.地表水形成的土洞。當遇到排水條件差、水流集中向下滲流等情況，則會促使土洞的形成。所以對于可能出現(xiàn)土洞的地區(qū)，應做好排水、疏水和截流等措施，阻止土洞的形成。對已經(jīng)形成的土洞，可采用填挖配合梁板跨越處理。

2.地下水形成的土洞。當有厚度較大的較松軟的土時，而此時地下水位比較高，則會因為地下水位的變化而形成土洞，此時如果將厚度較大的松軟土全部處理掉存在困難，可采用拋石夯實的方法，同時在其上做一層反濾層。由于殘留土的變形及地下水的活動，處理后可再發(fā)生，故其上還需做梁板。

(三)溶洞的處理。溶洞處理之前應先對場地進行簡單的勘測，了解溶洞的分布、規(guī)模的大小以及是否連通等等，查明強風化層的厚度以及溶洞頂板厚度的大小。處理時應結合建筑物荷載的大小和超前鉆孔等情況進行設計。當鉆孔下無溶洞時，處理地基時可采用人工挖孔樁，且樁體進入穩(wěn)定巖層的深度不小于半米，當鉆孔下有溶洞存在，處理地基應采用大直徑?jīng)_孔灌注樁，并且要求樁體應跨越溶洞，進入深部穩(wěn)定巖層，且進入巖層的深度不應小于一倍樁徑。由于沖孔灌注樁無需抽取地下水，可以避免由于抽水而造成的地面塌陷，可減小對周圍建筑物的影響，但施工時需注意，澆筑混凝土時應采用泥漿護壁，且水下澆注。對于人工挖孔樁，由于需抽取地下水，故對場地以及周邊建筑造成一定的影響，施工中應注意各個環(huán)節(jié)的施工順序，并且做好周圍建筑的監(jiān)測工作，遇到變形過大時，應及時處理。

四、結語

在巖溶地區(qū)首先要了解巖溶的發(fā)育情況、分布狀況和穩(wěn)定程度，查明溶洞、暗河、陷穴的界限以及場地內有無出現(xiàn)涌水、淹沒的可能性，以便作為評價場地的參考以及為地基處理提供合理的設計條件。

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