巖溶地基的處理

朱顯鎮(zhèn),張 萌

中南大學(xué)土木建筑學(xué)院,湖南長沙 410075

巖溶地基的處理

朱顯鎮(zhèn),張 萌

中南大學(xué)土木建筑學(xué)院,湖南長沙 410075

巖溶對工程建設(shè)的影響很大，通常由于巖溶的存在地基承載力不足，基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降，滑動及塌陷。因此，在工程建設(shè)中需要對其進(jìn)行防治處理。本文主要就有關(guān)巖溶地基的穩(wěn)定性和處理方法進(jìn)行了分析和探討。

巖溶；地基；穩(wěn)定性；處理方法

0 引言

我國巖溶分布廣泛，在廣東、廣西、云南、湖南等各省均有較大面積的分布。由于巖溶的地質(zhì)作用，巖溶地基存在溶洞、土洞、塌陷、溝等不良地質(zhì)現(xiàn)象。這些不良地質(zhì)現(xiàn)象常常引起巖溶地基地基承載力不足、不均勻沉降、地基滑動和塌陷等地基變形破壞。隨著越來越多的工程興建在巖溶地區(qū)，在工程建設(shè)中巖溶地基問題成為一個突出的問題。因此，加強(qiáng)巖溶地基穩(wěn)定性分析評價(jià)，采用合理、經(jīng)濟(jì)的地基處理措施，有著重大的技術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。

1 巖溶的概況及特征

巖溶是指可溶性巖層，如碳酸類巖層石灰?guī)r、白云巖 、硫酸類巖層和鹵素類巖層等受水的化學(xué)溶蝕和物理侵蝕作用而在巖體中形成洞穴、溝槽、空隙以及被切割成各種形態(tài)的巖體，或代表這一過程的物理地質(zhì)現(xiàn)象。其中以南斯拉夫與意大利接壤處的喀斯特地最為卓著，故在國際上又稱為喀斯特。

巖溶發(fā)育的基本條件：1）具有可溶性巖層；2）具蝕能力和流量足夠的水；3）地下水有下滲流動的途徑，其主要形態(tài)有溶洞、土洞、溶溝、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗及鐘乳石等。

2 巖溶地基的穩(wěn)定性評價(jià)

2.1 巖溶對地基穩(wěn)定性的影響

巖溶對地基的穩(wěn)定性的影響主要是引起地基承載力不足，使得地基產(chǎn)生不均勻沉降以及地基發(fā)生滑動和塌陷等變形破壞。具體情況有：

1）當(dāng)?shù)鼗饕芰臃秶鷥?nèi)有溶洞、暗河等地質(zhì)時，在附加荷載或振動下，溶洞頂板坍塌使地基突然下沉；

2）基礎(chǔ)埋置在基巖上，其附近有溶溝、豎向巖溶裂隙、落水洞等，有可能使基礎(chǔ)下巖層沿傾斜的軟弱結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生滑動；

3）溶洞、溶槽、石芽、漏斗等巖溶造成基巖面起伏較大，或者有軟土分布，使地基不均勻下沉；

4）基巖和上覆土層，由于巖溶地區(qū)較復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，易產(chǎn)生新的工程地質(zhì)問題，造成地基惡化。

2.2 影響巖溶對地基穩(wěn)定性的因素

影響巖溶地基穩(wěn)定性有很多，主要有巖石的性質(zhì)，巖石的構(gòu)造（斷裂、褶皺等），地下水的狀態(tài)，人為因素等。

1）巖石的性質(zhì)

當(dāng)巖石為高強(qiáng)度、厚層塊狀、質(zhì)純時，當(dāng)巖石的直向與溶洞、土洞的走向正交或斜交時，角度平緩，對地基穩(wěn)定性影響較小。

2）巖石的構(gòu)造

巖石的斷裂、褶皺對地基的穩(wěn)定性具有不利影響。當(dāng)可溶性巖石發(fā)生斷裂，在斷裂、裂隙處，地下水流易將物質(zhì)遷運(yùn)至別處，使土層不斷瓦解形成溶洞，最終導(dǎo)致上部覆蓋層失穩(wěn)；在縱向彎褶皺作用下，易在褶皺轉(zhuǎn)彎處形成空隙，與此同時，褶皺的核部易形成共軛節(jié)理和張節(jié)理，該處巖石間膠結(jié)較差，地下水活動也較頻繁，這些對于地基的穩(wěn)定是不利的。

3）地下水

地下水對巖溶地基的穩(wěn)定性具有重要影響。地下水位的波動，使覆蓋層反復(fù)飽和失水，其結(jié)果使覆蓋土層產(chǎn)生崩解、散體、剝落而向下遷移，形成土洞并向上擴(kuò)展，最終使上部覆蓋層整體發(fā)生失穩(wěn)。

4）人為因素

人類的頻繁活動，如人工爆破、人為大幅度降水，地上交通工具的加載或振動以及地下工程的施工等都將改變巖溶周邊應(yīng)力狀態(tài)，導(dǎo)致巖溶地基的失穩(wěn)。

3 巖溶地基的處理方法

巖溶地基處理應(yīng)根據(jù)溶洞、土洞等的位置、大小、埋深、圍巖穩(wěn)定性以及水文地質(zhì)條件等，因地制宜的進(jìn)行綜合處理。原則上要：1）對于重要建筑工物宜避開巖溶強(qiáng)烈發(fā)育區(qū)；2）當(dāng)?shù)鼗鶠橐兹軒r時，如含有石膏等，需要考慮未來溶蝕繼續(xù)作用的不利影響；3）對孔洞較小的巖溶洞隙宜采用鑲補(bǔ)、嵌塞、跨蓋等方法處理；4）對孔洞較大的巖溶洞隙宜采用梁板和拱等結(jié)構(gòu)跨越或采用漿砌塊石等堵塞措施；5）對規(guī)模較大的間隙可采用洞底支撐或調(diào)整柱距等方法；6）對于巖溶水的處理以疏導(dǎo)為主；7）對未經(jīng)有效處理的隱伏土洞地表塌陷影響范圍內(nèi)不應(yīng)作天然地基；8）對于樁（墩）基時，宜優(yōu)先采用大直徑的墩基或者嵌巖樁；

施工中常見的有挖填、灌填、樁基、跨蓋、地表水和地下水處理等方法。

1）挖填法適用于淺層溶洞、溶槽、溶溝等，施工時挖除巖溶形態(tài)中的軟弱充填物，然后以碎石、灰土或素混凝土等回填，以增強(qiáng)地基的強(qiáng)度和完整性，或者在壓縮性地基上鑿去局部突出的基巖，鋪蓋可壓縮的墊層(褥墊)，以調(diào)整地基的變形量；

2）灌填法適用于基礎(chǔ)下的較深溶洞埋深時。施工中通過鉆孔向洞內(nèi)灌注砂礫、水泥砂漿、混凝土等，以填堵溶洞；

3）樁基法適用于地基上修建重要建筑物，巖溶溶洞較深的情況。可采取沖孔樁、鉆孔樁、預(yù)應(yīng)力管樁、群樁等。施工時將樁直接打入至基巖持力層或鉆孔灌入混凝土樁，可承受較大的上部荷載；

4）跨蓋法適用于基礎(chǔ)下有溶洞、溶槽、漏斗、小型溶洞。施工時可采用鋼筋混凝土梁板跨越，或用剛性較大的平板基礎(chǔ)覆蓋，而不對其下地基進(jìn)行處理；

5）排導(dǎo)法：對建筑物地基內(nèi)或附近的地表水要做好防滲疏導(dǎo)工作，對于地下水可以采用排水隧洞、排水管道等進(jìn)行疏導(dǎo)。防止基礎(chǔ)地下水水位下降過多，以免地基承載力下降過多而發(fā)生失穩(wěn)變形破壞。

4 結(jié)論

巖溶地基由于其復(fù)雜性和多樣性，在施工選擇記法時需因地制宜，綜合利用各種方法。在探明地基情況的基礎(chǔ)上選擇最有效經(jīng)濟(jì)的方法。目前，對巖溶的研究雖然比較多，但由于它的復(fù)雜多樣性和困難性，在巖溶地基處理仍存在許多問題有待研究和探索。

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U416.1

A

1674-6708（2010）24-0171-02