隐伏岩溶地区地基的勘察及其稳定性评价

赵聪敏

【摘要】岩溶，特别是隐伏岩溶，对工程建设具有较大的潜在危害性，查明岩溶发育规律是工程安全的前提。本文笔者通过对隐伏岩溶地区地基的进行勘察后，对其稳定性进行分析评析。

【关键字】隐伏岩溶地区，地基勘察，稳定性评价

中图分类号：TU4文献标识码：A 文章编号：

一、前言

岩溶又称“喀斯特”，在我国分布较为广泛。我国的可溶岩分布面积达3．65×106km2，占国土面积的1／3。隐伏岩溶是埋藏在已成岩的非可溶性岩层之下的岩溶。这种岩溶一般不反映于地表，如四川盆地底部被中生界红层覆盖的岩溶。我国隐伏岩溶分布的地区也十分广泛,但产生塌陷的地区却多分布在云贵高原和东南丘陵，珠江三角洲地区。塌陷严重者,会使整个矿区报废,毁坏建筑物和大片农田,中断铁路和公路交通等,给国家的生产建设造成巨大损失,并严重地威胁着人民的生命安全。因此，在岩溶地区建设工程时，对隐伏岩溶地区的地基勘察就显得尤为重要。

二、岩溶的一般形态和岩溶地貌

1、岩溶的一般形态及成因

岩溶的主要形态有溶洞、溶沟、溶槽、暗河、石芽、漏斗及钟乳石等，是可溶岩受具有溶解能力的水的化学和物理作用的结果。岩溶发育的基本条件：①具有可溶性岩层。可溶性岩石有三类:碳酸盐类岩石,硫酸盐类岩石,卤盐类岩石；②具溶蚀能力和流量足够的水；③地下水有下渗、流动的途径。

覆盖在岩溶面上的冲洪积层，在地表水下渗或地下水升降变化的情况下，土颗粒沿岩溶、洞穴裂隙带走，使上层土形成空洞而形成土洞。土洞是岩溶作用的产物，土洞以下基岩必有岩溶水通道，土洞常分布于溶沟一侧和落水洞、石芽上口等位置。一般地说，硫酸盐岩层、卤素类岩层岩溶发展速度较快；碳酸盐类岩层则发展速度较慢。质纯层厚的岩层，岩溶发育强烈，且形态齐全、规模较大；含泥质或其他杂质的岩层岩溶发展较弱。结晶颗粒粗大的岩石，岩溶较为发育结晶颗粒细小的岩石，岩溶发育较弱。岩溶的发育是缓慢的，在建筑物使用年限内可认为是不变的。

2、岩溶地貌

岩溶地貌又称喀斯特地貌，是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称。它以溶蚀作用为主，还包括流水的冲蚀潜蚀等，按出露条件分为:裸露型喀斯特，覆盖型喀斯特，埋藏型喀斯特。岩溶地基常常引起地基承载力不足、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在岩溶地区的兴建，岩溶地基问题就成为工程建设中的突出问题。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和基础型式，有着重大的技术价值和经济意义。

三、岩溶地区地基的勘察

目前，在岩溶地区进行的大多数勘察工作，是在已知岩溶发育的地区进行的，这些地区的岩溶空洞对其上建筑物产生了不利的影响，勘探的目的是在指定的区域内查明可能导致灾害的溶洞或岩溶裂隙带后，进行工程设计和治理，防止岩溶灾害的出现，是被动的补救式的勘察工作。很显然，根据不同勘察阶段探测出未知岩溶发育区，探明岩溶发育形态的分布与规模，判定是否对将来在其上方修筑的建筑物有危害，即开展先期的主动式的勘察工作将会取得更好的防灾效果。目前，物探方法已经在岩溶勘察工程中的广泛应用，其是采用一种或几种物探方法在某一区域内有规律的进行测试，然后采用钻探勘探进行配合验证。

四、岩溶地基的处理

1、跨越法。

此法包括板跨法、梁跨法、拱跨法等，对深度较大、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。宜春市张坊大桥3号桥台应用钢筋混凝土板跨越溶沟，处理效果良好。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沉井墩式基础作支承，然后在沉井、墩基及基岩上架设206 m的弹性地基梁跨越溶洞处理效果甚佳。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。

2、灌浆(混凝土)法

灌浆(混凝土)法是贵州地区采用较多的一种地基加固方法，也积累了较多经验，对于浅层溶洞、深(浅)土洞、塌陷、溶沟(槽)内软土及基岩面软的地层具有良好的加固效果。同时也有采用灌浆法灌注混凝土处理大型溶洞的工程实例，对溶洞进行不间断灌浆，连续灌注十几吨甚至上百吨的混凝土，虽然满足了建筑要求，但在强岩溶发育区，除非进行严格的地质及水文地质勘察，否则不宜采用灌浆法处理大型溶洞。

3、复合地基法

对于建筑荷载较小、土层较厚、土洞较多、岩面起伏大的岩溶发育区采用复合地基处理可满足建筑要求，比桩基节约成本。目前，常采用水泥搅拌桩、C F G桩、砂石桩、旋喷桩等多种复合地基类型，并已在工程实践中取得成功应用，如在场地范围内溶洞、陡坎及鹰嘴岩等岩溶发育，溶洞多具开口，充填软～流塑黏性土，采用高压旋喷桩加固岩溶地基。

4、夯扩桩

桩由上部桩身和下部复合载体组成，桩身为钢筋混凝土结构，复合载体是避软就硬，以碎砖、碎石、混凝土块等为填充料，在持力层内夯扩加固挤密形成的挤密实体。夯击过程中如遇土洞，可及时对土洞进行充填处理，不会危及地面安全。夯击到岩面时，由于强大的夯击能，实际上是对岩顶板进行强度及稳定性检验，若遇溶洞薄层顶板或节理裂隙较发育强度低时，即可击穿进行“深层强夯”处理，只要达到某种“收锤标准”就可定量取得承载力。

5、人工挖孔桩

人工挖孔桩基础由于成本低、施工简单、进度较快、直观且容易保证质量，因此在工程中得到了广泛的应用，在施工工艺及成桩质量控制方面取得了一些经验，主要适用于岩溶发育不强烈、上覆土层不厚及基岩可作为稳定桩端持力层的地质情况：对于持力层深度大、地下水丰富、有软土及流砂存在或岩溶强烈发育的地方，如果强行开挖(凿岩)，往往因护壁网难或涌水量骤增而造成施上困难或无法施工，且强排地下水将对周围环境造成不良影响，此时挖孔桩可与冲孔桩、钢管桩等其他处理方法联含使用。

五、岩溶地基的评价

岩溶地基分析评价过程的一般步骤为：实际洞体→几何模型→力学模型→数学模型→计算方法→结论。其核心内容是力学模型、数学模型及计算方法的研究。近年来在该领域内的研究取得较大进展,对岩溶空洞地基稳定性的分析评价经历了从定性→半定量→定量的过程。

定性评价法适用于初步设计阶段选择场地及一般工程地基稳定性分析评价, 包括综合分析法、经验比拟法。半定量评价方法：①顶板厚跨比法：此法常用于稳定围岩。不考虑顶板形态、荷载大小和性质，根据近似的水平投影跨度L 和顶部最薄处厚度h求出厚跨比h/L ，作为安全厚度评价依据；②估算顶板安全厚度法。定量评价法岩溶地基稳定性研究的发展趋势,必将是由定性到定量,由平面到三维的过程。

六、结束语

隐伏岩溶地区的地基处理方法有很多，应根据工程地质勘察报告并综合考虑工程荷载、重要性、施工工艺，把地基、基础、上部结构作为一个整体，综合运用多种处理方法，以便取得最佳技术、经济效果。

参考文献:

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