岩溶地区的主要工程地质问题及处理措施(建工)

、地基与基础处理工程
以该小区一幢十层建筑为例介绍其地基与基础处理技术。 该工程原设计采用了预制高强预应力混凝土管桩，但施工中管桩被送 入土中多米仍未能收桩，有些还不见踪影。在此情况下，设计经咨询 研讨后修改地基技术指导文件，改用深层搅拌桩加固地基，基础改为 浮筏基础。在深层搅拌桩项目建设周期中出现了土方塌陷，为了确保 工程质量，对地质情况再次钻探勘查。钻探结果证实，该工程主要有 四个大的土洞（溶洞与之伴生），还有个别很小的洞。其分布如图所 示
强夯法—在覆盖形岩溶区,处理大面积土洞和塌陷时,强夯法是一 种省工省料、快速经济且能根治整个场地岩溶地基稳定性的有效方法。 一般夯击遍数遍,夯点距 。如无地下水影响,两遍夯击间歇时间可不 受限制,在夯击过程中,如果夯锤突然下陷,说明下部有隐伏土洞,此时 可随夯随填土或砂砾土料处理。
对岩洞土洞中软土较深地段,适宜于挤密性。采用砂柱、石灰柱、 松土桩、混凝土桩或者钢管等打入洞内,形成复合地基,提高地基稳定 性和强度。
（）、溶岩地基可不加处理的场合 属于下列情况的，岩溶地基可不
加处理：
（）、可采取绕避措施的情况
当遇到以下情况时，宜采取“绕避”措施:
岩溶区。断裂、孔隙发育，宽度和密度较大，其底与 溶洞、暗河相通的地段。溶洞、暗河发育地区，溶洞的洞径大、顶板 薄、裂隙发育、基岩破碎,暗河水流较大且洞内无或少充填物的地段; 岩溶水以表流和暗流交替出现,岩溶发育复杂无规律。落水洞分布较 密且漏水严重，塌陷时常发生的地段;基岩起伏、流塑或可塑软土分 布广且厚度变化大、地下水活动强烈地段；地基处理费用太高的地段。
对非土洞范围部分成孔不够理想的搅拌桩，在搅拌桩桩心浇筑素 混凝土桩。
4、处理经验
在溶洞地区的地基处理必须慎之又慎。这类工程，在地质资料详 尽的情况下，可以通过评价、对比选出合理的地基技术指导文件。此 外，在考虑整体支承上部荷载的技术指导文件时，应重点处理顶板很 薄的溶洞。
土洞、溶洞的地下水具有流动性，在选择地基方案时，应特别注 意水泥浆可能被稀释或带走，影响构件的形成或削弱构件强度的情况。
地基塌陷
根据岩溶发育的特点，岩溶地区可能遇到以下几类地基
（）、石芽地基
由于地表岩溶作用，石灰岩表层溶沟发育。纵横交错的 溶沟之间多残留有锥状或尖锥状的石芽，致使石灰岩基面高低不平， 形成石芽地基。石芽间的溶沟常被土填充，因此强度较低，压缩性 较高，易引起地基的不均匀沉降而影响建筑物的稳定性。
（）、溶洞地基
④ 桩基法
溶洞、塌陷漏斗较深较大或溶洞多层发育,可采用桩基 础。在基岩起伏处,其上覆土层性质较软弱、厚度又大、不易清除时, 宜采用钻孔或冲孔灌注桩、爆扩桩,视工程需要作支承桩或摩擦桩,桩 头锚入基岩内;采用打入桩时,桩尖应锚入基岩,采用人工挖孔桩时,多 数情况开挖时宜设护壁。湖南某厂锅炉房采用钻孔灌注桩有效处理了 深达 、宽 的溶洞。广西某市中心广场层贸易大厦采用冲孔和挖孔要 结合,解决复杂、多层、含水岩溶地基强度和稳定性问题。
其中钻孔土洞面积为㎡，土洞为㎡，为土洞，溶洞分布约㎡，也 为溶洞土洞分布区，呈长条形，约㎡，各洞内充满地下水，并充填流 动状泥砂混合物，部分钻孔中见腐殖质、灰岩碎块。在深层搅拌桩项 目建设周期出现塌陷现象，是由于搅拌桩钻机钻穿部分砂层的土洞， 砂层、泥层掉落土洞而引起。
钻探确定土洞、溶洞位置后，决定用砂及灌注水泥浆的方法对土 洞、溶洞进行处理，完成后再继续深层搅拌桩的施工，并对部分地质 复杂的搅拌桩作加强处理。溶洞和土洞充填处理后，搅拌桩施工不再 塌陷，但在随后的测桩试验中发现部分土洞的搅拌桩还达不到设计要 求，这与土洞和溶洞的复杂性有关。此外非土洞范围的搅拌桩，在桩 顶 的范围内，由于是回填土，导致部分搅拌桩成形不够理想。根 据以上的情况，设计决定在土洞范围的搅拌桩再用钢管桩加强处理。
溶洞地基的稳定性取决于溶洞的规模、埋深及填充情况。当溶 洞的规模大、埋深浅、溶洞顶板承受不了荷载时。就会使溶洞顶板 坍塌、地基失稳。
（）、土洞地基
在覆盖型岩溶地区，可
岩
溶岩的上覆土层中常常发育 着空洞，一般叫土洞。当土
溶
洞顶板在建筑物载荷下失去
洞
平衡而产生下陷或者坍落时，
会危急建筑物安全
、渗透和突水问题
鬼 斧 神 工 喀 斯 特
一、岩溶地貌对工程的影响 二、岩溶地貌的工程处理方法 三、岩溶地貌的工程处理实例
一、岩溶地貌对工程的影响
、地基稳定性及塌陷问题
在岩溶地区，由于地表覆 盖层下有石芽溶沟，岩体内部有暗河、溶 洞，建筑物的地基通常很不均匀。上覆土 层还常因下部岩溶水的潜蚀作用而坍塌， 形成土洞。土洞的塌陷常突然发生在地下 岩溶发育的区域
换填法—当已被充填的岩溶土洞,如充填物物理力学性质不好,可 采用换填法。须清除洞中充填物,再全部用块石、片石、砂、混凝土 等材料进行换填。
换 填 法 图 示
挖填法—对浅埋的岩溶土洞,将其挖开或爆破揭顶,如洞内有塌陷 松软土体,应将其挖除,再以块石、片石、砂等填入,然后覆盖粘性土 并夯实,称挖填法。此法适用于轻型建筑物,并且要估计到地下水活动 再度掏空的可能性。为提高堵体强度和整体性,在填入块石、片石填 料时,注入水泥浆液;对于重要工程基础下或较近的溶洞、土洞,除去 洞中软土后,将钢筋或废钢打入洞体裂隙后再用混凝土填洞,对四周的 岩石裂隙注入水泥浆液,以粘结成整体,并阻断地下水。
若地区的岩体中有许多裂隙、管道和 溶洞，在进行水库、大坝、隧道、基坑等 工程时，如存在承压水并有富水优势断裂 作为通道，则可能会遇到地下突水而导致
基坑、隧道等工程的排水困难甚至淹没，井 也可能因岩溶渗漏而造成水库无法蓄水。下
突 水
二、岩溶地貌的工程处理方法
、地基塌陷问题的处理
（）、石芽地基
在石芽地基上修建建筑物时， 必须查清基岩的埋深、起伏情况、覆盖土层 的压缩性及石芽的强度。
、方式说明 岩溶地基变形破坏主要形式有地基
承载力不足、不均匀沉降、地基滑动、地表坍塌 等。目前对岩溶洞体稳定性评价方法有定性、半 定量和定量之分。对稳定围岩,将体理论分析法。岩溶地基处理方法视 具体情况采取“不处理”、“绕避”、“处理” 三类措施。
三、岩溶地貌的工程处理实例
、工程概况 某工程位于广州市白云区内，
是一个以住宅为主，集商业、娱乐综合建 设的小区。有多幢单层、低层及多层建筑 物，最高为十层住宅楼。
、地质条件
该工程场区位于广花高速公 路庆丰收费站附近，地处丘陵洪冲积地带。 从初步地质钻探资料反映，场地内基岩以 石炭系灰岩为主，局部为炭质页岩，并存 在溶洞等不良现象。场地地层自上而下分 别为：人工填土层，耕植土，第四系冲积 层（由淤泥、中砂、淤泥质土、粉砂、砾
③ 跨越法
此法包括板跨法、梁跨法、拱跨法等。
板跨法—深度较大、洞径较小不便入内施工或洞径虽 大、但因有水的溶洞，可据建筑物性质和基底受力情况，用混凝土板 或钢筋混凝土板封顶,称板跨法。桂林某厂车间柱基基础下面采用钢 筋凝土板跨越下伏溶洞或土洞，在各杯口周围同样预留灌浆孔，保证 了各柱沉降比较均匀。宜春市张坊大桥号桥台也用钢筋混凝土板跨越 溶沟,处理效果良好。
当岩溶体地基的强度和稳定性不能满足工程要求，常 据岩溶具体情况、工程要求、施工条件，按照安全性与经济性原则选 择适当的地基处理方法。
（）、处理方式 ① 填垫法：
该法可分为充填法、换填法、挖填法、垫褥法等几类。 充填法—适用于裸露岩溶土洞,其上部附加荷载不大的情况。最
底部须用块石、片石作填料,中部用碎石,上层用土或混凝土填塞,以 保持地下水的原始流通状况,使其形成自然的反滤层。
顶柱法—当洞顶板较薄、裂隙较多、洞跨较大,顶板强度不足以 承担上部荷载时,为保持地下水通畅,条件许可时采用附加支撑减少洞 跨,称顶柱法。一般在洞内做浆砌块石填补加固洞顶并砌筑支墩作附 加支柱。贵州一铁路构筑物以半挖半填形式通过一顶板厚 的大型溶 洞上方,在洞内砌筑根浆砌片石柱以支撑溶洞顶板,即获解决顶板稳定 问题。
、渗漏和突水问题
（）、库区的选择
库区应选在地势低洼，四周地下水位较高，上游有大泉 出露而下游无大泉出露，上下游流量没有显著差异的河段上，要避免 邻区有深谷大河。如果发现库底有渗漏，可采用堵、铺、截、围、引 等方法进行处理。多数情况下，由于渗漏形式和通道较复杂，需要采 取综合处理。
堵：是处理集中渗漏通道的主要办法。可利用不同的材料堵塞空 洞，堵塞材料可因地制宜采用块石、砂、混凝土或粘土等。
梁跨法—对埋藏较深但仍位于地基持力层内的规模较小 的塌陷或土洞，可用弹性地基梁或钢筋混凝土梁跨越土洞或塌陷体。 贵州某影剧院岩溶地基的处理采用倒挂式沉井墩式基础作支承，然后 在沉井、墩基及基岩上架设 的弹性地基梁跨越溶洞处理效果甚佳。
拱跨法—在地下建筑工程的边墙、堑式挡墙、堤式坡 脚挡墙及桥墩、桥台等地基下常见洞身较宽、深度又大、洞形复杂或 有水流的岩溶地基，宜采用拱跨形式。拱分浆砌片石拱、混凝土拱、 钢筋混凝土拱。
土洞区。土层薄、裂隙发育且地表水入渗条件好,其下 伏基岩有通道、暗河或呈负岩面的地段；石芽或出露岩体与上覆土体 交接处,岩体裂隙、通道发育为地表水集中入渗的地段;地层下岩体两 组结构面交汇或处于宽大裂隙带上的地段；隐伏深大岩溶洞、隙、沟、 槽、漏斗等，其临近基岩面以上有软弱土层分布地段；人工降水降落 漏斗的中心地段及地面低洼、地面水体近旁的地段。
地基处理时，回填中砂使土洞、溶洞的空隙填充均匀、密实， 有一定的难度，主要靠施工组织方案的可行性和操作队伍的经验来实 现，因此，施工队伍的选择是非常重要的。
截：系指在地下管道的集中渗水出筑隔水墙截断渗漏通路。
围：库区有个别大溶洞或反复泉 ，采用简单的堵法不能见效，可 以修筑高烟筒圆形围墙，将其与水库隔离以达到防渗的目的。
铺：是处理地表呈面状或带状的分散渗漏带的常用办法。库岸斜 坡常用混凝土盖板或粘土斜墙。库底则常用粘土铺盖。
灌：灌入浆液充塞孔洞和裂隙，并使经过灌浆的地带连成一帷幕， 以起到防止渗漏的作用，这是防止坝基和绕坝防渗最常用的办法。