岩溶地区地基处理方法-总结

岩溶地基的处理措施岩溶是由石灰岩、泥灰岩等可溶性岩石长期受水的化学溶蚀和机械作用而形成的。

岩溶为可溶性岩层的特有现象,基表面形式有溶槽、溶沟、溶洞、石笋等,空隙有的被泥土充填，有的是空洞，一般以隐蔽的形式存在。

岩溶所引起的各种地表变形破坏，会严重影响地基稳定性,会造成公路铁路断道，桥涵下沉开裂，水库渗漏，建筑物损坏等等。

因此,需要根据岩溶情况慎重研究，作出妥善处理,本文结合工程的地质情况、场地特征、工程实际等探讨了针对不同基础采用不同的方法处理复杂岩溶地基的问题。

1、岩溶地基处理的一般原则：(1)重要建筑物宜避开岩溶强烈发育区；(2)当地基含石膏、岩盐等易溶岩时，应考虑溶蚀继续作用的不利影响；(3)不稳定的岩溶洞隙应以地基处理为主，并可根据其形态、大小及埋深，采用清爆换填、浅层楔状填塞、洞底支撑、梁板跨越、调整柱距等方法处理(4)岩溶水的处理宜采取疏导的原则；(5)在未经有效处理的隐伏土洞或地表塌陷影响范围内不应作天然地基。

对土洞和塌陷宜采用地表截流、防渗堵漏、挖填灌填岩溶通道、通气降压等方法进行处理，同时采用梁板跨越。

对重要建筑物应采用桩基或墩基；(6)应采取防止地下水排泄通道堵截造成动水压力对基坑底板、地坪及道路等不良影响以及泄水、涌水对环境的污染的措施；(7)当采用桩(墩)基时，宜优先采用大直径墩基或嵌岩桩，并应符合下列要求：1)桩(墩)以下相当桩(墩)径的3倍范围内，无倾斜或水平状岩溶洞隙的浅层洞隙，可按冲剪条件验算顶板稳定；2)桩(墩)底应力扩散范围内，无临空面或倾向临空面的不利角度的裂隙面可按滑移条件验算其稳定；3)应清除桩(墩)底面不稳定石芽及其间的充填物。

嵌岩深度应确保桩(墩)的稳定及其底部与岩体的良好接触。

2 、岩溶的处理地基基础措施：①当条件允许时，尽量采用浅基，充分利用上覆性能较好的土层为持力层或使基底与洞体间保留相当厚度的完好岩体。

②当以岩石作持力层时，局部加深基础，通过钻孔灌注桩或墩穿过单个洞体，使基础荷载传递到下部完好的岩体上。

③对已外露的浅埋洞隙，可采用挖填置换，清理洞隙后以碎石或混凝土回填。

当洞体深度较大，而两侧岩体完好，可挖填至一定深度，回填体断面呈倒梯形，对有地下水活动的洞体，应回填反滤层并留有水流排泄之通道。

④当顶板薄、跨度大时，可在洞底设置附加支撑以减少洞跨，也可加固洞顶，用浆砌块石嵌补洞顶岩体及洞隙边坡。

⑤当洞体开口较小，开挖清理困难时，可用灌浆填塞，灌填材料视要求而定，可选用砂石砂浆或混凝土，也可用小压力灌浆法加固基底下一定厚度的溶隙及破碎岩体。

水的整治对水的处理应贯彻宜疏勿堵的原则，对地表水做好有组织的排水，对地下水以疏导为主，即使堵也应留有出路，设置反滤层以减少淘蚀。

3、岩溶地基的评价岩溶不良地质构成的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兴建在岩溶地区，岩溶地基问题就成为工程建设中的突出问题，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,有着重大的技术价值和经济意义。

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定性--半定量--定量的过程。

定性评价法适用于初勘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。

4、岩溶地基的常用处理方法地基评价不能满足稳定性要求时，需要对地基进行适当的处理。

一般对地基稳定有影响的岩溶洞隙，应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质条件综合分析，因地制宜的采取下列处理方法:1）填垫法。

该法可分为充填法、换填法、挖填法、垫褥法等几类。

充填法：适用于裸露岩溶土洞，其上部附加荷载不大的情况;换填法：适用于充填法中充填物物理力学性质不好的情况（洞中原先充填物全部用块石、片石、砂、混凝土等材料进行换填）;挖填法：适用于在浅埋的岩溶土洞上建设轻型建筑物，并且要估计到地下水活动再度掏空的可能性;垫褥法：适用于有岩溶洞、隙、沟、槽、石芽等岩溶凸出物，可能引起地基沉降不均匀，将凸出物凿去后做砂土垫褥处理。

2）加固法。

该法通常包括溶洞灌浆、压力注浆法、顶柱法、强夯法、挤密法、浆砌法等。

溶洞灌浆：主要针对众多的小型设备基础及辅助用房下的浅层多溶洞及软弱土，处理范围广，但造价低。

其加固机理主要是使溶洞填充密实，形成具有一定强度的稳定体，其次尽量切断溶洞与土层及地下水之间的联系，防止溶洞的发展,危害建筑物的安全。

由于场地溶洞多为软塑状黏性土或夹有砂砾充填，存在严重漏水现象，有的则与上部土洞相通,为了保证加固效果,采用联合灌浆方法。

对洞内无充填物则不进行旋喷洗孔。

高压旋喷清水及注浆是为了保证灌注水泥混合浆液前溶洞内浆液的稳定，也保证了加固处理后形成的灌浆体性质均匀稳定，不存在软弱“灶”，并使溶洞没有继续发育的条件及空间。

施工中应注意地层情况，准确控制需处理溶洞的规模、深度、范围及充填情况。

对埋深较大的岩溶土洞，宜采用压力注浆法加固，压力注浆：是将浆液通过压浆泵注浆管注入岩土层中，以填充、渗透和挤密等方式，驱走岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体，并填充其位置，硬化后将岩土胶结成一个整体,形成一个强大的、抗渗性高和稳定性良好的新的岩土体。

另外注浆体的压力注入，可在基岩面封堵岩溶开口洞隙，防止地下水位升障潜蚀发生土洞，从而使岩溶地基得到加固。

为保持地下水通畅,条件许可时采用附加支撑减少洞跨，称顶柱法。

一般在洞内做浆砌块石填补加固洞顶并砌筑支墩作附加支柱。

贵州一铁路构筑物以半挖半填形式通过一顶板厚2m~3.2 m的大型溶洞上方，在洞内砌筑4根浆砌片石柱以支撑溶洞顶板，即获解决顶板稳定问题，在覆盖形岩溶区，处理大面积土洞和塌陷时,强夯法是一种省工省料快速经济且能根治个场地岩溶地基稳定性的有效方法。

一般夯击遍数1遍~8遍。

夯点距3 m。

3）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号桥台也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。

拱分浆砌片石拱、混擬土拱、钢筋混擬土拱。

4）桩基法：溶洞、塌陷漏斗较深较大或溶洞多层发育，可采用桩基础。

冲孔灌注桩适用于地下岩溶发育，有多层溶洞，但溶洞洞穴小,上部洞穴顶板薄的地质情况，这种桩可冲(钻)穿上层溶洞顶板,到达下层溶洞顶板。

有经验的施工人员可以从冲击声中察觉到顶板的厚度，由此判断是否已到达持力层。

为稳妥起见，可在桩位先做超前钻,査清洞穴情况，再将冲击钻冲至满足设计要求之岩层；钻孔桩适用于单桩荷载大、地下有孤石，夹层分布，岩溶表面不平的情况,用这种桩能钻穿孤石、夹层，将桩端可靠地支承在持力层上，桩端的嵌岩情况也好。

但钻孔桩不宜用在溶岩裂隙多，溶沟多的基岩中，因为施工中容易造成卡钻、钻杆沿溶岩斜壁偏斜，以至打偏等现象;预应力管桩适用于地下有淤泥、土洞、流砂、地下溶洞连通暗河等情况，压桩采用的预制桩不受上述因素的影响;群桩适用于岩溶表面极其复杂，但岩溶表面上覆盖有较厚砂土层时，如果采用以上各种桩型都难于施工或保证成桩质量和安全度。

湖南某厂锅炉房采用钻孔灌注桩有效处理了深达12.3 m,宽4.8m的溶洞;灌浆钢管桩适用于重型设备及动荷设备的基础对沉降要求严格，应以完整灰岩作持力层,可采用有孔钢管作为灌浆孔进行灌浆，以扩大灌浆影响范围，并利用钢管支承在完整灰岩中，获得较大的桩端承载力，最后在钢管内灌注强度较高的水泥砂浆成为钢管桩。

5）复合地基：适用于建筑荷载较小，土层较厚，土洞较多,岩面起伏大，采用复合地基处理可避免直接应用天然地基时的沉降量大和承载力小的问题。

可以采取削散荷载的方法来降低桩基承受的压力,通常的做法是挖去一部分地基表面的软土，做成一层或多层的地下室,可以减少这部分软土体对桩基产生的附加荷载。

可采用增大桩端接触面，分散应力的扩底桩也是非常好用的桩基形式。

1、CFG桩结合高压旋喷桩复合地基覆盖型岩溶地区上覆土层一般为粘性土层，但场地局部范围出现厚度较大的卵（碎）石层，卵（碎）石层的下部存在软弱下卧层的场地情况和建筑场地邻近已建建筑物或局部范围静压沉管机械设备工作面不够的情况，宜用CFG桩处理大范围地基，高压旋喷桩处理上述两种情况下的部分地基。

因CFG桩具有工艺简单，能就地取材，利用工业废料粉煤灰可利废节能，化废为宝，并可达到大幅度提高地基承载力，减少地基变形，故优先采用。

高压旋喷桩对厚度较大的卵（碎）石层穿透力强，施工时无振动，对已建建筑物无影响，故可对卵（碎）石层下软弱层进行处理，对场地工作面要求不高，对紧邻已建建筑物一侧地基可进行处理。

2、CFG桩结合小断面静压预制桩复合地基场地局部范围出现承载力明显偏差，同时工期偏紧的情况，宜用CFG桩处理大范围地基，小断面静压预制桩处理承载力明显偏低的部分地基。

小断面静压预制桩无噪声、无污染、无振动、施工速度快，与CFG桩两者在受力特性上相当，处理后沉降协调一致。

采用本工艺可以大大节约工期，减少对周围环境的影响。

3、小断面静压预制桩合天然地基对某一建筑场地在大部分地基土能满足承载力及变形前提下，只有局部地基存在软弱土层时，可采用小断面静压预制桩结合天然地基这种地基处理方式。

4、锤击PHC桩结合土洞注浆对建筑场地地基承载力需大幅度提高，同时存在厚砂卵（碎）石层及土洞时，用PHC桩可较易穿透砂卵（碎）石层，而对土洞，可钻孔引孔进行注浆解决地基稳定性的问题。

5、水泥粉煤灰碎石桩（CFG桩）结合溶洞注浆处理对于一般覆盖型岩溶地区，覆盖土层为粘性土层但存在溶洞时，可用CFG桩来处理粘性土层，对溶洞采用引孔注浆来处理，可满足地基承载力变形设计要求。

引孔注浆处理溶洞可解决地基稳定性问题。

5 、土洞地表塌陷的处理（1）地表水形成的土洞它的形成和发展往往与人类活动有关，如排水不畅，水流集中下渗所致。