对喀斯特地貌地形的地基研究与处理

对喀斯特地貌地形的地基研究与处理
摘要：在我国的岩溶地区,工程建设中一般会遇到特殊的地质问题。

溶洞、土洞和地层塌陷这些不良工程地质情况,在溶岩地区或多或少会不可避免地出现,对工程建设造成不利影响,使建(构)筑
物附近产生地面塌陷、不均匀沉降等危害,严重时危及建筑物的正常使用。

本文在此从喀斯特地貌地区的地质问题出发，在此基础上对于地基的施工做了一定的探讨。

关键词；喀斯特；地貌；地质；地基
abstract:in the karst areas of china, project construction will always encounter special geological problems. cave, soil cave collapse and formation of these adverse conditions of engineering geology in karst area, more or less will inevitably arise, adverse impact on project construction, the building (structure ) constructed near the non-uniform settlement of ground subsidence, damage, serious endanger the normal use of the building. this article starts from the geological problems of karst landform areas, on the basis of the foundation construction to do some research.
key words; karst landform; geology; foundation;
中图分类号：f416.1
前言：岩溶（喀斯特）地貌作为一种特殊的地貌单元在我国主要分布于西南地区，在贵州、广西等地尤为发育。

岩溶地区由于地下
水对碳酸类岩体的侵蚀作用，导致岩体的连续性及均匀性受到破坏。

因此在该类地区岩土体的工程力学特性有其特殊性。

其可分为：岩溶盆地、峰林地形、石牙残丘、溶蚀准原等。

地下发育形态主要表现为：裂隙、溶洞等。

以上岩溶形态的存在，不同程度地影响着建筑物基础的稳定性，很多情况下须加以处理方能满足基础的稳定性。

对于高层建筑，由于其荷载大、结构复杂，尤其需要慎重处理。

一、岩溶地区主要工程地质问题
由于岩溶地区的发育致使建筑物场地和地基的工程地质条件大
为不利，固此在岩溶地区修建各类工程建筑物时必须对岩溶地区进行工程地质研究，以预测和解决因岩溶而引起的各种工程地质问题。

主要工程地质问题有：
1、地基稳定性及塌陷问题
由于地表岩溶作用，石灰岩表层溶沟发育，纵横交错的溶沟之间多残留有锥状或尖棱状的石芽，致使石灰岩基面高低不平，形成石芽地基。

石芽间的溶沟常被土填充，因此强度较低，压缩性较高，易引起地基的不均匀沉降而影响建筑物的稳定性。

溶洞地基和土洞地基在建筑物荷重作用下失去平衡而产生下陷
或塌落时，则危及建筑物的安全。

2、渗漏和突水问题
由于岩溶地区的岩体中有许多缝隙、管道和溶洞。

在基坑开挖时，如存在承压水并有富水优势断裂作为通道，则可能会遇到地下突水
而导致基坑的排水困难甚至淹没。

3、岩溶探查与其施工问题
岩溶工程地质勘察的目的是为设计和施工提供工程地质依据。

但在岩溶地区岩石面高低起伏变化大，岩石露头无连续性和规律性，表层岩层往往十分破碎。

普通的地质钻探难度大，很难反映场地的岩溶情况，常常不能完全满足设计要求，往往在施工过程中还要对场地环境进行复查，给地基处理、基础选型方案的选择带来很大难度，造成工期长，造价高，施工质量还难以保证。

所以，在岩溶场地的勘察工作中不能单纯依赖钻探忽视物探，要两者结合，互相认证。

可采用电法、电磁法探测基岩埋深、土洞，划分上覆松散沉积层序和风化带，采用跨孔电磁波计算机层析成像(ct)技术探测地下洞穴、隐伏断层、破碎带。

结合利用传统钻探孔，将部分孔加深作为电磁波发射及接收井，即可实现由点到面(剖面)的探查成果。

二、岩溶地基处理方案
由于地基复杂，普遍存在土洞、溶洞，因此采用一柱一桩的形式，要求桩端置于稳定完整的微风化基岩上。

1、在每个桩孔上钻进1～3个超前钻孔，钻孔深度进入稳定持力层不小于5m。

主要目的：查明每个桩孔的地层结构及分布特征；查明土洞、溶洞分布及大小、规模、连通程度、充填情况；查明强风化层厚度，溶洞顶板厚度；查明稳定持力层的准确顶面标高及其标准承载力；初步判定地下水类型、大小及流向。

2、根据超前钻孔资料及建筑荷载进行桩的选型设计
当桩孔下无溶洞或厚层强风化带时，采用人工挖孔桩处理地基，人工挖孔桩要求进入稳定微风化岩石不得小于0.5m，对于起伏较大的持力层面，可打成30cm宽的台阶；当桩孔下有溶洞或厚层强风化带时，采用大直径冲孔灌注桩处理地基。

要求该桩穿过溶洞、土洞或厚层强风化带，进入稳定持力层不小于一倍桩径。

3、关于地下水在桩基施工过程中对周围环境的影响
冲孔灌注桩，采用泥浆护壁，水下灌注，无需抽取地下水，避免了深层岩溶裂隙水的抽取导致周围建筑物的变形；人工挖孔桩部分，毫无疑问要抽地下水。

前阶段工作中由于抽取地下水把相邻的电影院、图书馆拉裂，两边道路下沉，导致地下水管道破裂。

因此，为了使施工中不再出现上述情况，必须采取调整施工程序等措施，控制抽取地下水，科学、合理地组织施工，严格监测周围建筑物裂缝发展动向。

三、地基处理施工
近来，一些新的地基处理技术被引用到岩溶地区，主要有水泥粉煤灰碎石桩(cfg桩)复合地基、高压喷射注浆复合地基、小断面静压预制桩复合地基、phc管桩复合地基。

一般最常用以下两种：1、冲孔灌注桩施工
该施工主要难点为如何在具有多层溶洞的岩溶区成孔，如何堵住泥浆渗漏及砼流失，如何保证冲孔进尺及清除孔底沉渣。

每当打穿一层溶洞时，经常出现如下情况：a.孔内泥浆迅速流失，
因岩溶水系与义昌江联通，两台3pn泵供水也无法使孔内满上来，出现地面孔口塌陷，产生一大漏斗，不仅不能施工，而且经常危及钻孔及人身安全，有时连钻机撤出的时间都没有；b.溶洞或裂隙水流入孔内，破坏泥浆，泥浆比重减少或变成清水，孔底出现厚层沉渣，无法反浆，更不能进尺，使工程无法进行。

针对上述情况，采取了相应的解决方法：向孔内回填大量粘土，目的是堵漏，同时也堵住了小裂隙的漏浆，粘土可不必装袋，可直接倒入孔内，水泥需整袋抛入，使其沉底，操作方法同上。

当再次打穿下一层溶洞发生漏浆时，重复上述工作，直到完成一个桩孔为止。

这样施工的结果是堵住了漏浆，堵住了溶洞，保证泥浆质量且能正常返浆，正常进尺，同时在灌注砼时，不会出现大量超灌。

如63#桩具有一定的代表性，桩径1.6m，桩长21m，上覆土层厚5.5m，其下为多层分布的溶洞，遇大小溶洞4个，发生强漏浆6次，为堵漏造浆共用318包水泥，直接用于堵漏费8600元。

2、挖孔桩施工
对于人工挖孔桩，按常理是最简单的施工方法。

由于该地层含有大量地下水，抽取地下水已危及周围建筑物的安全。

如何达到最经济最安全的施工成为第一难点。

经认真分析，充分了解该地基的工程地质条件及水文地质条件与周围建筑的联系，并对建筑物已开裂的原因进行了细致的分析。

抽取大量地下水是导致周围房屋开裂、地基下沉的最主要原因，
如要对基坑周围进行全面的帷幕防渗，耗资巨大，同时岩石裂隙水未必能堵住。

最后采用了不增加投资的方案，只对施工程序进行了调整。

通过施工程序调整，设法改变水的渗透路径；分散施工，不能成片连续开挖，每隔3～5个桩孔开挖一个；先施工水量较小的桩孔，如果发现水量较大的桩孔，停止抽水，不再向下施工，严格控制抽取地下水量；每挖成一个桩孔，验收后立即灌注砼，堵住水的部分渗透路径；严格监控周围建筑物的裂缝。

事实证明，按上述原则要求进行施工，顺利、安全地完成了施工任务，保证了周围建筑物的安全，如果不按此程序施工，会产生严重的后果。

例如，当时现场为了进度，同时开挖4孔，同时抽水，结果4h后观测发现周围建筑物裂缝加大，石膏断裂。

紧急停工后再按程序施工没有出现这种情况，施工安全顺利。

再次证明经过施工程序的控制，安全施工可以得到保证。

四、总结
综上所述，根据岩溶地区高层建筑场地性质、地基复杂程度和土层种类、性质以及上部建筑物特点，将多种地基处理技术综合应用于一项工程。

满足高层建筑地基对承载力、稳定性要求。

可实现造价经济、工期快、质量控制容易、施工公害小等因素的最大实现，从而可成为岩溶地区高层建筑的较理想选择，有着广泛的应用前景。

参考文献：
【1】阎明礼，张东刚．cfg桩复合地基技术及工程实践[m]．北京：中国水利水电出版社，2000
【2】张忠亭等.钻孔灌注桩设计与施工.中国建筑工业出版
社.2007.2.
【3】郭纯青等.岩溶多重介质环境与岩溶地下水系统.化学工业出版社.2006.9.。