岩溶发育区地基问题及处理研究

宋宝来 王沙沙 余德涛

（龙岩学院资源工程学院，福建 龙岩 364000）

1 引言

工程建设过程中，若场地岩溶发育将会对施工安全、建筑物稳定性造成极大威胁，进行岩土工程地质勘察在施工前尤为重要。本文在对岩溶的形成条件、发育规律及发育龄期分期进行研究的基础上，浅析岩溶地区常见的地基问题，提出相应的治理措施。

2 岩溶的形成条件、发育规律

岩溶的形成需要具备的条件：

（1）可溶解的物质基础，即为存在可溶性的岩石，如碳酸盐类岩石、卤盐类岩石、硫酸盐类岩石等[1]；（2）含侵蚀性CO2的流动的水体。

岩溶发育的一般性规律为：

（1）岩性是岩溶发育的先决条件：可溶性岩石的岩性、成层的条件以及岩石的结构构造均对岩溶的发育规律及其溶蚀速度有着直接的影响。岩石结晶颗粒的大小及粗细程度也直接影响着岩溶发育的程度，通常粗大的粗亮晶较致密的泥粉晶易于被溶蚀。

（2）地下水是否具有侵蚀性以及侵蚀性的大小决定了岩溶的发育程度，通常处于当地侵蚀基准面之上的可溶性岩石均可被溶蚀。水量大小、水温的高低、水力梯度、离子总硬度高低、水中CO2含量高低、其他侵蚀性有机酸的含量高低与岩溶发育的速度与强度基本成正比，并非都是均匀性和单向性的，溶蚀与析出是一个可逆的过程，各个因素均可相互制约。

（3）地质构造的发育情况（规模、疏密、破碎性开启性等）影响着岩溶发育的强度及整体格局。一般来说，岩溶发育强度与岩溶区岩石的破碎程度、岩石的节理裂隙发育程度有着正比的关系，漏斗、落水洞、岩溶溶洞等岩溶形态常出现在岩溶区强烈发育的张开性构造处与不同岩性的岩石的接触带或不整合面，并且相连于大规模的地下伏流。岩溶和新构造运动也有关联，新构造运动使得岩溶的发育速度加快，另外有些岩溶被新构造运动推至侵蚀的基准面之下，而且还导致它的发育被延缓，并且保持当前状态，从而导致了地表以下一定范围内仍有较大深度广度规模的岩溶现象[2]。

（4）岩溶的发育还受气候因素尤其大气降水的影响，在气候潮湿并且降雨多的地区，地下水就能得到充足的补给，岩溶发育情况就较好，溶蚀速度也较快。

3 岩溶区地基常见问题及主要处理方法

3.1 岩溶区地基常见问题

由于不良地质构成，岩溶区的地基会发生承载力不足的情况，当然，地基也会发生塌陷、滑动或者变形的情况，也会引起不均匀沉降。基础遇到地下水，导致突水、渗漏的问题；基础遇到溶洞、溶槽、溶沟的问题；基础下面埋有孤石、石芽以及基础遇到土洞的问题[3]。

3.2 溶洞处理方法

单层溶洞：溶洞所能承受的重量是有限的，单层溶洞在地基之下，必须对其进行加固，采用填充或者夯实的手段对其进行处理。当存在不确定因素时，则应该根据具体的情况进行处理[4]。

重叠溶洞：在设计施工之前，应规划好设计布局，调整柱与柱之间的距离以达到避开溶洞位置的目的，而且这种方法会比较经济。当然，这种方法在一定程度上也会受到规划所需的限制。如果受到具体规划所制约的时候，可采用嵌岩灌注桩且桩长必须穿过溶洞洞顶的处理方法，从而达到治理的目的。

3.3 土洞处理方法

填垫法：有些土洞埋藏情况较为浅，土洞顶部的稳定性比较好。这种情况下，可以用岩石物质填埋在土洞的底部，采用岩石物质较为接近天然的反虑构造。

加固法：有些土洞埋藏情况较为深，实用填垫法不适合，此时应采用密钻灌浆的方法。所选用的材料可根据土洞的具体情况而定。

3.4 地下水作用下地基基础渗漏与突水的处理

地基发生突水情况时的处理方法：地基突水，往往使基础无法进行施工，此时可以采用引流一般采的方法，让地下水引流到基础中心的排水沟中或者基础外侧的边沟中。另一种方法就是用粘土直接对地下水进行铺盖；利用粘土的性质，可以堵住裂隙、落水洞、岩溶管道等；另外还可以堵住地下水，用建筑物进行抵流；如果修建的建筑物位于当地的水库旁或水坝的邻近位置时，可把地下水直接引流至该水库或水坝之中，让它流到下游，从而保证工程的顺利进行。

以泉州惠安崇武输变电站拟建场地为例，对项目前期的岩土工程进行勘察，勘察发现场地灰岩埋藏深度变化较大，岩溶发育程度较高，溶洞的高度大小不均一，溶洞中多以可塑状的含角砾粉质粘土及细砂充填为主，洞中的一些空间，溶洞形成和发育时间比较慢，并且埋藏的深度较高，充填物不容易被水冲蚀掉。因此，在打桩的时候应考虑溶洞本身对场地稳定性及地基稳定性的影响，采用桩基础，桩基础应穿过溶洞和到达稳定岩层。

拟建场地局部灰岩面上土质有变软的现象，在地下水的作用下会发育成土洞，当采用天然及复合地基时要考虑到土洞就场地稳定性或者地基稳定性而言，所带来的影响。为此应对土洞及发育成土洞的土层作注浆处理，若采用桩基础，要使其穿过溶洞，并且使其达到稳定岩层为止。通过灌注砼时桩身一并处理土洞、溶洞，并保证桩端底部有足够的安全厚度。场地存在临空面，采用桩基础时应确保桩端全断面进入完整中风化基岩不少于一倍桩径，且荷载较大的柱位应按群桩进行设计，在桩基施工前，应对场地进行处理，即进行注浆。

3.5 地基基础的选择方法

在岩溶发育地区，地基的基础选择主要有冲孔灌注桩、钻孔桩、预应力管桩以及群桩。例如，冲孔灌注桩的优点是适合于各种地层，桩长、桩径选择范围大，桩长易控制，能克服振动干扰、挤土效应，单桩承载力高，穿透能力强，且对周围建筑物影响较小等。当溶洞数量较多且单个洞体体积容量较小时，应考虑用桩打穿多层洞顶的处理方法。而钻孔桩适用于地表崎岖不平、桩体质量较大或地下有独立岩石的情况，因为钻孔桩可以穿成直径比较大并且受力较为明显的孔，可以轻易的让独立岩石被穿透；地面情况较为复杂的时候，以上所提及的方式并不适用，遇到岩溶上部覆盖有一定厚度的砂质层，对于此种复杂地质状况，想要高效快速解决问题，可以选用群桩法，群桩法既简单又操作性强，能对复杂多变的岩溶进行有效避开，从而防止了对桩基的破坏。

4 结论

（1）溶洞的治理措施：单层溶洞可考虑对洞体进行加固处理，重叠溶洞可考虑避开溶洞位置或采用嵌岩灌注桩穿过溶洞洞顶的处理方法。土洞的治理措施有：填垫法和加固法。

（2）对于地基基础处理的比选，冲孔灌注桩的优点是适合于各种地层，桩长、桩径选择范围大，桩长易控制，能克服振动干扰、挤土效应，单桩承载力高，穿透能力强，且对周围建筑物影响较小。在深层充分发育的岩溶中，要穿过独立岩石或从缝隙中打穿，应考虑钻孔桩。对于复杂的地质状况应用群桩法。