巖溶地基基礎(chǔ)處理技術(shù)簡述

徐松青

本文從巖溶地基的勘察和巖土工程評價(jià)著手，針對巖溶地區(qū)地基基礎(chǔ)處理技術(shù)的常用方法進(jìn)行分析和說明，為巖溶地區(qū)建筑地基處理及基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的持續(xù)更新和進(jìn)步，為當(dāng)前工程技術(shù)的不斷優(yōu)化和改進(jìn)提供了良好的前提條件。隨著我國城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速發(fā)展，當(dāng)前工程建設(shè)項(xiàng)目的地理環(huán)境和地質(zhì)條件呈現(xiàn)多樣化，尤其是巖溶地基，其廣泛分布于我國西南和南方廣大地區(qū)，是較為復(fù)雜的一種工程地質(zhì)條件，其穩(wěn)定性直接影響上方建筑物的安全性，如何選擇安全可靠又相對經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)方案是廣大工程技術(shù)人員面臨的一道課題。

一、巖溶地基巖土工程勘察與評價(jià)

巖溶地基是巖體中存在溶洞、溶蝕裂隙、或巖體表面在石芽、溶溝（槽）、溶蝕漏斗、或覆蓋層中存在可溶巖類殘積土、伴生土洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象的地基。

根據(jù)巖石地層被覆蓋埋藏的情況，巖溶地基可分為裸露型巖溶、淺覆蓋型巖溶、深覆蓋型巖溶和埋藏型巖溶四種類型，在大多數(shù)情況下，與工程密切相關(guān)的巖溶地基主要是裸露型巖溶和淺覆蓋型巖溶。

巖溶對工程的不良影響主要為以下幾個方面：1.巖溶巖面起伏導(dǎo)致上覆土質(zhì)地基壓縮變形不均勻；2.巖體洞穴頂板變形造成地基失穩(wěn)；3.巖溶水的動態(tài)變化給施工和建筑物使用造成不良影響；4.洞塌落形成地表塌陷。

在巖溶地區(qū)應(yīng)高度重視巖土勘察工作，堅(jiān)持先勘察后設(shè)計(jì)、施工的基本建設(shè)程序。巖溶場地的詳細(xì)勘察階段應(yīng)查明擬建工程范圍和有影響地段的各種巖溶洞隙和土洞的位置、大小、埋深、巖溶堆積物性狀和地下水特征，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)對地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)和巖溶的治理提出建議，除符合國家和地方現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的規(guī)定外，還應(yīng)重點(diǎn)調(diào)查下列內(nèi)容：1.巖溶洞隙、塌陷、漏斗、洼地、泉眼的分布、形態(tài)和發(fā)育規(guī)律；2.覆蓋層厚度、基巖面起伏、溶溝、溶槽、石芽形態(tài)和分布情況；3.巖溶地下水賦存條件、水位變幅、水質(zhì)水量和運(yùn)動規(guī)律；4.巖溶發(fā)育程度、洞隙特征及其與地貌、構(gòu)造、巖性、地下水的關(guān)系；5.土洞和塌陷的分布、形態(tài)、成因、發(fā)育規(guī)律和發(fā)展趨勢。巖溶勘察宜采用工程地質(zhì)測繪和調(diào)查、鉆探和物探等多種手段相結(jié)合的方法進(jìn)行，并且由于巖溶地質(zhì)的復(fù)雜性或限于工作量的要求，在詳勘階段也不能完全查明地下的各種巖溶形態(tài)，還需要進(jìn)行施工勘察?？辈旃ぷ髟皆敱M、數(shù)據(jù)資料越充分，治理工作就越容易達(dá)到預(yù)期效果。

應(yīng)進(jìn)行巖土工程評價(jià)，根據(jù)場地的巖溶發(fā)育程度，對場地進(jìn)行地段劃分，重大建筑宜避開巖溶強(qiáng)發(fā)育區(qū)段，并從評價(jià)結(jié)果出發(fā)，采取相應(yīng)的治理措施。當(dāng)前巖溶地基穩(wěn)定性評價(jià)工作中采用的方式主要為：第一，定性評價(jià)。這是建立在現(xiàn)場勘查、觀察工作的基礎(chǔ)上，全面細(xì)致地分析巖溶的總體形態(tài)、地下水分布以及地質(zhì)構(gòu)造和巖溶洞的填充情況，根據(jù)規(guī)范要求和工程經(jīng)驗(yàn)對巖溶地基穩(wěn)定性進(jìn)行定性分析，判斷地基的穩(wěn)定性以及對上部建筑物的影響；第二，定量分析方式。這種方式實(shí)際應(yīng)用過程中，主要是采用了理論計(jì)算方法如半定量分析方法和有限元理論方法，對巖溶洞頂板的強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行合理計(jì)算，為后續(xù)選擇基礎(chǔ)方案和地基處理工作提供依據(jù)。

二、巖溶地基基礎(chǔ)處理技術(shù)的應(yīng)用

巖溶地基基礎(chǔ)可采用擴(kuò)展基礎(chǔ)、柱下條形基礎(chǔ)、筏形基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)形式、荷載大小、各巖土層工程特性指標(biāo)、巖溶形態(tài)特征、洞體圍巖的巖質(zhì)及完整程度、地下水的賦存條件、技術(shù)上的可行性和經(jīng)濟(jì)上的合理性等因素綜合確定。

1.淺基礎(chǔ)

當(dāng)巖溶上部覆蓋土層較厚時，經(jīng)判定巖溶洞隙頂板在附加荷載作用下仍處于穩(wěn)定狀態(tài)的地基，優(yōu)先采用上覆土層作為建筑物的天然地基；當(dāng)天然地基承載力和變形不能滿足要求時，可根據(jù)地質(zhì)情況對地基進(jìn)行處理，采用獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)或者筏形基礎(chǔ)，是最經(jīng)濟(jì)合理和有效的處理方案，直接成本和工期比較可控。利用上覆土層作為基礎(chǔ)持力層時，除了需滿足承載力要求、控制不均勻沉降以外，還需重點(diǎn)關(guān)注土洞、軟弱土層等不良地質(zhì)，避免塌陷的發(fā)生。

當(dāng)上覆土層較薄、巖石埋藏較淺時，采用獨(dú)立基礎(chǔ)、墻下條形基礎(chǔ)利用巖石作為基礎(chǔ)持力層，基底下遇破碎巖體可灌漿加固，遇溶溝溶槽或者串珠狀溶洞時可采用梁、板跨越方式，對深度不大的溶溝溶槽和溶洞也可清除填充物回填毛石混凝土。此時，由于巖石地基承載力較高，基礎(chǔ)底面面積較小，基礎(chǔ)截面由抗剪控制，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》有關(guān)公式計(jì)算得到的基礎(chǔ)高度往往較大。

2.樁基礎(chǔ)

當(dāng)建筑物層數(shù)較多、荷載較大時，將不得不采用樁基礎(chǔ)，樁端應(yīng)以完整或較完整的中風(fēng)化或者微風(fēng)化巖石為持力層，按端承樁或者嵌巖樁設(shè)計(jì)，樁端以下3d（d為樁徑，以下同）且不小于5 m范圍內(nèi)應(yīng)無軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布，且在樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)無巖體臨空面。當(dāng)樁端全斷面嵌入平整、完整的堅(jiān)硬巖和較硬巖時，基樁嵌巖深度不小于0.2d且不小于0.2m，當(dāng)樁端嵌入傾斜的完整和較完整巖時，基樁全斷面嵌入深度不小于0.4d且不小于0.5m。

巖溶地質(zhì)樁基施工前應(yīng)進(jìn)行必要的施工勘察，也就是俗稱為“超前鉆”的工作，根據(jù)上述持力層的要求以確定樁底標(biāo)高和樁長。基樁按成孔方式分類現(xiàn)在大都采用沖孔樁和旋挖樁，旋挖樁施工速度較快，遇硬質(zhì)巖時更換特殊鉆頭仍可較快入巖達(dá)到預(yù)定深度，但價(jià)格相對較高，而以前因?yàn)槌杀据^低受青睞的人工挖孔樁由于施工安全風(fēng)險(xiǎn)太大已作為落后工藝被限制使用，現(xiàn)在僅用在一些特殊場地如山地多層建筑，在施工機(jī)械無法進(jìn)場時偶爾采用，但必須采取嚴(yán)格的施工安全措施。由于巖溶地質(zhì)下灌注樁常常超灌量比較大，現(xiàn)在有些項(xiàng)目嘗試采用預(yù)制樁、勁性復(fù)合樁，但在巖溶強(qiáng)烈發(fā)育場地施工難度大，質(zhì)量不易控制，需慎重使用?；鶚稑抖艘舐湓谕暾⑤^完整巖石上，大都采用一柱一樁的形式，按規(guī)范規(guī)定進(jìn)行承載力及完整性檢測要求比較嚴(yán)格，因而檢測費(fèi)用也比較高。

此外，巖溶地區(qū)由于地下水比較豐富，進(jìn)行基坑降水時造成周邊地面下沉乃至危及周邊建筑物安全的事例屢見不鮮，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定做好地下水控制的設(shè)計(jì)，根據(jù)不同的地質(zhì)條件和不同類型的地下水情況，相應(yīng)地采取不同的防治措施，當(dāng)降水會對周邊建筑物、道路、地下管線等造成危害時，應(yīng)采用截水方法控制地下水。

三、結(jié)語

巖溶地基雖然復(fù)雜，但是在做好巖溶勘察工作的基礎(chǔ)上，綜合考慮工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)形式、荷載情況以及施工技術(shù)條件，因地制宜，重視地方經(jīng)驗(yàn)，完全能夠采取經(jīng)濟(jì)合理的基礎(chǔ)方案和地基處理技術(shù)措施保證建筑物的安全穩(wěn)定，并在工程實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，推動巖溶地基處理技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步。