深圳龍崗某小區隱伏巖溶、土洞的探測及處理

李積宏

（深圳華力工程有限公司，廣東 深圳518000）

1 引言

深圳市龍崗區屬隱伏巖溶、土洞發育區，近年來隨著該區經濟建設的發展，城市化進程加快，在人類工程活動與自然地質營力聯合作用下，已發生多起巖溶地質塌陷事件，對工程建設和人民生命財產安全造成了嚴重的危害，因此巖溶、土洞塌陷已成為該區主要的地質環境問題。深圳市某小區位于深圳龍崗中心城，在黃閣北路以東、平安路以西。在勘察期間發現該小區某棟高層建筑的場地存在于隱伏巖溶、土洞，為了建筑場地的安全，經過各方論證，對該場地的巖溶、土洞進行了處理后，建議建筑選用復合地基。

2 工程地質條件

該場地地處龍崗黃閣坑附近，場地內分布的地層為人工填土層（Qml）、第四系沖洪積層（Qal＋pl）、殘積層（Qel）；基巖為下侏羅系金雞組（J1）含礫泥質砂巖及石炭系測水組（C1）石灰巖，兩種地層呈不整合接觸關系；

（1）人工填土層（Qml）屬素填土主要由粘性土組成，不均勻的混有礫石及少量生活垃圾。厚0.50～4.00m。

（2）第四系沖洪積層（Qal＋pl）系第四紀晚更新世及以前形成的老土層，以粉質粘土為主，局部夾卵石及細砂混粉質粘土，厚度為2.00～8.00m。

（3）第四系殘積層（Qel）主要由下侏羅系金雞組（J1）含礫泥質砂巖及砂礫巖風化殘積而成。由于母巖的成分復雜，因此殘積土的組成、結構和性質差異甚大。殘積層可分為粉質粘土、礫石混粉質粘土、含礫粉質粘土3個亞層，各亞層在場地多呈不連續分布，厚度分布不穩定。該殘積層層厚8.00～30.0m。

第四系殘積層中發育土洞，取得的芯樣呈紅褐、灰褐色，含碎石及角礫，呈軟塑——流塑狀態。

（4）下侏羅系金雞組（J1）含礫泥質砂巖為早侏?羅紀陸相碎屑巖沉積建造，屬軟質巖石。其顏色和組成物質復雜，各種巖性多呈夾層分布。本次勘察揭露強風化含礫泥質砂巖。

（5）下石炭系測水段石灰巖屬可溶巖類，隱晶結構，節理發育，沿節理充填少量方解石脈。該層基巖面起伏很大，頂板高程介于－1.96～18.31m；該層發育溶洞，洞內充填物為粘土，紅褐、灰褐、灰黑色，含角礫及碎石，呈軟塑——流塑狀態。

3 隱伏巖溶土洞的探測

因該場地土洞、溶洞特別發育，土洞、溶洞埋深較大，后經過各方專家討論，最后確定采用超前鉆探查、淺層地震、瑞雷面波、電測深、電磁波透視、鉆探驗證等方法對場地的土洞、溶洞進行了探測，

經過各種方法的相互補充和互相驗證，查明了場地的土洞和溶洞的發育情況，場地內有兩條溶槽：1號溶漕沿北東——南西方向延伸，寬約6～20m，巖石溶蝕深度約20～40m，最深達48m，兩翼巖壁陡峭，溶洞、開口溶洞和溶蝕裂隙發育；2號溶槽位于東部，2號溶槽沿北西——南東方向延伸，規模相對較小，寬約2～8m，溝底距地面約48～53m，溶蝕深度約20～28m，在北西端與1號溶槽交匯。1號、2號溶洞的平面分布見圖1。上述兩條溶槽是巖溶地區長期侵蝕、溶蝕的產物，既是巖溶裂隙水集中徑流的通道，也是溶蝕裂隙、溶洞及土洞強烈發育的場所。

場地內土洞則主要沿1號溶槽和2號溶槽周邊發育，土洞高度一般為1.3～22.6m。大部分土洞內充填有軟塑——流塑狀態的粘性土及碎石角礫，同時也存在一定數量的空洞。該場地為深圳龍崗區首次采用物探技術最先進、方法最全面的對巖溶和土洞進行探測的場地，成果也得到了各方專家的肯定。

圖1 溶洞、溶槽的分布

4 地基的處理及檢測

4.1 方案的選擇

本場地屬于古巖溶洼地發育的覆蓋巖溶區，可溶巖埋藏較深，其頂面起伏變化劇烈，基巖隆起與場地中部的洼地過渡段巖面變化劇烈，在溶槽兩翼形成陡壁，且溶溝、溶槽發育并多處形成鷹嘴巖，場地土洞沿溶槽發育，局部厚度可達20多m，針對該場地工程地質條件，有以下幾個方案可供選擇。

（1）旋噴樁加固方案。對土洞中的殘留土體進行加固，同時旋噴注漿對土洞的空洞進行填充，該方案造價大，工期長，施工難度大。

（2）袖閥管注漿。采用袖閥管注漿工藝對土洞進行填充和土層加固。該方案加固效果難控制，且水泥用量沒辦法控制。

（3）填充塑性砼。通過鉆機成孔后，高壓泵泵入塑性混凝土，填充土洞中的空洞、擠密加固松軟土體，同時堵塞聯通體系，阻斷滲流通道。該方案造價低，工期較短。

在比較分析了以上幾個方案后，最后選取了3號方案。

4.2 地基處理施工

（1）灌注鉆孔平面布置。灌注孔布置在建筑基礎平面中兩條溶溝位置，鉆孔間距3.0m，灌注孔的布置見圖2。

（2）鉆孔深度。在物探揭示單層土洞的位置，鉆孔深度至土洞的中或底部，在串珠式土洞分布的地段，打通上部2個土洞為限。

（3）灌注材料以塑性混凝土為主，加入一定量的粘土粉。

（4）灌注方式采用抽管灌注的方案。在土洞范圍內，混凝土灌注壓達20MPa后，提升0.50～1.0m，實際灌注的高度超過土洞的高度1.0m左右（圖2）。

圖2 灌注孔平面布置

4.3 效果的檢測

效果檢測采用鉆芯檢驗和標貫試驗相結合的方法，對混凝土灌注效果進行了檢驗。通過逐段抽芯觀察，檢查砼芯的完整性和與周圍土體的結合程度；通過對鉆探沖洗液消耗量的觀測，檢查注漿處理后土體的漏水情況，分析地下水的徑流通道是否被遏制；通過標準貫入試驗，檢驗土的力學性質是否得到改善。

（1）通過砼注漿。原有的土洞和松散土體被填充，地基得以加固；地下水的主要徑流途徑受到遏制，集中排泄通道被堵塞，地下水的活動性受到限制，有效阻止了土洞進一步發展的機制。

（2）根據抽芯檢驗結果。鉆孔內采取到不同厚度的塑性砼材料，芯樣外觀完整，灌注料與周圍土體膠結良好，表明土洞已得到有效填充。

（3）標準貫入試驗結果表明：注漿后軟弱土經過擠密加固，土的力學性質得以明顯改善。

場地經過塑性材料充填灌注后，加固區內地基得到有效加固，土體的力學性質獲得明顯改善，土洞形成和發展的機制被有效控制，地基處理的預期目的達到。

5 結語

深圳龍崗區屬于覆蓋型可溶性巖分布區，隱伏巖溶發育形態主要有溶溝、溶槽、溶隙、溶孔、溶洞及由于地下水流潛蝕作用形成的土洞。采用淺層地震、瑞雷面波、電測深、電磁波透視、鉆探驗證等方法相互補充和互相驗證，查明了場地的土洞和溶洞的發育情況，根據探明的土洞的空間體積和注入的塑性混泥土的量兩者相差不大，也驗證了探測是準確的。對溶洞、土洞填充塑性砼的方案是有效的，土洞被填充，土洞形成和發展的機制被有效控制。為深圳市龍崗區隱伏巖溶、土洞的探明、處理總結積累了一些行之有效的方法。