溶洞、土洞对地基的影响及其处理方法探讨

张仕建

（福建省华荣建设集团有限公司， 福建 福州 350000）

随着我国经济水平的发展和进步，岩溶地区也成为了我国建筑开发的主要位置，而一旦岩溶地区存在溶洞或者土洞，那么就会出现地基沉陷或者不均匀的沉降，这一问题对于岩溶地区的稳定性以及整体建筑施工水平都是一种较为严重的影响，因此岩溶地区的地基处理就成为了我国建筑行业的重点以及难点。目前来说，我国对于岩溶地区的地基处理方面缺乏一些比较系统化的理论对施工方法进行指导与建议，更多的是对当下实际工程施工过程中的岩溶地基进行分析评价。因此未来如何才能够更好的处理溶洞与土洞，就成为了岩溶地区地基施工的关键问题。

1 溶洞、土洞对地基稳定性的影响

溶洞和土洞都属于地质变化过程中逐渐形成的地质环境之一，溶洞可以分为无充填、半充填、全充填几种，至于土洞大多数都是无充填。岩溶地区，这些无充填类型的溶洞和土洞将会导致地基承载力下降，导致地基出现沉降与变形，从而导致地面塌陷，进而也就影响了建筑地基的整体稳定性[1][2]。

1.1 溶洞

溶洞稳定性很多时候需要多项因素进行支撑，当下现有的勘察手段对于溶洞的特征来说依旧缺乏针对性的勘察手段。目前来说对于溶洞的勘察主要来自于经验，比如说使用结构力学对溶洞的受力特征进行分析。但是这种方法的弊端就在于溶洞边界并不明确，因此得出的计算结果一般来说并不准确。

在岩溶地区，溶洞的主要构成就是灰岩、白云岩，这两种岩石都属于硬质岩石，如果岩石整体比较完整，并且基础地基尺寸比溶洞平面尺寸更大或者拥有足够的支撑长度、顶板岩石厚度大于溶洞跨度，如果有以上几种情况，那么就可以不考虑溶洞对于地基造成的影响。除此之外，如果土层的厚度比独立基础宽度高出三倍或者比条形基础宽度高出六倍，同时并不会形成土洞，那么就可以不考虑溶洞对于地基造成的影响。而如果不满足以上的要求，那么就需要开展专门洞体稳定性分析，从而提升溶洞稳定性。本文主要以龙岩市勘察场作为案例进行研究，在这一勘察场当中，具体来说的溶洞土层结构主要有杂填土、耕土、卵石、粉质粘土、红粘土、含角砂粉质粘土、含卵石粉性土、中风化灰岩、破碎灰岩。对于不同的土层需要计算土层的抗压性以及抗击打性，计算相关能力。

1.2 土洞

一般来说土洞出现出现在岩溶地区覆盖层或者是覆盖层与岩石接触的位置，经过岩溶通道以及岩溶水动力的影响，土洞也就会随之出现。土洞出现之后，生长的主要原因就是在岩溶水作用下导致土壤流失。随着土洞大小逐渐扩大，土洞上部的自重就会逐渐大过剪切力，进而导致洞体塌陷。和溶洞进行比较之后发现，土洞对于地基的稳定性造成更大：首先就是土洞很多时候都处于较为松散的岩层当中，因此非常容易出现顶板塌陷。其次则是土洞一般都会承受建筑物地基的压力而出现，因此容易导致地基塌陷。再次则是土洞不会单个出现，一般来说都是成群出现，尤其是溶蚀发育的过程中。最后则是随着岩溶水活动逐渐频繁，土洞也将会迅速的进行生长，尤其是一些人工的抽水工作会导致这一现象迅速加快，进而危及建筑物。而在本文研究的过程中，选择的案例龙岩市勘察场当中，土洞的充填物主要为角砂、粘土，呈现出了流塑状，钻进时大部分钻孔孔内有漏水现象，钻进尺较快，孔壁不稳定，极易塌孔，局部出现钻杆自沉现象。

2 常用地基处理原则

处理岩溶地基的过程中，首先需要分析岩溶形态当下的实际状态以及工程使用过程中的具体要求进行分析，同时还需要让安全与经济进行结合，从而更好的进行处理。对于地层当中的溶洞来说，是否处理则是需要分析是否对上层建筑物造成了负面的影响，这方面的分析具体来说分为两大部分。首先是溶洞与建筑物之间的覆盖层厚度数值，只有达到了一定的厚度之后才能够说建筑物此时处于安全范围。其次则是溶洞的状态是否稳定，也就是未来建筑物使用的时间中，溶洞随着地下水的冲刷以及侵蚀，是否会导致溶洞进一步的发展与扩大。而实际处理的过程中，地层当中溶洞的深度、高度、横向范围都有着不同的数值，因此对于上层建筑以及地基造成的影响也各不相同。因此为了更好的处理溶洞与土洞，首先就需要使用不同的处理方法进行控制。原则上来说，对于地层当中的溶洞，主要处理方法就是将溶洞填充，保证溶洞与周围的土质能够处于紧密状态。同时这一工作还有两方面的关键意义和作用。一方面就是溶洞在填充紧密之后，周围地基与溶洞将会成为一个较为完整的个体，从而保证桩基或者复合地基能够按照常规设计方案来执行施工。除此之外，溶洞填充密实之后，地下水的流动也能够被充分的阻断，这种方式就可以更好的避免溶洞在地下水冲刷下不断的扩大与发展。一般来说用于溶洞填充的材料和介质可以选择黏性土或者砂性土，对于土壤的密实度和强度也没有非常严格的要求。主要的原因就是对溶洞的填充处理主要目的在于能够更好的避免地质非均匀状态带来的影响以及作用。相反如果填充材料的密度过大或者强度过大，很多时候就会造成一种非均质情况。因此在对溶洞填充加固之后，填充密实度以及强度需要尽量与溶洞保持一致即可。

3 常用地基处理方法

对于岩溶地区来说，土洞和溶洞是非常常见的地质状态，对于这两者的处理方法也比较多样化，其中具体来说包括避让、填埋、灌浆、夯实、梁板跨越、桩基等等方式。可以说对岩溶地区的地基处理主要的依据就是因地制宜，根据地理位置的实际情况来选择更合适的方法。溶洞和土洞对于建筑物自身的稳定性影响非常大，如果无法妥善的处理，那么建筑物的安全使用将会受到影响，甚至会出现建筑物坍塌等等情况。对于岩溶地区的地基来说，想要进行正确的处理，主要的方式就是在正确的基础上来进行。如果建筑场地和地基经过了工程地质的评价，属于不稳定的岩溶地基类型，那么就需要进行认真的处理与对待。

在岩溶地区，满足了条件之后的溶洞可以不进行分析，比如说前文体积的土层厚度大于三倍基础底面宽度或者大于条形基础底面宽度六倍。如果溶洞的顶板数据与相关内容经过计算之后发现不符合要求，那么就需要根据溶洞的相关数据来进行分析，从而掌握洞体的稳定性。比如说地质条件满足以下内容，那么就可以不考虑溶洞对地基稳定性带来的影响，比如说溶洞被密实的沉积物塞满，并且承载力达标，不会被地下水冲走。亦或者是洞体顶板厚度要接近或者大于洞跨等等，这些条件下就可以不考虑溶洞对于地基稳定性地带来的负面影响。

而如果在不稳定的地区进行施工，那么就需要对溶洞的实际位置、大小、深度、稳定性、水文地质条件等等内容来进行分析，并且采取相关的措施和方法来提升稳定性。首先对于一些洞口比较小的溶洞，最合适的方法就是首先进行镶补、嵌塞，使用块石、碎石、粘土等等方式来进行填充、压实，同时也可以使用钢筋混凝土进行梁板跨越处理。其次则是对于一些洞口比较大的溶洞，主要的处理方式就是使用梁板拱进行结构上的跨越。而这种方式需要具有一个非常可靠的支撑面，也可以使用浆砌块石等等堵塞措施进行处理。对于一些围岩不稳定，并且出现了风化与破裂的岩体来说，可以使用灌浆加固的方法或者填塞等等措施，也就是清除覆土、爆开顶板、挖去软土，使用块石或者毛石来进行填充。最后则是对于规模比较大的溶洞来说，可以进行洞底支撑或者调整柱间距的方式进行处理。为了更好的增加顶板岩体的稳定性，可以使用合适的方式进行支撑，比如说拱、钢筋混凝土等等。需要注意的是，如果选择了这种方法，需要检查洞底的整体稳定性水平[3][4]。在龙岩市勘察场案例施工的过程中，选择了注浆处理施工方式，具体来说这种施工方法的施工流程为首先需要引孔，这一过程中需要使用钻机在注浆孔位置进行钻孔，钻孔口径为110毫米，钻孔深度则是需要进行记录，与勘察报告对比之后再决定。引孔需要到达土洞底部下方0.8米，或者是达到灰岩下方300毫米左右。在引孔的过程中需要注意记录土层的标高情况，同时绘制对应的钻孔桩状图。需要注意的是，悬空顺序需要根据勘探点开始，随后沿着四周进行，如果发现最外一排孔洞周围依旧有溶洞，需要继续向外扩孔，直到没有溶洞为止。其次则是需要安放注浆管，在钻孔结束之后需要下两根DN20焊接管，分别作为一次注浆管与二次注浆管。其中一次注浆管需要下放到洞底500mm左右，二次注浆管则是需要下放到洞顶500mm左右。第三步骤为孔口封堵，在下管结束之后，需要使用石块、砂石塞填洞口，同时使用浆液封堵，要求封闭段大于1.0m以上。

对于土洞来说，在前文中已经分析了土洞的形成原因以及形成条件，可以说土洞受到了岩石性质、岩溶水、水流等等方面的控制和限制。如果土洞或者地表坍塌，那么在深层势必会出现岩溶水通道。土洞对于建筑物地基的整体稳定性影响远远大于溶洞，而出现这种情况的原因是就是土洞要远远比溶洞更浅。也就是土洞处于建筑物地基压缩范围之内，有的土洞甚至处于受力范围之内。除了深度之外，土洞顶板强度比较低，上层土抗压强度要低于基层岩石强度，一旦土洞大小成长到了一定阶段，那么很多时候都会由于顶板的承压能力较低而出现塌陷。同时土洞的分布密度比较大，在很多地区都呈现密集分布。最后则是土洞的发育速度比较快，受到流水的影响，土层被侵蚀的速度要远远超过岩石。因此，在这样的状态下，土洞将会造成更加严重的影响。而一般来说对于土洞的处理主要分为以下几方面：首先就是处理地表水以及地下水。在建筑整体范围之内，需要做好对于地表水的拦截、防渗等等工作，如果情况允许，可以进行截留、改道等等方式来避免土洞继续发展。其次则是进行挖填处理，这种方法一般来说出现在浅层土洞的处理过程中，主要的方式就是挖除软土，使用块石或者混凝土进行回填。对于地下水形成的土洞以及塌陷，可以将软土之后的块石作为反滤层，从而进行夯实。有些土洞如果挖除工作量实在过大，那么可以使用强夯法来夯塌土洞，随后使用碎石来逐渐回填并且逐层夯实。[5]

4 结束语

岩溶地区地基受到溶洞与土洞的影响，基面受到的影响比较大，尤其是对于地基的处理来说，经常难以控制。未来规划工程场地的过程中，需要尽量避开岩溶地区，无法避让的情况下则是需要使用合适的方式来提升岩溶地区地基水平。本文主要针对于实际情况进行分析，希望能够帮助我国工程建设方面的工作水平实现进一步的提升与进步。