巖溶發(fā)育區(qū)地基問(wèn)題及處理研究

宋寶來(lái) 王沙沙 余德濤

（龍巖學(xué)院資源工程學(xué)院，福建 龍巖 364000）

1 引言

工程建設(shè)過(guò)程中，若場(chǎng)地巖溶發(fā)育將會(huì)對(duì)施工安全、建筑物穩(wěn)定性造成極大威脅，進(jìn)行巖土工程地質(zhì)勘察在施工前尤為重要。本文在對(duì)巖溶的形成條件、發(fā)育規(guī)律及發(fā)育齡期分期進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，淺析巖溶地區(qū)常見(jiàn)的地基問(wèn)題，提出相應(yīng)的治理措施。

2 巖溶的形成條件、發(fā)育規(guī)律

巖溶的形成需要具備的條件：

（1）可溶解的物質(zhì)基礎(chǔ)，即為存在可溶性的巖石，如碳酸鹽類(lèi)巖石、鹵鹽類(lèi)巖石、硫酸鹽類(lèi)巖石等[1]；（2）含侵蝕性CO2的流動(dòng)的水體。

巖溶發(fā)育的一般性規(guī)律為：

（1）巖性是巖溶發(fā)育的先決條件：可溶性巖石的巖性、成層的條件以及巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造均對(duì)巖溶的發(fā)育規(guī)律及其溶蝕速度有著直接的影響。巖石結(jié)晶顆粒的大小及粗細(xì)程度也直接影響著巖溶發(fā)育的程度，通常粗大的粗亮晶較致密的泥粉晶易于被溶蝕。

（2）地下水是否具有侵蝕性以及侵蝕性的大小決定了巖溶的發(fā)育程度，通常處于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面之上的可溶性巖石均可被溶蝕。水量大小、水溫的高低、水力梯度、離子總硬度高低、水中CO2含量高低、其他侵蝕性有機(jī)酸的含量高低與巖溶發(fā)育的速度與強(qiáng)度基本成正比，并非都是均勻性和單向性的，溶蝕與析出是一個(gè)可逆的過(guò)程，各個(gè)因素均可相互制約。

（3）地質(zhì)構(gòu)造的發(fā)育情況（規(guī)模、疏密、破碎性開(kāi)啟性等）影響著巖溶發(fā)育的強(qiáng)度及整體格局。一般來(lái)說(shuō)，巖溶發(fā)育強(qiáng)度與巖溶區(qū)巖石的破碎程度、巖石的節(jié)理裂隙發(fā)育程度有著正比的關(guān)系，漏斗、落水洞、巖溶溶洞等巖溶形態(tài)常出現(xiàn)在巖溶區(qū)強(qiáng)烈發(fā)育的張開(kāi)性構(gòu)造處與不同巖性的巖石的接觸帶或不整合面，并且相連于大規(guī)模的地下伏流。巖溶和新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)也有關(guān)聯(lián)，新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得巖溶的發(fā)育速度加快，另外有些巖溶被新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)推至侵蝕的基準(zhǔn)面之下，而且還導(dǎo)致它的發(fā)育被延緩，并且保持當(dāng)前狀態(tài)，從而導(dǎo)致了地表以下一定范圍內(nèi)仍有較大深度廣度規(guī)模的巖溶現(xiàn)象[2]。

（4）巖溶的發(fā)育還受氣候因素尤其大氣降水的影響，在氣候潮濕并且降雨多的地區(qū)，地下水就能得到充足的補(bǔ)給，巖溶發(fā)育情況就較好，溶蝕速度也較快。

3 巖溶區(qū)地基常見(jiàn)問(wèn)題及主要處理方法

3.1 巖溶區(qū)地基常見(jiàn)問(wèn)題

由于不良地質(zhì)構(gòu)成，巖溶區(qū)的地基會(huì)發(fā)生承載力不足的情況，當(dāng)然，地基也會(huì)發(fā)生塌陷、滑動(dòng)或者變形的情況，也會(huì)引起不均勻沉降。基礎(chǔ)遇到地下水，導(dǎo)致突水、滲漏的問(wèn)題；基礎(chǔ)遇到溶洞、溶槽、溶溝的問(wèn)題；基礎(chǔ)下面埋有孤石、石芽以及基礎(chǔ)遇到土洞的問(wèn)題[3]。

3.2 溶洞處理方法

單層溶洞：溶洞所能承受的重量是有限的，單層溶洞在地基之下，必須對(duì)其進(jìn)行加固，采用填充或者夯實(shí)的手段對(duì)其進(jìn)行處理。當(dāng)存在不確定因素時(shí)，則應(yīng)該根據(jù)具體的情況進(jìn)行處理[4]。

重疊溶洞：在設(shè)計(jì)施工之前，應(yīng)規(guī)劃好設(shè)計(jì)布局，調(diào)整柱與柱之間的距離以達(dá)到避開(kāi)溶洞位置的目的，而且這種方法會(huì)比較經(jīng)濟(jì)。當(dāng)然，這種方法在一定程度上也會(huì)受到規(guī)劃所需的限制。如果受到具體規(guī)劃所制約的時(shí)候，可采用嵌巖灌注樁且樁長(zhǎng)必須穿過(guò)溶洞洞頂?shù)奶幚矸椒ǎ瑥亩_(dá)到治理的目的。

3.3 土洞處理方法

填墊法：有些土洞埋藏情況較為淺，土洞頂部的穩(wěn)定性比較好。這種情況下，可以用巖石物質(zhì)填埋在土洞的底部，采用巖石物質(zhì)較為接近天然的反慮構(gòu)造。

加固法：有些土洞埋藏情況較為深，實(shí)用填墊法不適合，此時(shí)應(yīng)采用密鉆灌漿的方法。所選用的材料可根據(jù)土洞的具體情況而定。

3.4 地下水作用下地基基礎(chǔ)滲漏與突水的處理

地基發(fā)生突水情況時(shí)的處理方法：地基突水，往往使基礎(chǔ)無(wú)法進(jìn)行施工，此時(shí)可以采用引流一般采的方法，讓地下水引流到基礎(chǔ)中心的排水溝中或者基礎(chǔ)外側(cè)的邊溝中。另一種方法就是用粘土直接對(duì)地下水進(jìn)行鋪蓋；利用粘土的性質(zhì)，可以堵住裂隙、落水洞、巖溶管道等；另外還可以堵住地下水，用建筑物進(jìn)行抵流；如果修建的建筑物位于當(dāng)?shù)氐乃畮?kù)旁或水壩的鄰近位置時(shí)，可把地下水直接引流至該水庫(kù)或水壩之中，讓它流到下游，從而保證工程的順利進(jìn)行。

以泉州惠安崇武輸變電站擬建場(chǎng)地為例，對(duì)項(xiàng)目前期的巖土工程進(jìn)行勘察，勘察發(fā)現(xiàn)場(chǎng)地灰?guī)r埋藏深度變化較大，巖溶發(fā)育程度較高，溶洞的高度大小不均一，溶洞中多以可塑狀的含角礫粉質(zhì)粘土及細(xì)砂充填為主，洞中的一些空間，溶洞形成和發(fā)育時(shí)間比較慢，并且埋藏的深度較高，充填物不容易被水沖蝕掉。因此，在打樁的時(shí)候應(yīng)考慮溶洞本身對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性及地基穩(wěn)定性的影響，采用樁基礎(chǔ)，樁基礎(chǔ)應(yīng)穿過(guò)溶洞和到達(dá)穩(wěn)定巖層。

擬建場(chǎng)地局部灰?guī)r面上土質(zhì)有變軟的現(xiàn)象，在地下水的作用下會(huì)發(fā)育成土洞，當(dāng)采用天然及復(fù)合地基時(shí)要考慮到土洞就場(chǎng)地穩(wěn)定性或者地基穩(wěn)定性而言，所帶來(lái)的影響。為此應(yīng)對(duì)土洞及發(fā)育成土洞的土層作注漿處理，若采用樁基礎(chǔ)，要使其穿過(guò)溶洞，并且使其達(dá)到穩(wěn)定巖層為止。通過(guò)灌注砼時(shí)樁身一并處理土洞、溶洞，并保證樁端底部有足夠的安全厚度。場(chǎng)地存在臨空面，采用樁基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)確保樁端全斷面進(jìn)入完整中風(fēng)化基巖不少于一倍樁徑，且荷載較大的柱位應(yīng)按群樁進(jìn)行設(shè)計(jì)，在樁基施工前，應(yīng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行處理，即進(jìn)行注漿。

3.5 地基基礎(chǔ)的選擇方法

在巖溶發(fā)育地區(qū)，地基的基礎(chǔ)選擇主要有沖孔灌注樁、鉆孔樁、預(yù)應(yīng)力管樁以及群樁。例如，沖孔灌注樁的優(yōu)點(diǎn)是適合于各種地層，樁長(zhǎng)、樁徑選擇范圍大，樁長(zhǎng)易控制，能克服振動(dòng)干擾、擠土效應(yīng)，單樁承載力高，穿透能力強(qiáng)，且對(duì)周?chē)ㄖ镉绊戄^小等。當(dāng)溶洞數(shù)量較多且單個(gè)洞體體積容量較小時(shí)，應(yīng)考慮用樁打穿多層洞頂?shù)奶幚矸椒ā６@孔樁適用于地表崎嶇不平、樁體質(zhì)量較大或地下有獨(dú)立巖石的情況，因?yàn)殂@孔樁可以穿成直徑比較大并且受力較為明顯的孔，可以輕易的讓獨(dú)立巖石被穿透；地面情況較為復(fù)雜的時(shí)候，以上所提及的方式并不適用，遇到巖溶上部覆蓋有一定厚度的砂質(zhì)層，對(duì)于此種復(fù)雜地質(zhì)狀況，想要高效快速解決問(wèn)題，可以選用群樁法，群樁法既簡(jiǎn)單又操作性強(qiáng)，能對(duì)復(fù)雜多變的巖溶進(jìn)行有效避開(kāi)，從而防止了對(duì)樁基的破壞。

4 結(jié)論

（1）溶洞的治理措施：?jiǎn)螌尤芏纯煽紤]對(duì)洞體進(jìn)行加固處理，重疊溶洞可考慮避開(kāi)溶洞位置或采用嵌巖灌注樁穿過(guò)溶洞洞頂?shù)奶幚矸椒?。土洞的治理措施有：填墊法和加固法。

（2）對(duì)于地基基礎(chǔ)處理的比選，沖孔灌注樁的優(yōu)點(diǎn)是適合于各種地層，樁長(zhǎng)、樁徑選擇范圍大，樁長(zhǎng)易控制，能克服振動(dòng)干擾、擠土效應(yīng)，單樁承載力高，穿透能力強(qiáng)，且對(duì)周?chē)ㄖ镉绊戄^小。在深層充分發(fā)育的巖溶中，要穿過(guò)獨(dú)立巖石或從縫隙中打穿，應(yīng)考慮鉆孔樁。對(duì)于復(fù)雜的地質(zhì)狀況應(yīng)用群樁法。