巖溶發育區地基問題及處理研究

宋寶來 王沙沙 余德濤

（龍巖學院資源工程學院，福建 龍巖 364000）

1 引言

工程建設過程中，若場地巖溶發育將會對施工安全、建筑物穩定性造成極大威脅，進行巖土工程地質勘察在施工前尤為重要。本文在對巖溶的形成條件、發育規律及發育齡期分期進行研究的基礎上，淺析巖溶地區常見的地基問題，提出相應的治理措施。

2 巖溶的形成條件、發育規律

巖溶的形成需要具備的條件：

（1）可溶解的物質基礎，即為存在可溶性的巖石，如碳酸鹽類巖石、鹵鹽類巖石、硫酸鹽類巖石等[1]；（2）含侵蝕性CO2的流動的水體。

巖溶發育的一般性規律為：

（1）巖性是巖溶發育的先決條件：可溶性巖石的巖性、成層的條件以及巖石的結構構造均對巖溶的發育規律及其溶蝕速度有著直接的影響。巖石結晶顆粒的大小及粗細程度也直接影響著巖溶發育的程度，通常粗大的粗亮晶較致密的泥粉晶易于被溶蝕。

（2）地下水是否具有侵蝕性以及侵蝕性的大小決定了巖溶的發育程度，通常處于當地侵蝕基準面之上的可溶性巖石均可被溶蝕。水量大小、水溫的高低、水力梯度、離子總硬度高低、水中CO2含量高低、其他侵蝕性有機酸的含量高低與巖溶發育的速度與強度基本成正比，并非都是均勻性和單向性的，溶蝕與析出是一個可逆的過程，各個因素均可相互制約。

（3）地質構造的發育情況（規模、疏密、破碎性開啟性等）影響著巖溶發育的強度及整體格局。一般來說，巖溶發育強度與巖溶區巖石的破碎程度、巖石的節理裂隙發育程度有著正比的關系，漏斗、落水洞、巖溶溶洞等巖溶形態常出現在巖溶區強烈發育的張開性構造處與不同巖性的巖石的接觸帶或不整合面，并且相連于大規模的地下伏流。巖溶和新構造運動也有關聯，新構造運動使得巖溶的發育速度加快，另外有些巖溶被新構造運動推至侵蝕的基準面之下，而且還導致它的發育被延緩，并且保持當前狀態，從而導致了地表以下一定范圍內仍有較大深度廣度規模的巖溶現象[2]。

（4）巖溶的發育還受氣候因素尤其大氣降水的影響，在氣候潮濕并且降雨多的地區，地下水就能得到充足的補給，巖溶發育情況就較好，溶蝕速度也較快。

3 巖溶區地基常見問題及主要處理方法

3.1 巖溶區地基常見問題

由于不良地質構成，巖溶區的地基會發生承載力不足的情況，當然，地基也會發生塌陷、滑動或者變形的情況，也會引起不均勻沉降?；A遇到地下水，導致突水、滲漏的問題；基礎遇到溶洞、溶槽、溶溝的問題；基礎下面埋有孤石、石芽以及基礎遇到土洞的問題[3]。

3.2 溶洞處理方法

單層溶洞：溶洞所能承受的重量是有限的，單層溶洞在地基之下，必須對其進行加固，采用填充或者夯實的手段對其進行處理。當存在不確定因素時，則應該根據具體的情況進行處理[4]。

重疊溶洞：在設計施工之前，應規劃好設計布局，調整柱與柱之間的距離以達到避開溶洞位置的目的，而且這種方法會比較經濟。當然，這種方法在一定程度上也會受到規劃所需的限制。如果受到具體規劃所制約的時候，可采用嵌巖灌注樁且樁長必須穿過溶洞洞頂的處理方法，從而達到治理的目的。

3.3 土洞處理方法

填墊法：有些土洞埋藏情況較為淺，土洞頂部的穩定性比較好。這種情況下，可以用巖石物質填埋在土洞的底部，采用巖石物質較為接近天然的反慮構造。

加固法：有些土洞埋藏情況較為深，實用填墊法不適合，此時應采用密鉆灌漿的方法。所選用的材料可根據土洞的具體情況而定。

3.4 地下水作用下地基基礎滲漏與突水的處理

地基發生突水情況時的處理方法：地基突水，往往使基礎無法進行施工，此時可以采用引流一般采的方法，讓地下水引流到基礎中心的排水溝中或者基礎外側的邊溝中。另一種方法就是用粘土直接對地下水進行鋪蓋；利用粘土的性質，可以堵住裂隙、落水洞、巖溶管道等；另外還可以堵住地下水，用建筑物進行抵流；如果修建的建筑物位于當地的水庫旁或水壩的鄰近位置時，可把地下水直接引流至該水庫或水壩之中，讓它流到下游，從而保證工程的順利進行。

以泉州惠安崇武輸變電站擬建場地為例，對項目前期的巖土工程進行勘察，勘察發現場地灰巖埋藏深度變化較大，巖溶發育程度較高，溶洞的高度大小不均一，溶洞中多以可塑狀的含角礫粉質粘土及細砂充填為主，洞中的一些空間，溶洞形成和發育時間比較慢，并且埋藏的深度較高，充填物不容易被水沖蝕掉。因此，在打樁的時候應考慮溶洞本身對場地穩定性及地基穩定性的影響，采用樁基礎，樁基礎應穿過溶洞和到達穩定巖層。

擬建場地局部灰巖面上土質有變軟的現象，在地下水的作用下會發育成土洞，當采用天然及復合地基時要考慮到土洞就場地穩定性或者地基穩定性而言，所帶來的影響。為此應對土洞及發育成土洞的土層作注漿處理，若采用樁基礎，要使其穿過溶洞，并且使其達到穩定巖層為止。通過灌注砼時樁身一并處理土洞、溶洞，并保證樁端底部有足夠的安全厚度。場地存在臨空面，采用樁基礎時應確保樁端全斷面進入完整中風化基巖不少于一倍樁徑，且荷載較大的柱位應按群樁進行設計，在樁基施工前，應對場地進行處理，即進行注漿。

3.5 地基基礎的選擇方法

在巖溶發育地區，地基的基礎選擇主要有沖孔灌注樁、鉆孔樁、預應力管樁以及群樁。例如，沖孔灌注樁的優點是適合于各種地層，樁長、樁徑選擇范圍大，樁長易控制，能克服振動干擾、擠土效應，單樁承載力高，穿透能力強，且對周圍建筑物影響較小等。當溶洞數量較多且單個洞體體積容量較小時，應考慮用樁打穿多層洞頂的處理方法。而鉆孔樁適用于地表崎嶇不平、樁體質量較大或地下有獨立巖石的情況，因為鉆孔樁可以穿成直徑比較大并且受力較為明顯的孔，可以輕易的讓獨立巖石被穿透；地面情況較為復雜的時候，以上所提及的方式并不適用，遇到巖溶上部覆蓋有一定厚度的砂質層，對于此種復雜地質狀況，想要高效快速解決問題，可以選用群樁法，群樁法既簡單又操作性強，能對復雜多變的巖溶進行有效避開，從而防止了對樁基的破壞。

4 結論

（1）溶洞的治理措施：單層溶洞可考慮對洞體進行加固處理，重疊溶洞可考慮避開溶洞位置或采用嵌巖灌注樁穿過溶洞洞頂的處理方法。土洞的治理措施有：填墊法和加固法。

（2）對于地基基礎處理的比選，沖孔灌注樁的優點是適合于各種地層，樁長、樁徑選擇范圍大，樁長易控制，能克服振動干擾、擠土效應，單樁承載力高，穿透能力強，且對周圍建筑物影響較小。在深層充分發育的巖溶中，要穿過獨立巖石或從縫隙中打穿，應考慮鉆孔樁。對于復雜的地質狀況應用群樁法。