熔岩地基的地质勘察与地基处理方法

阿旳力江·阿不拉

摘 要：我们从岩溶地基的工程勘察技术要求、工程地质条件、岩溶发育特征、地基稳定性评价、工程施工难度讨论及基础方案等几个方面，介绍了建筑工程的勘察，并且分析了在岩溶地基分阶段进行工程勘察的重要性，从对房地产开发战略的层面阐述了岩溶地基勘察的意义。

关键词：岩溶地基；地质勘察；地基处理

1 岩溶的一般形态和形成原因

岩溶地貌是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地表和地下形态的总称。又称喀斯特地貌。其主要形态有溶洞、溶沟、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗及钟乳石等，是可溶性岩受水的化学和物理作用的结果。岩溶发育的基本条件：①具有可溶性岩层；②具溶蚀能力和流量足够的水；③地下水有下渗、流动的途径。

一般地说，硫酸盐岩层、卤素类岩层岩溶发展速度较快；碳酸盐类岩层则发展速度较慢。质纯层厚的岩层，岩溶发育强烈，且形态齐全、规模较大；含泥质或其他杂质的岩层岩溶发展较弱。结晶颗粒粗大的岩石，岩溶较为发育，结晶颗粒细小的岩石，岩溶发育较弱。岩溶的发育是缓慢的，在建筑物使用年限内可认为是不变的。

覆盖在岩溶面上的冲积、洪积层，在地表水下渗或地下水升降变化的情况下，土颗粒沿岩溶、洞穴裂隙带走，使上层土形成空洞而形成土洞。土洞是岩溶作用的产物，土洞其下基岩必有岩溶水通道，土洞常分布于溶沟西侧和落水洞、石芽上口等位置。

2 岩溶地区工程地质勘察中地基处理原则

根据以往的经验，岩溶地区工程地质勘察中关于那些对地基稳定有影响的土洞，应尽量对地下水采取改道、截流等方法，防止地表水渗入土层而导致土洞停止发育和发展。对于那些直径较小的深埋土洞，只需在洞顶上部采用梁板跨越，或者可以不处理；当土洞埋深较浅时，应该尽可能地采用挖填和梁板跨越；对直径较大的深埋土洞，可采用灌碎石混凝或者顶部钻孔灌砂土的方法来充填空间；而对于那些地下水不能采取截流、改道等方式的情况，一般可采用桩基等措施来阻止土洞的发育。同时，在岩溶地区桩基在设计或施工时，要对每个孔实行地质勘察，认真分析地质情况，为今后的设计和施工提供数据，而在对厚砂层和溶洞发育地段钻孔时，要反复冲砸，上部砂层施工应缓慢钻进，保证护壁的质量，应缓慢进行，预防下层的岩溶出现安全隐患。对地基稳定有影响的岩溶洞隙，必须因地制宜，根据其大小、位置、围岩稳定性埋深以及水文地质条件等进行综合分析并采取下列处理措施：（1）对洞口较大的洞隙，应该采用板、梁和拱等结构跨越。其中，梁式结构在岩石上支承长度应该尽可能地小于梁高的1.5倍，或者直接采用浆砌块石等堵塞措施跨越结构；（2）对洞口较小的洞隙，宜采用跨盖、镶补嵌塞与等方法处理；（3）对规模较大的间隙，可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理；（4）对于风化裂隙破碎、围岩不稳定的岩体，可采用灌浆加固和清爆填塞等措施。

3 岩溶地基的分析

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从定性→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 岩溶地质情况下的地基处理技术

4.1 填垫技术

该技术可分为充填法、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。最底部须用块石、片石作填料，中部用碎石，上层用土或混凝土填塞，以保持地下水的原始流通状况，使其形成自然的反滤层当已被充填的岩溶土洞，如充填物物理力学性质不好，可采用换填法。须清除洞中充填物，再全部用块石、片石、砂、混凝土等材料进行换填。

4.2 桩基技术

4.2.1 冲孔灌注桩

这种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，查清洞穴情况，再将冲击钻冲至满足设计要求之岩层。但在地下有大溶洞存在的情况下，不宜用这种桩，以免浇灌混凝土时，造成混凝土流失且难以控制。由于冲孔是靠钻头的自由落体运动形成的冲力来成孔的，所以冲孔桩还适用于开口裂隙多的地质情况，冲击钻所造成的桩孔垂直度好。

在冲孔灌注施工中如遇漏浆，向孔内回填大量掺有稻草的粘土或者水泥，目的是堵漏，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，如遇斜岩，向孔内回填粒径较大的毛石，反复冲击直至桩锤不偏锤，当再次发生漏浆时，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。遇溶洞内填充含卵石粘土，对于较大溶洞底部的用挖机向桩孔内填入的毛石，反复低锤冲击毛石入卵石层，需多次填入直径较大的毛石，毛石挤入卵石中，这种情况下冲桩时间较长，对工期影响较大。对于群桩基础的，如能在上部结构进行处理的，可建议设计在上部结构进行加强处理。如熟料库34#桩，填入大量毛石，再行冲孔，当冲孔不能再进尺时，终止施工，浇筑水下混凝土，后经高应变检测，桩承载力满足设计要求。

4.2.2 钻孔桩

钻孔桩的成孔直径大，一柱一桩，受力清楚，施工方便，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。

4.2.3 预应力管桩

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，压桩的单桩承载力可由压桩机上的压力表观察到，所以非常直观，易于掌握，但在土岩软硬过渡较快处容易出现断桩

4.2.4 夯擴桩

桩由上部桩身和下部复合载体组成，桩身为钢筋混凝土结构，复合载体是避软就硬，以碎砖碎石、混凝土块等为填充料，在持力层内夯扩加固挤密形成的挤密实体。夯击过程中如遇土洞，可即时对土洞进行充填处理，不会危及地面安全。夯击到岩面时，由于强大的夯击能，实际上是对岩顶板进行强度及稳定性检验。若遇溶洞薄层顶板或节理裂隙较发育强度低时，即可击穿进行“深层强夯”处理，只要达到某种“收锤标准”就可定量取得承载力。

5 结束语

岩溶地基由于其复杂性和多样性，在地基础处理方式选择时应当需因地制宜，在探明地基情况的基础上选择最有效经济的方法。

参考文献：

[1] 郝秋爽.刍议建筑工程的岩土勘察与地基处理技术[J].中国高新技术企业，2017（9）.

[2] 李冬梅.浅析岩溶地基的地质勘察与地基处理[J].中华民居（下旬刊），2013（12）.