熔巖地基的地質勘察與地基處理方法

阿旳力江·阿不拉

摘 要：我們從巖溶地基的工程勘察技術要求、工程地質條件、巖溶發育特征、地基穩定性評價、工程施工難度討論及基礎方案等幾個方面，介紹了建筑工程的勘察，并且分析了在巖溶地基分階段進行工程勘察的重要性，從對房地產開發戰略的層面闡述了巖溶地基勘察的意義。

關鍵詞：巖溶地基；地質勘察；地基處理

1 巖溶的一般形態和形成原因

巖溶地貌是具有溶蝕力的水對可溶性巖石進行溶蝕等作用所形成的地表和地下形態的總稱。又稱喀斯特地貌。其主要形態有溶洞、溶溝、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗及鐘乳石等，是可溶性巖受水的化學和物理作用的結果。巖溶發育的基本條件：①具有可溶性巖層；②具溶蝕能力和流量足夠的水；③地下水有下滲、流動的途徑。

一般地說，硫酸鹽巖層、鹵素類巖層巖溶發展速度較快；碳酸鹽類巖層則發展速度較慢。質純層厚的巖層，巖溶發育強烈，且形態齊全、規模較大；含泥質或其他雜質的巖層巖溶發展較弱。結晶顆粒粗大的巖石，巖溶較為發育，結晶顆粒細小的巖石，巖溶發育較弱。巖溶的發育是緩慢的，在建筑物使用年限內可認為是不變的。

覆蓋在巖溶面上的沖積、洪積層，在地表水下滲或地下水升降變化的情況下，土顆粒沿巖溶、洞穴裂隙帶走，使上層土形成空洞而形成土洞。土洞是巖溶作用的產物，土洞其下基巖必有巖溶水通道，土洞常分布于溶溝西側和落水洞、石芽上口等位置。

2 巖溶地區工程地質勘察中地基處理原則

根據以往的經驗，巖溶地區工程地質勘察中關于那些對地基穩定有影響的土洞，應盡量對地下水采取改道、截流等方法，防止地表水滲入土層而導致土洞停止發育和發展。對于那些直徑較小的深埋土洞，只需在洞頂上部采用梁板跨越，或者可以不處理；當土洞埋深較淺時，應該盡可能地采用挖填和梁板跨越；對直徑較大的深埋土洞，可采用灌碎石混凝或者頂部鉆孔灌砂土的方法來充填空間；而對于那些地下水不能采取截流、改道等方式的情況，一般可采用樁基等措施來阻止土洞的發育。同時，在巖溶地區樁基在設計或施工時，要對每個孔實行地質勘察，認真分析地質情況，為今后的設計和施工提供數據，而在對厚砂層和溶洞發育地段鉆孔時，要反復沖砸，上部砂層施工應緩慢鉆進，保證護壁的質量，應緩慢進行，預防下層的巖溶出現安全隱患。對地基穩定有影響的巖溶洞隙，必須因地制宜，根據其大小、位置、圍巖穩定性埋深以及水文地質條件等進行綜合分析并采取下列處理措施：（1）對洞口較大的洞隙，應該采用板、梁和拱等結構跨越。其中，梁式結構在巖石上支承長度應該盡可能地小于梁高的1.5倍，或者直接采用漿砌塊石等堵塞措施跨越結構；（2）對洞口較小的洞隙，宜采用跨蓋、鑲補嵌塞與等方法處理；（3）對規模較大的間隙，可采用洞底支撐或調整柱距等方法處理；（4）對于風化裂隙破碎、圍巖不穩定的巖體，可采用灌漿加固和清爆填塞等措施。

3 巖溶地基的分析

巖溶不良地質構成的巖溶地基常常引起地基承載力不足、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，巖溶地基問題就成為工程建設中的突出問題，加強巖溶地基穩定性分析評價，采用合理、經濟的地基處理措施，有著重大的技術價值和經濟意義。

巖溶地基分析評價過程的一般步驟為：實際洞體→幾何模型→力學模型→數學模型→計算方法→結論。其核心內容是力學模型、數學模型及計算方法的研究。近年來在該領域內的研究取得較大進展， 對巖溶空洞地基穩定性的分析評價經歷了從定性→半定量→定量的過程。

定性評價法適用于初勘階段選擇場地及一般工程地基穩定性分析評價，包括綜合分析法、經驗比擬法。

半定量評價方法：①頂板厚跨比法；此法常用于穩定圍巖。不考慮頂板形態、荷載大小和性質，根據近似的水平投影跨度L和頂部最薄處厚度h，求出厚跨比h/L，作為安全厚度評價依據。②估算頂板安全厚度法。

定量評價法：巖溶地基穩定性研究的發展趨勢，必將是由定性到定量，由平面到三維的過程。

4 巖溶地質情況下的地基處理技術

4.1 填墊技術

該技術可分為充填法、換填法、挖填法、墊褥法等幾類。

充填法適用于裸露巖溶土洞，其上部附加荷載不大的情況。最底部須用塊石、片石作填料，中部用碎石，上層用土或混凝土填塞，以保持地下水的原始流通狀況，使其形成自然的反濾層當已被充填的巖溶土洞，如充填物物理力學性質不好，可采用換填法。須清除洞中充填物，再全部用塊石、片石、砂、混凝土等材料進行換填。

4.2 樁基技術

4.2.1 沖孔灌注樁

這種樁適用于地下巖溶發育，有多層溶洞，但溶洞洞穴小，上部洞穴頂板薄的地質情況，這種樁可沖（鉆）穿上層溶洞頂板，到達下層溶洞頂板。有經驗的施工人員可以從沖擊聲中察覺到頂板的厚度，由此判斷是否已到達持力層。為穩妥起見，可在樁位先做超前鉆，查清洞穴情況，再將沖擊鉆沖至滿足設計要求之巖層。但在地下有大溶洞存在的情況下，不宜用這種樁，以免澆灌混凝土時，造成混凝土流失且難以控制。由于沖孔是靠鉆頭的自由落體運動形成的沖力來成孔的，所以沖孔樁還適用于開口裂隙多的地質情況，沖擊鉆所造成的樁孔垂直度好。

在沖孔灌注施工中如遇漏漿，向孔內回填大量摻有稻草的粘土或者水泥，目的是堵漏，小裂隙的漏漿，粘土可不必裝袋，可直接倒入孔內，水泥需整袋拋入，使其沉底，如遇斜巖，向孔內回填粒徑較大的毛石，反復沖擊直至樁錘不偏錘，當再次發生漏漿時，重復上述工作，直到完成一個樁孔為止。這樣施工的結果是堵住了漏漿，堵住了溶洞，保證泥漿質量且能正常返漿，正常進尺，同時在灌注砼時，不會出現大量超灌。遇溶洞內填充含卵石粘土，對于較大溶洞底部的用挖機向樁孔內填入的毛石，反復低錘沖擊毛石入卵石層，需多次填入直徑較大的毛石，毛石擠入卵石中，這種情況下沖樁時間較長，對工期影響較大。對于群樁基礎的，如能在上部結構進行處理的，可建議設計在上部結構進行加強處理。如熟料庫34#樁，填入大量毛石，再行沖孔，當沖孔不能再進尺時，終止施工，澆筑水下混凝土，后經高應變檢測，樁承載力滿足設計要求。

4.2.2 鉆孔樁

鉆孔樁的成孔直徑大，一柱一樁，受力清楚，施工方便，適用于單樁荷載大、地下有孤石夾層分布，巖溶表面不平的情況，用這種樁能鉆穿孤石、夾層，將樁端可靠地支承在持力層上，樁端的嵌巖情況也好。但鉆孔樁不宜用在溶巖裂隙多，溶溝多的基巖中，因為施工中容易造成卡鉆、鉆桿沿溶巖斜壁偏斜，以至打偏等現象。

4.2.3 預應力管樁

預應力管樁適用于地下有淤泥、土洞、流砂、地下溶洞連通暗河等情況，壓樁采用的預制樁不受上述因素的影響，壓樁的單樁承載力可由壓樁機上的壓力表觀察到，所以非常直觀，易于掌握，但在土巖軟硬過渡較快處容易出現斷樁

4.2.4 夯擴樁

樁由上部樁身和下部復合載體組成，樁身為鋼筋混凝土結構，復合載體是避軟就硬，以碎磚碎石、混凝土塊等為填充料，在持力層內夯擴加固擠密形成的擠密實體。夯擊過程中如遇土洞，可即時對土洞進行充填處理，不會危及地面安全。夯擊到巖面時，由于強大的夯擊能，實際上是對巖頂板進行強度及穩定性檢驗。若遇溶洞薄層頂板或節理裂隙較發育強度低時，即可擊穿進行“深層強夯”處理，只要達到某種“收錘標準”就可定量取得承載力。

5 結束語

巖溶地基由于其復雜性和多樣性，在地基礎處理方式選擇時應當需因地制宜，在探明地基情況的基礎上選擇最有效經濟的方法。

參考文獻：

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