岩溶地基的处理

2010-08-15朱显镇

科技传播 2010年15期

关键词：土洞溶洞岩溶

朱显镇,张萌

中南大学土木建筑学院,湖南长沙 410075

岩溶地基的处理

朱显镇,张萌

中南大学土木建筑学院,湖南长沙 410075

岩溶对工程建设的影响很大，通常由于岩溶的存在地基承载力不足，基础发生不均匀沉降，滑动及塌陷。因此，在工程建设中需要对其进行防治处理。本文主要就有关岩溶地基的稳定性和处理方法进行了分析和探讨。

岩溶；地基；稳定性；处理方法

0 引言

我国岩溶分布广泛，在广东、广西、云南、湖南等各省均有较大面积的分布。由于岩溶的地质作用，岩溶地基存在溶洞、土洞、塌陷、沟等不良地质现象。这些不良地质现象常常引起岩溶地基地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏。随着越来越多的工程兴建在岩溶地区，在工程建设中岩溶地基问题成为一个突出的问题。因此，加强岩溶地基稳定性分析评价，采用合理、经济的地基处理措施，有着重大的技术价值和经济意义。

1 岩溶的概况及特征

岩溶是指可溶性岩层，如碳酸类岩层石灰岩、白云岩、硫酸类岩层和卤素类岩层等受水的化学溶蚀和物理侵蚀作用而在岩体中形成洞穴、沟槽、空隙以及被切割成各种形态的岩体，或代表这一过程的物理地质现象。其中以南斯拉夫与意大利接壤处的喀斯特地最为卓著，故在国际上又称为喀斯特。

岩溶发育的基本条件：1）具有可溶性岩层；2）具蚀能力和流量足够的水；3）地下水有下渗流动的途径，其主要形态有溶洞、土洞、溶沟、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗及钟乳石等。

2 岩溶地基的稳定性评价

2.1 岩溶对地基稳定性的影响

岩溶对地基的稳定性的影响主要是引起地基承载力不足，使得地基产生不均匀沉降以及地基发生滑动和塌陷等变形破坏。具体情况有：

1）当地基主要受力层范围内有溶洞、暗河等地质时，在附加荷载或振动下，溶洞顶板坍塌使地基突然下沉；

2）基础埋置在基岩上，其附近有溶沟、竖向岩溶裂隙、落水洞等，有可能使基础下岩层沿倾斜的软弱结构而产生滑动；

3）溶洞、溶槽、石芽、漏斗等岩溶造成基岩面起伏较大，或者有软土分布，使地基不均匀下沉；

4）基岩和上覆土层，由于岩溶地区较复杂的水文地质条件，易产生新的工程地质问题，造成地基恶化。

2.2 影响岩溶对地基稳定性的因素

影响岩溶地基稳定性有很多，主要有岩石的性质，岩石的构造（断裂、褶皱等），地下水的状态，人为因素等。

1）岩石的性质

当岩石为高强度、厚层块状、质纯时，当岩石的直向与溶洞、土洞的走向正交或斜交时，角度平缓，对地基稳定性影响较小。

2）岩石的构造

岩石的断裂、褶皱对地基的稳定性具有不利影响。当可溶性岩石发生断裂，在断裂、裂隙处，地下水流易将物质迁运至别处，使土层不断瓦解形成溶洞，最终导致上部覆盖层失稳；在纵向弯褶皱作用下，易在褶皱转弯处形成空隙，与此同时，褶皱的核部易形成共轭节理和张节理，该处岩石间胶结较差，地下水活动也较频繁，这些对于地基的稳定是不利的。

3）地下水

地下水对岩溶地基的稳定性具有重要影响。地下水位的波动，使覆盖层反复饱和失水，其结果使覆盖土层产生崩解、散体、剥落而向下迁移，形成土洞并向上扩展，最终使上部覆盖层整体发生失稳。

4）人为因素

人类的频繁活动，如人工爆破、人为大幅度降水，地上交通工具的加载或振动以及地下工程的施工等都将改变岩溶周边应力状态，导致岩溶地基的失稳。

3 岩溶地基的处理方法

岩溶地基处理应根据溶洞、土洞等的位置、大小、埋深、围岩稳定性以及水文地质条件等，因地制宜的进行综合处理。原则上要：1）对于重要建筑工物宜避开岩溶强烈发育区；2）当地基为易溶岩时，如含有石膏等，需要考虑未来溶蚀继续作用的不利影响；3）对孔洞较小的岩溶洞隙宜采用镶补、嵌塞、跨盖等方法处理；4）对孔洞较大的岩溶洞隙宜采用梁板和拱等结构跨越或采用浆砌块石等堵塞措施；5）对规模较大的间隙可采用洞底支撑或调整柱距等方法；6）对于岩溶水的处理以疏导为主；7）对未经有效处理的隐伏土洞地表塌陷影响范围内不应作天然地基；8）对于桩（墩）基时，宜优先采用大直径的墩基或者嵌岩桩；

施工中常见的有挖填、灌填、桩基、跨盖、地表水和地下水处理等方法。

1）挖填法适用于浅层溶洞、溶槽、溶沟等，施工时挖除岩溶形态中的软弱充填物，然后以碎石、灰土或素混凝土等回填，以增强地基的强度和完整性，或者在压缩性地基上凿去局部突出的基岩，铺盖可压缩的垫层(褥垫)，以调整地基的变形量；

2）灌填法适用于基础下的较深溶洞埋深时。施工中通过钻孔向洞内灌注砂砾、水泥砂浆、混凝土等，以填堵溶洞；

3）桩基法适用于地基上修建重要建筑物，岩溶溶洞较深的情况。可采取冲孔桩、钻孔桩、预应力管桩、群桩等。施工时将桩直接打入至基岩持力层或钻孔灌入混凝土桩，可承受较大的上部荷载；

4）跨盖法适用于基础下有溶洞、溶槽、漏斗、小型溶洞。施工时可采用钢筋混凝土梁板跨越，或用刚性较大的平板基础覆盖，而不对其下地基进行处理；

5）排导法：对建筑物地基内或附近的地表水要做好防渗疏导工作，对于地下水可以采用排水隧洞、排水管道等进行疏导。防止基础地下水水位下降过多，以免地基承载力下降过多而发生失稳变形破坏。