浅谈岩溶地区地基处理

浅谈岩溶地区地基处理

发表时间：2019-01-07T09:31:49.017Z 来源：《防护工程》2018年第28期作者：姚翰

[导读] 岩溶地区地质条件复杂，地基处理不当会造成安全问题或施工困难、造价提高等不良后果。

姚翰

中建二局第三建筑工程有限公司湖北武汉 430000

摘要：岩溶地区地质条件复杂，地基处理不当会造成安全问题或施工困难、造价提高等不良后果。

关键词：岩溶地区；深基坑；桩基础；溶洞处理

引言：岩溶是指地表中具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀、沉淀、崩塌、陷落、堆积等现象形成各种特殊的地貌，又称喀斯特地貌。岩溶地区的复杂地基常常会发生溶洞顶板坍塌引起地基突然陷落，土洞发育导致地面塌陷危及场地和地基的稳定性，基岩面起伏较大、上部又有软弱土层分布引起地基不均匀沉降以及岩溶地下水的突涌等现象问题，如果在施工过程中没有发现这些安全隐患并及时进行有效的处理，就将会给工程造成严重的安全问题和不良后果。因此，对岩溶地区的地质勘探、地基处理是至关重要的。

1 工程概况

金田商住综合体开发项目工程拟建为由三栋超高层住宅、商业裙楼、商业区构成的一个综合小区，位于武汉市场地位于武汉市光谷广场资本大厦和湖北省化学研究院之间，毗邻光谷街。

（1）地形地貌

本工程场地属长江三级阶地，湖积岗丘平原地貌，地势平缓。场地经过整平，较平坦，总体上北高南低，北部地面高程41.0～45.8m，南部地面高程39.1～43.6m。

（2）地层岩性

在勘探深度范围内，场区地层分层如下：①杂填土(Qml)；②粉质黏土（Q3al+pl）；③黏土（Q2al+pl）；④-1碎石土（Qel+dl）；

④-2红黏土（Qel+dl）；⑤页岩；⑥煤层；⑦-1强风化灰岩；⑦-2溶洞；⑦-3中等风化灰岩；⑧-1强风化石英砂岩；⑧-2中等风化石英砂岩。

（3）工程地基情况

整个场地都处于剥蚀堆积垄岗区（长江三级阶地），基岩之上第四系为老粘性土（Q2粘质粘土和硬塑性），未发现有土洞存在。不存在岩溶地面塌陷的可能性，场地是稳定的。

2号楼及3号楼下的石灰岩中的岩溶属于“表层岩溶带”，其岩溶发育具有垂向高度大，横向跨度小的普遍规律。其形态多为溶沟、溶槽或溶隙。此特征是基础工程处理的有利条件。

根据地质勘察报告资料显示，桩基施工场地大部分地段的下伏基岩为泥盆系五通组石英砂岩、二叠石炭系灰岩、二叠石炭系页岩及煤层，属可溶蚀基岩。地下水为上层滞水、基岩裂隙水及岩溶水，上层滞水存于粘土层中，无统一自由水面，基岩裂隙水及岩溶水的埋深一般为16.7～19.2m，高程在19.38～23.84之间，水力坡度小。勘测表明灰岩岩体中不均匀分布有大小不一的溶洞，灰岩部位共完成钻孔29个，其中17个钻孔揭露溶洞，钻孔见洞率为58.6%。根据地下水质分析结果表明，地下水对混凝土、钢筋混凝土中的钢筋具有微腐蚀性。

2 地基处理方法

（1）岩溶地区主要地基处理原则：

地基评价不能满足稳定性要求时，需要对地基进行适当的处理。一般对地基稳定有影响的岩溶洞隙，应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质条件综合分析、因地制宜地采取下列处理措施：

①对洞口较小的洞隙,宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理；

②对洞口较大的洞隙，宜采用梁、板和拱等结构跨越。跨越结构应有可靠的支承面。梁式结构在岩石上支承长度应大于梁高的1.5倍，也可采用浆砌块石等堵塞措施；

③对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体,可采用灌浆加固和清爆填塞等措施；

④对规模较大的间隙，可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。

一般对地基稳定有影响的土洞，杜绝地表水渗入土层，使土洞停止发育和发展，当地质条件许可时，尽量对地下水采取截流、改道等，以阻止土洞继续发展。当土洞埋深较浅时，采用挖填和梁板跨越；对直径较小的深埋土洞，可不处理，仅在洞顶上部采用梁板跨越即可；对直径较大的深埋土洞，可采用顶部钻孔灌砂或灌碎石混凝土，以充填空间。当对地下水不能采取截流、改道等方式以阻止土洞发育时，一般可采用桩基等措施。

（2）本工程适用处理方法：

2号楼地下室基底全部落在坚硬的石灰岩体上，可以石灰岩作为天然地基，采用筏板基础。对基岩以下岩溶预先进行超前钻探，钻孔按照10m×10m布置，探孔深至基石一下10m的范围。待探明岩溶分布后，对基面以下5m范围内的溶洞采取填充处理，根据溶洞的大小和原始填充情况分别采取直接灌注水泥浆、投入细骨料后注入水泥浆或直接压入低标号混凝土（C25）等。

3号楼基底下岩体分布为一半石灰岩一半泥岩及煤层。对于落在石灰岩分布段，按照“建筑桩基技术规范—JGJ94-2008”的要求，先对桩进行一桩一孔的超前钻探处理，探孔深至溶洞底的完整岩石7m为终孔；对于洞高大于6m的溶洞还要进行探边钻探，即从中心孔向外每2m钻一孔向外进行探边，并完成十字形剖面，查明溶洞规模之后再进行处理。根据溶洞的大小和原始填充情况，可采用“注浆加固法”、“片石粘土筑壁法”、“灌注低标号混凝土法”等处理。

①注浆加固法：使用注浆方法来处理钻孔桩溶洞，主要是通过设计院所提供的地质勘察资料，填充和加固钻孔桩穿过的溶洞，注浆加固方法在大溶洞的处理中有很好的效果。首先依据设计院所提供的地质勘察资料，找出最大的溶洞，并对其进行注浆加固。注浆泵注浆时要控制在0.5～1.0MPa的范围，确保注浆的压力不过于大，具体的压力值应由现场试验来确定。其注浆速度保持在15～20L/min，目的是使浆液渗透到填充物之内，然后固结，其渗透最小直径定为310m，确保冲钻成孔时能够有足够的固结体。在进行注浆时，注浆管要插在填充物的底部，边注浆边缓慢的上提，保证提管的速度不致太快，且应使渗透的半径控制在允许的范围之内。注浆液选用32.5级水泥，其配合比为水：水泥=0.8:1.0，如果需要水泥砂浆，那么其配合比要采用水：水泥：砂=1:1:0.8，当需要使用双浆液的时候，其水玻璃的用量要根据现场的实验来进行确定。

注意事项：

通过采用间歇注浆方式来防止浆液流失太远所造成的浪费，使先注入的浆液和砂子初步达到胶结之后再进行注浆，并循环多次注浆，达到规定最小注浆量和注浆压力控制值之时结束。当注完一个孔之后，要继续对其他孔进行注浆，但是，后注浆的压力要比先注浆的压力提高，最后封孔，注浆的顺序应根据现场进行自行控制。

②片石粘土筑壁法：溶洞内无充填或半充填，溶洞高度不太大，一般在3m以内，但存在严重漏水,护筒内水头高度不能保持时，可采用片石、粘土按1 ：1 体积比，回填冲击，用0．5～0．8 m小冲程，不循环泥浆干打几分钟，使回填物充分密实，再加浆提高水头到正常高度，让粘土与片石混合物充分挤入溶洞，将漏浆处堵住后再使用小冲程继续钻进，形成人工泥石护壁。如此反复多次回填片石、粘土，反复冲击直至形成泥石护壁并不再漏浆为止。粘土片石筑壁法施工时，钢护筒必须预埋牢固，这样可以防止由于溶洞漏水，水头高度急剧下降而造成孔口塌孔，保证钻孔顺利通过岩溶区。

当冲孔到离溶洞的顶板还有1米左右的时候，应加大泥浆所占的比重，并采用低冲程（高度在1m内）慢速冲进逐渐击穿顶盖，以防止卡钻。此外，还要安排专人来观察护筒内泥浆面的变化，如果发现泥浆面出现下降，应当立即提钻并及时进行补浆和抛填混合料，等到泥浆面不再下降达到稳定的时候，应继续使用低冲程慢冲挤混合料，使其能够形成泥石孔壁稳定的穿过岩溶地区。如果溶洞的面积比较大，使用一次抛填就很难达到成孔的目的，因此必须通过反复抛填处理才能够使其成孔。

注意事项：

在冲击成孔中,由于有的溶洞与地下暗河或其他溶洞相通,泥浆迅速流走,水头高度急剧下降,造成漏浆。施工时要在孔边备足一定数量的片石和粘土,一旦出现漏浆,要及时回填片石、粘土冲击造壁,并马上补浆,防止水头高度继续下降。

意外跑浆：地质资料揭示无溶洞或只有很小的溶洞，但突然发生跑浆，估计是挤破了旁边大溶洞的洞壁，或小溶洞与旁边的大溶洞是相连的。采取投放片石、粘土起到护壁作用，使钻孔顺利通过岩溶区。

遇到较大的土洞、空溶洞时，或连体薄层深洞迅速跨塌，出现掉锤现象，在快到溶洞顶板2m距离位置时应低锤轻冲击、慢冲击，减少溶洞大面积跨塌掉锤现象，保证桩基顺利终孔。

③灌注低标号混凝土法：对于较大的溶洞，尤其是半填充或无填充溶洞，有时采用填粘土和片石的方法难以成孔，或者成孔后灌注水下混凝土时孔壁被挤垮，这时用灌低标号混凝土（一般为C25混凝土）的方法处理。当击穿溶洞顶板时，为节约混凝土灌注量，可先填粘土块和片石，反复冲挤，待溶洞填注基本饱满时，再灌低标号混凝土至溶洞顶1m 以上，待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。

3 结语

溶洞地区首先要加强地质勘探工作，详细的地勘报告是选择合理选择溶洞处理方法的前提。施工时应严密观测，如发现溶洞分布与设计时采用的地质资料溶洞描述不相符，应及时将实际地质情况报业主及设计单位，必要时调整方法。

参考文献：

[1]范世凯，《武汉(湖北)地区岩溶地面塌陷》，资源环境与工程，2006

[2]杨光煦，《岩土工程关键技术研究与实践》，中国水利水电出版社，2016

[3]刘连喜、陈浩，《浅析武汉地区环境岩土工程问题》，城市勘测，2000