深圳龙岗某小区隐伏岩溶、土洞的探测及处理

李积宏

（深圳华力工程有限公司，广东 深圳518000）

1 引言

深圳市龙岗区属隐伏岩溶、土洞发育区，近年来随着该区经济建设的发展，城市化进程加快，在人类工程活动与自然地质营力联合作用下，已发生多起岩溶地质塌陷事件，对工程建设和人民生命财产安全造成了严重的危害，因此岩溶、土洞塌陷已成为该区主要的地质环境问题。深圳市某小区位于深圳龙岗中心城，在黄阁北路以东、平安路以西。在勘察期间发现该小区某栋高层建筑的场地存在于隐伏岩溶、土洞，为了建筑场地的安全，经过各方论证，对该场地的岩溶、土洞进行了处理后，建议建筑选用复合地基。

2 工程地质条件

该场地地处龙岗黄阁坑附近，场地内分布的地层为人工填土层（Qml）、第四系冲洪积层（Qal＋pl）、残积层（Qel）；基岩为下侏罗系金鸡组（J1）含砾泥质砂岩及石炭系测水组（C1）石灰岩，两种地层呈不整合接触关系；

（1）人工填土层（Qml）属素填土主要由粘性土组成，不均匀的混有砾石及少量生活垃圾。厚0.50～4.00m。

（2）第四系冲洪积层（Qal＋pl）系第四纪晚更新世及以前形成的老土层，以粉质粘土为主，局部夹卵石及细砂混粉质粘土，厚度为2.00～8.00m。

（3）第四系残积层（Qel）主要由下侏罗系金鸡组（J1）含砾泥质砂岩及砂砾岩风化殘积而成。由于母岩的成分复杂，因此殘积土的组成、结构和性质差异甚大。残积层可分为粉质粘土、砾石混粉质粘土、含砾粉质粘土3个亚层，各亚层在场地多呈不连续分布，厚度分布不稳定。该残积层层厚8.00～30.0m。

第四系残积层中发育土洞，取得的芯样呈红褐、灰褐色，含碎石及角砾，呈软塑——流塑状态。

（4）下侏罗系金鸡组（J1）含砾泥质砂岩为早侏?罗纪陆相碎屑岩沉积建造，属软质岩石。其颜色和组成物质复杂，各种岩性多呈夹层分布。本次勘察揭露强风化含砾泥质砂岩。

（5）下石炭系测水段石灰岩属可溶岩类，隐晶结构，节理发育，沿节理充填少量方解石脉。该层基岩面起伏很大，顶板高程介于－1.96～18.31m；该层发育溶洞，洞内充填物为粘土，红褐、灰褐、灰黑色，含角砾及碎石，呈软塑——流塑状态。

3 隐伏岩溶土洞的探测

因该场地土洞、溶洞特别发育，土洞、溶洞埋深较大，后经过各方专家讨论，最后确定采用超前钻探查、浅层地震、瑞雷面波、电测深、电磁波透视、钻探验证等方法对场地的土洞、溶洞进行了探测，

经过各种方法的相互补充和互相验证，查明了场地的土洞和溶洞的发育情况，场地内有两条溶槽：1号溶漕沿北东——南西方向延伸，宽约6～20m，岩石溶蚀深度约20～40m，最深达48m，两翼岩壁陡峭，溶洞、开口溶洞和溶蚀裂隙发育；2号溶槽位于东部，2号溶槽沿北西——南东方向延伸，规模相对较小，宽约2～8m，沟底距地面约48～53m，溶蚀深度约20～28m，在北西端与1号溶槽交汇。1号、2号溶洞的平面分布见图1。上述两条溶槽是岩溶地区长期侵蚀、溶蚀的产物，既是岩溶裂隙水集中径流的通道，也是溶蚀裂隙、溶洞及土洞强烈发育的场所。

场地内土洞则主要沿1号溶槽和2号溶槽周边发育，土洞高度一般为1.3～22.6m。大部分土洞内充填有软塑——流塑状态的粘性土及碎石角砾，同时也存在一定数量的空洞。该场地为深圳龙岗区首次采用物探技术最先进、方法最全面的对岩溶和土洞进行探测的场地，成果也得到了各方专家的肯定。

图1 溶洞、溶槽的分布

4 地基的处理及检测

4.1 方案的选择

本场地属于古岩溶洼地发育的覆盖岩溶区，可溶岩埋藏较深，其顶面起伏变化剧烈，基岩隆起与场地中部的洼地过渡段岩面变化剧烈，在溶槽两翼形成陡壁，且溶沟、溶槽发育并多处形成鹰嘴岩，场地土洞沿溶槽发育，局部厚度可达20多m，针对该场地工程地质条件，有以下几个方案可供选择。

（1）旋喷桩加固方案。对土洞中的残留土体进行加固，同时旋喷注浆对土洞的空洞进行填充，该方案造价大，工期长，施工难度大。

（2）袖阀管注浆。采用袖阀管注浆工艺对土洞进行填充和土层加固。该方案加固效果难控制，且水泥用量没办法控制。

（3）填充塑性砼。通过钻机成孔后，高压泵泵入塑性混凝土，填充土洞中的空洞、挤密加固松软土体，同时堵塞联通体系，阻断渗流通道。该方案造价低，工期较短。

在比较分析了以上几个方案后，最后选取了3号方案。

4.2 地基处理施工

（1）灌注钻孔平面布置。灌注孔布置在建筑基础平面中两条溶沟位置，钻孔间距3.0m，灌注孔的布置见图2。

（2）钻孔深度。在物探揭示单层土洞的位置，钻孔深度至土洞的中或底部，在串珠式土洞分布的地段，打通上部2个土洞为限。

（3）灌注材料以塑性混凝土为主，加入一定量的粘土粉。

（4）灌注方式采用抽管灌注的方案。在土洞范围内，混凝土灌注压达20MPa后，提升0.50～1.0m，实际灌注的高度超过土洞的高度1.0m左右（图2）。

图2 灌注孔平面布置

4.3 效果的检测

效果检测采用钻芯检验和标贯试验相结合的方法，对混凝土灌注效果进行了检验。通过逐段抽芯观察，检查砼芯的完整性和与周围土体的结合程度；通过对钻探冲洗液消耗量的观测，检查注浆处理后土体的漏水情况，分析地下水的径流通道是否被遏制；通过标准贯入试验，检验土的力学性质是否得到改善。

（1）通过砼注浆。原有的土洞和松散土体被填充，地基得以加固；地下水的主要径流途径受到遏制，集中排泄通道被堵塞，地下水的活动性受到限制，有效阻止了土洞进一步发展的机制。

（2）根据抽芯检验结果。钻孔内采取到不同厚度的塑性砼材料，芯样外观完整，灌注料与周围土体胶结良好，表明土洞已得到有效填充。

（3）标准贯入试验结果表明：注浆后软弱土经过挤密加固，土的力学性质得以明显改善。

场地经过塑性材料充填灌注后，加固区内地基得到有效加固，土体的力学性质获得明显改善，土洞形成和发展的机制被有效控制，地基处理的预期目的达到。

5 结语

深圳龙岗区属于覆盖型可溶性岩分布区，隐伏岩溶发育形态主要有溶沟、溶槽、溶隙、溶孔、溶洞及由于地下水流潜蚀作用形成的土洞。采用浅层地震、瑞雷面波、电测深、电磁波透视、钻探验证等方法相互补充和互相验证，查明了场地的土洞和溶洞的发育情况，根据探明的土洞的空间体积和注入的塑性混泥土的量两者相差不大，也验证了探测是准确的。对溶洞、土洞填充塑性砼的方案是有效的，土洞被填充，土洞形成和发展的机制被有效控制。为深圳市龙岗区隐伏岩溶、土洞的探明、处理总结积累了一些行之有效的方法。