巖溶地基處理措施探討

劉 毅

（廣東城華工程咨詢有限公司，廣州 510700）

巖溶地基是指在巖溶體當中所存在的溶蝕裂縫、溶洞，或者是巖體表面所存在的一些溶石漏斗、石芽、溶溝、溶槽，或者是覆蓋層當中存有可溶巖類殘積土，主要包括沖擊土或經過搬運沉積產生的沉積土等等。巖溶地基存在著承載力不足，地基不穩定及塌陷等工程問題，對施工人員的生命安全造成了一定的威脅。就目前來看，在對巖溶洞體穩定性進行評價的過程中，主要有定量、半定量及定性等評價方法，對于穩定的圍巖，將洞體頂板當做是結構承重體系，可以用結構力學分析法來進行評價。而對于不穩定的圍巖，則一般采取散體理論分析的方法。巖溶地基處理的方法是具體情況具體分析，采取不處理、避繞及處理3種基本的解決措施。

1 巖溶地基工程地質的評價

1.1 巖溶地基變形破壞的主要形式分析

在對巖溶地基的變化情況進行分析的過程中可以發現，導致巖溶地基出現變形與破壞的因素主要有以下幾個方面。第一，巖溶地基自身的承載能力存在一定的問題。巖溶上覆土層強度比較低，或者是由于建筑的負荷量比較大，從而導致巖溶地基處容易發生剪切破壞的問題。第二，地基的沉降不均勻。溶洞、溶洞的間隙、溶槽、溶溝及石芽等方面所造成的巖溶地基面起伏比較大，并且當上部有著厚度不等或性質不同的黏性土分布時，那么在附加荷載作用下，則會導致巖溶地基產生不均勻沉降的問題。第三，地基的滑動問題。在裸露的巖溶區，如果基礎設置在巖溶洞或巖溶槽、溶洞或巖溶縫隙的附近，那么就很有可能會導致其基礎下掩體沿著凌空的軟弱結構面產生滑動的情況。第四，地表的坍塌問題。由于巖溶地基自身的應力范圍內有溶洞、土洞和暗河等等，所以在自然條件下，或者是由于巖溶地基受到了施工團隊附加的荷載、抽排地下水等原因，導致巖溶地基產生洞頂坍塌的情況，導致巖溶地基出現地面開裂、沉陷，進而致使地基突然下降。

1.2 巖溶洞體頂板的穩定性評價分析

就一系列的調查研究顯示，影響巖溶地基洞體頂板穩定性的原因有很多，主要的內部原因有巖溶洞體頂板厚度、巖溶洞體完整性程度、巖溶洞體跨度、巖溶巖體強度及巖溶本身的裂縫情況等等。而外部因素則主要包括施工團隊對于巖溶所承受的荷載大小程度，巖溶的溫度及濕度等等。就目前來看，在對巖溶洞體穩定性進行評價的過程中，主要有3種評價方法，定量評價方法、半定量評價方法及定性評價方法，對于相對穩定的圍巖來講，通過將洞頂的頂板視作為結構承重體系，因此可以選擇應用結構力學分析法，而對于不穩定的圍巖，則一般采取散體理論分析法。

2 巖溶地基的處置方法分析

2.1 不處理方法

在對巖溶地基穩定性進行考察與分析的過程中，如果巖溶地基符合下列幾種情況，那么則可以不對巖溶地基進行處理。首先，巖溶地基的處理范圍在基礎的影響范圍之內。第二，溶洞處于地基壓縮層深度以下，或者是垂直附加應力與洞頂地層自重應力之比小于或等于10%，而溶洞自身的頂板并沒有破碎的情況，并且溶洞的受力地基邊緣沒有土洞漏水地段或者是漏斗地段。第三，洞體的厚跨比大于1 m，并且圍巖的完整性比較好，同時洞體明顯深于基礎底面的情況。第四，巖溶地基基礎位于微風化硬質巖表面，并且寬度小于1 m的豎向洞系旁邊，洞系自動被填充，并且沒有被水沖蝕的地段。

2.2 繞避的處理措施

在對巖溶地基進行處置的過程中，一旦巖溶地區發生了以下幾種情況，那么則可以采取繞避的處理方法。

首先，對于巖溶區來講，一旦巖溶區出現了孔隙發育斷裂的情況或巖溶的密度與寬度比較大，巖溶的底部與暗河、溶洞互相聯通的地段可以采取繞避處理措施。第一，在溶洞、暗河的發育地區，如果溶洞的頂板比較薄，洞口的直徑比較大，出現了巖體破碎、裂縫發育、暗河的水流流動性比較大，并且洞內沒有或極少存在填充物的地段，可以采取繞避的處理措施。第二，在巖溶水以表流或暗流交替出現處，溶巖發育復雜并且沒有規律的情況，可以采取繞避的處理措施。第三，巖溶基巖起伏處，可塑軟土及流塑軟土分布的地區比較廣，并且厚度變化比較大，地下水活動比較劇烈的地段，可以采取繞避的處理措施。第四，在落水洞地區，如果存在較為嚴重的漏水情況或者是坍塌時常發生的地段，可以采取繞避的處理措施。第五，從經濟角度出發，如果在巖溶地基進行處理的過程中，所需要投入的時間、精力、人工及成本費用比較高，那么則可以采取繞避的處理措施。

其次，對于土洞區的處理措施來講，如果土洞區的土層比較薄，或者是裂隙發育比較好，并且地表水入滲的條件也比較好，土洞區的下伏巖基有通道、暗河及呈負巖面的地段，可以采取繞避的處理措施。土洞區域的石芽或者是出露巖體與上覆土體的交接處，如果巖體有裂縫，或者是巖體通道的發育為地表水集中深入的地段，可以采取繞避的處理措施。土洞區地層下巖體兩組結構面交匯或處于寬大裂縫帶上的地段，可以采取繞避的處理措施。在土洞區，隱伏深并且存在著較大的巖溶洞、巖溶縫隙、溶溝與漏斗等等，土洞區臨近的基巖面以上存在著軟弱土層分布的地段，可以采取繞避的處理措施。在人工降水降落漏斗的中心地段及一些地面水體臨近地面地洼的地段，可以采取繞避的處理措施。當巖溶地基的穩定性及巖溶地基的強度不能夠滿足施工團隊的施工要求時，那么施工團隊就需要根據巖溶具體的情況、巖溶地基的穩定性情況及工程的施工條件、施工要求，按照經濟性原則和安全性原則并重的方法選擇合適的地基處理方式。

3 常用的地基處理方法分析

3.1 填墊法

在對巖溶地基進行處理的過程中，通過采取填墊法可以具體將填墊法解剖為填充法、挖填法、換填法及墊褥法4類。在施工團隊應用填充法施工時必須要注意，填充法大多適用于裸露的巖溶土洞當中，并且確保巖溶地基的上部附加荷載量不能超過其本身的荷載情況。裸露巖溶的最底部需要用片石、塊石作為主要的填料；中部則通過應用碎石進行填充，對于巖溶地基上層應用混凝土或泥土進行填塞，以此來確保巖溶地基地下水的原始流通情況，將其形成一種自然的反濾層。如果是一些已經被填充完畢的巖溶土洞，在進行填充物質檢查的過程中，如果填充物的物理力學性質不好，那么則可以采取換填法的方法。在應用換填法的過程中，施工團隊的工作人員首先需要及時清除巖溶土洞當中的物理力學性質不好的填充物，隨后將其全部選用塊石、片石、混凝土和砂石等材料進行換填處理。對于一些淺埋的巖溶土洞地區，在對其進行爆破洞頂或挖開時，如果土洞內部存在著坍塌松軟土體的情況，那么施工團隊的工作人員就需要先對垮塌的松軟土體進行挖除處理，隨后再應用片石、塊石或是砂石、混凝土等自然填入，最后覆蓋上一層黏性土，并且夯實地基，這種方法稱之為挖填法。挖填法更加適用于一些輕型的建筑物，并且施工團隊的工作人員還需要準確地預估到地下水活動再度掏空的可能性，為了更好地提升巖溶地基的洞體強度和整體性，所以在施工人員填入片石、塊石及混凝土等填料時，需要注入水泥漿液。對于一些比較重要的工程，在較為鄰近的溶洞土洞當中，需要快速去除洞中的軟土，隨后將廢鋼、鋼筋等材料打入到洞體的裂縫處，再用混凝土填洞，對于四周的巖石裂縫處需要注入水泥漿液，用黏合的方法來形成整體，并且阻斷地下水。對于巖溶洞、巖溶縫隙、熔溝、溶槽及石芽等巖溶突出物質，這些物質的存在可能會導致巖溶地基出現沉降不均勻的情況，所以對于這類物質處理措施為突出物鑿去后做30~50 cm左右的沙土墊褥處理方法，故稱之為墊褥法。

3.2 加固法

在對巖溶地基進行處理的過程中，通過采取加固法，主要包括漿砌法、擠密法、頂柱法、灌漿法及強夯法等。對于一些深埋度比較大的巖溶土洞地區來講，可以采取密鉆灌漿法來進行加固處理。首先施工團隊的工作人員應該主動分析巖溶洞縫含水的程度及處理方式與目的，合理地選擇加固所用的材料，并且在用材料進行填塞時，可以用砂石、黏土、水泥砂漿及混凝土等等。施工團隊的工作人員在對巖溶土洞進行防滲處理的過程中，可以先用水泥漿或瀝青作為帷幕，將灌漿的順序調整為先外圍后中間、先地下水上游后下游的方法來進行加固處理。在應用灌漿方法進行填充與加固時，施工團隊的工作人員需要用快干的材料或砂石等材料，將石洞的縫隙先進行填塞，在開始時注意壓力不能設置得過高，否則進會導致出現水泥漿料大量外流的情況。對于一些洞頂底板比較薄，并且洞體的跨越程度比較大，洞體的縫隙比較多，以及洞頂頂板的強度不足以承擔上部的荷載的，為了確保地下水源的通暢，施工團隊的工作人員在條件允許的情況下，就可以采取附加支撐的方法，以此來減少洞體的跨越，這種方法也被稱之為頂柱法。一般情況下來講，在溶洞內部將砌塊石填補加固洞底，并且砌筑支墩作為附加的支柱。在一些覆蓋型的巖層區域，施工團隊的工作人員在處理一些較大面積的坍塌或土洞時，施工人員可以采取強夯的方法。強夯法是一種目前來講較為省工省料并且能夠快速根治整個場地巖溶地基穩定性的最為科學的方法。一般情況來講，施工團隊的工作人員夯擊的遍數在1~8遍左右，夯點距離3 m，如果不存在地下水的影響，那么在施工人員完成2遍夯擊間歇時間可以不受限制。在夯擊過程中，如果突然出現了下陷的情況，那么則說明下部存在著隱伏的土洞，在這時施工人員可以采取隨擊隨填土或沙石土料的處理方式。在施工團隊的工作人員處理一些巖洞土洞當中軟土較深的地段時，可以采取擠密性的方法。施工人員通過采取松土樁、砂柱、水泥柱、鋼管及混凝土樁等材料打入到洞體內部，形成復合的地基，進而提升地基穩定性及地基強度。

3.3 跨越法

在對巖溶地基進行處理的過程中，工程如采取跨越法，主要包括梁跨法、板跨法和拱跨法3種基本的方法。對于一些洞進口比較小，并且深度比較大，同時不利于施工團隊的巖洞，工作人員進行內部施工可以采取跨越的方法。與此同時，對于一些洞徑雖然比較大，但是洞徑內部有水的溶洞，施工團隊的工作人員也可以根據巖溶地基的受力情況及構筑建筑物的性質，采取鋼筋混凝土板封頂或混凝土板封頂的方法進行處理，這種方法也被稱為板跨法。而對于一些埋藏程度比較深，但是巖溶地基仍然處于地基持力層規模較小的一些塌陷或土洞施工中，工作人員就可以采取有彈性的地基梁或鋼筋混凝土的土洞，或者是對塌陷體進行處理。最后，對于一些地下建筑工程的堤式波墻、邊墻、折式擋墻，或者是橋墩、橋臺等地基下常見的洞身比較寬，同時深度又比較大，洞徑有水流動、復雜的巖溶地基可以采取拱跨的形式。拱分為漿切片石拱、鋼筋混凝土拱及混凝土拱等等。

3.4 樁基法

對于一些塌陷漏斗比較深，溶洞比較大，或者是溶洞多層發育的巖溶地基可以采取樁基法。在一些巖溶地基巖層的起伏處，其上層由于土層本身的性質比較松軟，同時厚度也比較厚，施工團隊的工作人員很難進行及時清除，那么施工團隊就可以采取沖孔灌注法、鉆孔法或爆擴樁法，同時根據施工工程的需要，做出支撐樁或摩擦樁，在這個過程中，需要注意的是，樁頭需要錨入基巖內部。在施工人員采用打入樁時，需要確保中間位置應該錨入樁巖當中，如果采取人工挖孔樁，那么在絕大多數情況下，施工人員需要設置護壁。

4 地基的處理技術分析

施工團隊的工作人員在對地基進行處理的過程中，需要根據建筑工程的要求及當地地質情況綜合考量，在建筑場地內針對不同的基礎采取溶洞灌漿、高壓旋噴柱等地基處理方案。

4.1 溶洞灌漿處理技術

在進行巖溶地基加固的過程中，巖溶灌漿是最為首要的一種加固方法。巖溶灌漿的處理技術主要是針對一些比較小型的設備，并且輔助應用于淺層多溶洞或軟弱土質，其處理范圍比較廣、價格比較低。溶洞灌漿的加固原理主要是使溶洞填充緊實，形成一種具有較高強度的穩定體，在這種情況下，施工團隊的工作人員在處理過程中，首先，需要快速切除土層地下水與溶洞之間存在的聯系，防止溶洞的縱向發展，防止危及到建筑物的安全。由于建筑場所的溶洞絕大多數為軟塑狀黏性土，所以一般情況下，這類場地存在較為嚴重的漏水現象，有的會與上部的土洞相通。所以，為了確保溶洞的加固效果，施工團隊的工作人員可以采取聯合灌漿的方法。聯合灌漿的方法是指對溶洞內部的填充物進行清洗，隨后旋噴一定容量的水泥液。最后，施工人員采取混凝土澆筑的方法對溶洞灌注水泥混合漿，灌注時需要確保一直到孔口返漿處才能停止，這樣可以使溶洞內部始終填充飽滿，從而起到加固的目的。對于內部沒有填充物質的溶洞，施工人員則可以不進行旋噴洗孔。

4.2 高壓旋噴注漿方法

施工團隊的工作人員選取高壓旋噴注漿的方法，主要針對的是一些廠房的基礎加固工程。但是施工團隊在施工時，卻發現地質情況與第一期的地質報告期嚴重不符，而工程又需要在雨季來臨之前完成廠房基礎施工類工程。施工人員在對廠房基礎地基進行處理時，必須要后延至基礎完成后進行，也就是指施工完成之后需要對廠房基礎進行加固處理。而對于所加固的基礎則需要采用高壓旋噴注漿方法及灌漿加固處理技術。這2種處理方法首先都需要對巖溶地基進行高壓旋噴注漿，之后再用灌漿處理方法形成旋噴樁，并在樁端及承臺底部進行復噴，以此來達到類似擴孔樁的效果。在施工當中需要特別注意的是，施工團隊需要對灌漿量進行控制，從而防止出現廠房柱基隆起或產生水平位移的情況。

5 結束語

簡而言之，從目前一系列工程的開展實踐來看，要想徹底摸清相關建筑物下巖溶地基的實際情況對于施工團隊的工作人員來講往往比較困難。由于巖溶在發育的過程中存在著不穩定性、不規則性及不確定性，只有在施工團隊進行施工時，才會被逐步揭露，而在這種情況下則會對施工團隊接下來的施工設計造成一定的困難。在對巖溶地基進行處理的過程中，施工人員必須要結合現場的實際情況進行具體分析，須考慮到建筑物本身的重要性及巖溶地基的承載力，合理進行施工，有效確保施工的安全性和可行性。