岩溶地基处理措施探讨

刘 毅

（广东城华工程咨询有限公司，广州 510700）

岩溶地基是指在岩溶体当中所存在的溶蚀裂缝、溶洞，或者是岩体表面所存在的一些溶石漏斗、石芽、溶沟、溶槽，或者是覆盖层当中存有可溶岩类残积土，主要包括冲击土或经过搬运沉积产生的沉积土等等。岩溶地基存在着承载力不足，地基不稳定及塌陷等工程问题，对施工人员的生命安全造成了一定的威胁。就目前来看，在对岩溶洞体稳定性进行评价的过程中，主要有定量、半定量及定性等评价方法，对于稳定的围岩，将洞体顶板当做是结构承重体系，可以用结构力学分析法来进行评价。而对于不稳定的围岩，则一般采取散体理论分析的方法。岩溶地基处理的方法是具体情况具体分析，采取不处理、避绕及处理3种基本的解决措施。

1 岩溶地基工程地质的评价

1.1 岩溶地基变形破坏的主要形式分析

在对岩溶地基的变化情况进行分析的过程中可以发现，导致岩溶地基出现变形与破坏的因素主要有以下几个方面。第一，岩溶地基自身的承载能力存在一定的问题。岩溶上覆土层强度比较低，或者是由于建筑的负荷量比较大，从而导致岩溶地基处容易发生剪切破坏的问题。第二，地基的沉降不均匀。溶洞、溶洞的间隙、溶槽、溶沟及石芽等方面所造成的岩溶地基面起伏比较大，并且当上部有着厚度不等或性质不同的黏性土分布时，那么在附加荷载作用下，则会导致岩溶地基产生不均匀沉降的问题。第三，地基的滑动问题。在裸露的岩溶区，如果基础设置在岩溶洞或岩溶槽、溶洞或岩溶缝隙的附近，那么就很有可能会导致其基础下掩体沿着凌空的软弱结构面产生滑动的情况。第四，地表的坍塌问题。由于岩溶地基自身的应力范围内有溶洞、土洞和暗河等等，所以在自然条件下，或者是由于岩溶地基受到了施工团队附加的荷载、抽排地下水等原因，导致岩溶地基产生洞顶坍塌的情况，导致岩溶地基出现地面开裂、沉陷，进而致使地基突然下降。

1.2 岩溶洞体顶板的稳定性评价分析

就一系列的调查研究显示，影响岩溶地基洞体顶板稳定性的原因有很多，主要的内部原因有岩溶洞体顶板厚度、岩溶洞体完整性程度、岩溶洞体跨度、岩溶岩体强度及岩溶本身的裂缝情况等等。而外部因素则主要包括施工团队对于岩溶所承受的荷载大小程度，岩溶的温度及湿度等等。就目前来看，在对岩溶洞体稳定性进行评价的过程中，主要有3种评价方法，定量评价方法、半定量评价方法及定性评价方法，对于相对稳定的围岩来讲，通过将洞顶的顶板视作为结构承重体系，因此可以选择应用结构力学分析法，而对于不稳定的围岩，则一般采取散体理论分析法。

2 岩溶地基的处置方法分析

2.1 不处理方法

在对岩溶地基稳定性进行考察与分析的过程中，如果岩溶地基符合下列几种情况，那么则可以不对岩溶地基进行处理。首先，岩溶地基的处理范围在基础的影响范围之内。第二，溶洞处于地基压缩层深度以下，或者是垂直附加应力与洞顶地层自重应力之比小于或等于10%，而溶洞自身的顶板并没有破碎的情况，并且溶洞的受力地基边缘没有土洞漏水地段或者是漏斗地段。第三，洞体的厚跨比大于1 m，并且围岩的完整性比较好，同时洞体明显深于基础底面的情况。第四，岩溶地基基础位于微风化硬质岩表面，并且宽度小于1 m的竖向洞系旁边，洞系自动被填充，并且没有被水冲蚀的地段。

2.2 绕避的处理措施

在对岩溶地基进行处置的过程中，一旦岩溶地区发生了以下几种情况，那么则可以采取绕避的处理方法。

首先，对于岩溶区来讲，一旦岩溶区出现了孔隙发育断裂的情况或岩溶的密度与宽度比较大，岩溶的底部与暗河、溶洞互相联通的地段可以采取绕避处理措施。第一，在溶洞、暗河的发育地区，如果溶洞的顶板比较薄，洞口的直径比较大，出现了岩体破碎、裂缝发育、暗河的水流流动性比较大，并且洞内没有或极少存在填充物的地段，可以采取绕避的处理措施。第二，在岩溶水以表流或暗流交替出现处，溶岩发育复杂并且没有规律的情况，可以采取绕避的处理措施。第三，岩溶基岩起伏处，可塑软土及流塑软土分布的地区比较广，并且厚度变化比较大，地下水活动比较剧烈的地段，可以采取绕避的处理措施。第四，在落水洞地区，如果存在较为严重的漏水情况或者是坍塌时常发生的地段，可以采取绕避的处理措施。第五，从经济角度出发，如果在岩溶地基进行处理的过程中，所需要投入的时间、精力、人工及成本费用比较高，那么则可以采取绕避的处理措施。

其次，对于土洞区的处理措施来讲，如果土洞区的土层比较薄，或者是裂隙发育比较好，并且地表水入渗的条件也比较好，土洞区的下伏岩基有通道、暗河及呈负岩面的地段，可以采取绕避的处理措施。土洞区域的石芽或者是出露岩体与上覆土体的交接处，如果岩体有裂缝，或者是岩体通道的发育为地表水集中深入的地段，可以采取绕避的处理措施。土洞区地层下岩体两组结构面交汇或处于宽大裂缝带上的地段，可以采取绕避的处理措施。在土洞区，隐伏深并且存在着较大的岩溶洞、岩溶缝隙、溶沟与漏斗等等，土洞区临近的基岩面以上存在着软弱土层分布的地段，可以采取绕避的处理措施。在人工降水降落漏斗的中心地段及一些地面水体临近地面地洼的地段，可以采取绕避的处理措施。当岩溶地基的稳定性及岩溶地基的强度不能够满足施工团队的施工要求时，那么施工团队就需要根据岩溶具体的情况、岩溶地基的稳定性情况及工程的施工条件、施工要求，按照经济性原则和安全性原则并重的方法选择合适的地基处理方式。

3 常用的地基处理方法分析

3.1 填垫法

在对岩溶地基进行处理的过程中，通过采取填垫法可以具体将填垫法解剖为填充法、挖填法、换填法及垫褥法4类。在施工团队应用填充法施工时必须要注意，填充法大多适用于裸露的岩溶土洞当中，并且确保岩溶地基的上部附加荷载量不能超过其本身的荷载情况。裸露岩溶的最底部需要用片石、块石作为主要的填料；中部则通过应用碎石进行填充，对于岩溶地基上层应用混凝土或泥土进行填塞，以此来确保岩溶地基地下水的原始流通情况，将其形成一种自然的反滤层。如果是一些已经被填充完毕的岩溶土洞，在进行填充物质检查的过程中，如果填充物的物理力学性质不好，那么则可以采取换填法的方法。在应用换填法的过程中，施工团队的工作人员首先需要及时清除岩溶土洞当中的物理力学性质不好的填充物，随后将其全部选用块石、片石、混凝土和砂石等材料进行换填处理。对于一些浅埋的岩溶土洞地区，在对其进行爆破洞顶或挖开时，如果土洞内部存在着坍塌松软土体的情况，那么施工团队的工作人员就需要先对垮塌的松软土体进行挖除处理，随后再应用片石、块石或是砂石、混凝土等自然填入，最后覆盖上一层黏性土，并且夯实地基，这种方法称之为挖填法。挖填法更加适用于一些轻型的建筑物，并且施工团队的工作人员还需要准确地预估到地下水活动再度掏空的可能性，为了更好地提升岩溶地基的洞体强度和整体性，所以在施工人员填入片石、块石及混凝土等填料时，需要注入水泥浆液。对于一些比较重要的工程，在较为邻近的溶洞土洞当中，需要快速去除洞中的软土，随后将废钢、钢筋等材料打入到洞体的裂缝处，再用混凝土填洞，对于四周的岩石裂缝处需要注入水泥浆液，用黏合的方法来形成整体，并且阻断地下水。对于岩溶洞、岩溶缝隙、熔沟、溶槽及石芽等岩溶突出物质，这些物质的存在可能会导致岩溶地基出现沉降不均匀的情况，所以对于这类物质处理措施为突出物凿去后做30~50 cm左右的沙土垫褥处理方法，故称之为垫褥法。

3.2 加固法

在对岩溶地基进行处理的过程中，通过采取加固法，主要包括浆砌法、挤密法、顶柱法、灌浆法及强夯法等。对于一些深埋度比较大的岩溶土洞地区来讲，可以采取密钻灌浆法来进行加固处理。首先施工团队的工作人员应该主动分析岩溶洞缝含水的程度及处理方式与目的，合理地选择加固所用的材料，并且在用材料进行填塞时，可以用砂石、黏土、水泥砂浆及混凝土等等。施工团队的工作人员在对岩溶土洞进行防渗处理的过程中，可以先用水泥浆或沥青作为帷幕，将灌浆的顺序调整为先外围后中间、先地下水上游后下游的方法来进行加固处理。在应用灌浆方法进行填充与加固时，施工团队的工作人员需要用快干的材料或砂石等材料，将石洞的缝隙先进行填塞，在开始时注意压力不能设置得过高，否则进会导致出现水泥浆料大量外流的情况。对于一些洞顶底板比较薄，并且洞体的跨越程度比较大，洞体的缝隙比较多，以及洞顶顶板的强度不足以承担上部的荷载的，为了确保地下水源的通畅，施工团队的工作人员在条件允许的情况下，就可以采取附加支撑的方法，以此来减少洞体的跨越，这种方法也被称之为顶柱法。一般情况下来讲，在溶洞内部将砌块石填补加固洞底，并且砌筑支墩作为附加的支柱。在一些覆盖型的岩层区域，施工团队的工作人员在处理一些较大面积的坍塌或土洞时，施工人员可以采取强夯的方法。强夯法是一种目前来讲较为省工省料并且能够快速根治整个场地岩溶地基稳定性的最为科学的方法。一般情况来讲，施工团队的工作人员夯击的遍数在1~8遍左右，夯点距离3 m，如果不存在地下水的影响，那么在施工人员完成2遍夯击间歇时间可以不受限制。在夯击过程中，如果突然出现了下陷的情况，那么则说明下部存在着隐伏的土洞，在这时施工人员可以采取随击随填土或沙石土料的处理方式。在施工团队的工作人员处理一些岩洞土洞当中软土较深的地段时，可以采取挤密性的方法。施工人员通过采取松土桩、砂柱、水泥柱、钢管及混凝土桩等材料打入到洞体内部，形成复合的地基，进而提升地基稳定性及地基强度。

3.3 跨越法

在对岩溶地基进行处理的过程中，工程如采取跨越法，主要包括梁跨法、板跨法和拱跨法3种基本的方法。对于一些洞进口比较小，并且深度比较大，同时不利于施工团队的岩洞，工作人员进行内部施工可以采取跨越的方法。与此同时，对于一些洞径虽然比较大，但是洞径内部有水的溶洞，施工团队的工作人员也可以根据岩溶地基的受力情况及构筑建筑物的性质，采取钢筋混凝土板封顶或混凝土板封顶的方法进行处理，这种方法也被称为板跨法。而对于一些埋藏程度比较深，但是岩溶地基仍然处于地基持力层规模较小的一些塌陷或土洞施工中，工作人员就可以采取有弹性的地基梁或钢筋混凝土的土洞，或者是对塌陷体进行处理。最后，对于一些地下建筑工程的堤式波墙、边墙、折式挡墙，或者是桥墩、桥台等地基下常见的洞身比较宽，同时深度又比较大，洞径有水流动、复杂的岩溶地基可以采取拱跨的形式。拱分为浆切片石拱、钢筋混凝土拱及混凝土拱等等。

3.4 桩基法

对于一些塌陷漏斗比较深，溶洞比较大，或者是溶洞多层发育的岩溶地基可以采取桩基法。在一些岩溶地基岩层的起伏处，其上层由于土层本身的性质比较松软，同时厚度也比较厚，施工团队的工作人员很难进行及时清除，那么施工团队就可以采取冲孔灌注法、钻孔法或爆扩桩法，同时根据施工工程的需要，做出支撑桩或摩擦桩，在这个过程中，需要注意的是，桩头需要锚入基岩内部。在施工人员采用打入桩时，需要确保中间位置应该锚入桩岩当中，如果采取人工挖孔桩，那么在绝大多数情况下，施工人员需要设置护壁。

4 地基的处理技术分析

施工团队的工作人员在对地基进行处理的过程中，需要根据建筑工程的要求及当地地质情况综合考量，在建筑场地内针对不同的基础采取溶洞灌浆、高压旋喷柱等地基处理方案。

4.1 溶洞灌浆处理技术

在进行岩溶地基加固的过程中，岩溶灌浆是最为首要的一种加固方法。岩溶灌浆的处理技术主要是针对一些比较小型的设备，并且辅助应用于浅层多溶洞或软弱土质，其处理范围比较广、价格比较低。溶洞灌浆的加固原理主要是使溶洞填充紧实，形成一种具有较高强度的稳定体，在这种情况下，施工团队的工作人员在处理过程中，首先，需要快速切除土层地下水与溶洞之间存在的联系，防止溶洞的纵向发展，防止危及到建筑物的安全。由于建筑场所的溶洞绝大多数为软塑状黏性土，所以一般情况下，这类场地存在较为严重的漏水现象，有的会与上部的土洞相通。所以，为了确保溶洞的加固效果，施工团队的工作人员可以采取联合灌浆的方法。联合灌浆的方法是指对溶洞内部的填充物进行清洗，随后旋喷一定容量的水泥液。最后，施工人员采取混凝土浇筑的方法对溶洞灌注水泥混合浆，灌注时需要确保一直到孔口返浆处才能停止，这样可以使溶洞内部始终填充饱满，从而起到加固的目的。对于内部没有填充物质的溶洞，施工人员则可以不进行旋喷洗孔。

4.2 高压旋喷注浆方法

施工团队的工作人员选取高压旋喷注浆的方法，主要针对的是一些厂房的基础加固工程。但是施工团队在施工时，却发现地质情况与第一期的地质报告期严重不符，而工程又需要在雨季来临之前完成厂房基础施工类工程。施工人员在对厂房基础地基进行处理时，必须要后延至基础完成后进行，也就是指施工完成之后需要对厂房基础进行加固处理。而对于所加固的基础则需要采用高压旋喷注浆方法及灌浆加固处理技术。这2种处理方法首先都需要对岩溶地基进行高压旋喷注浆，之后再用灌浆处理方法形成旋喷桩，并在桩端及承台底部进行复喷，以此来达到类似扩孔桩的效果。在施工当中需要特别注意的是，施工团队需要对灌浆量进行控制，从而防止出现厂房柱基隆起或产生水平位移的情况。

5 结束语

简而言之，从目前一系列工程的开展实践来看，要想彻底摸清相关建筑物下岩溶地基的实际情况对于施工团队的工作人员来讲往往比较困难。由于岩溶在发育的过程中存在着不稳定性、不规则性及不确定性，只有在施工团队进行施工时，才会被逐步揭露，而在这种情况下则会对施工团队接下来的施工设计造成一定的困难。在对岩溶地基进行处理的过程中，施工人员必须要结合现场的实际情况进行具体分析，须考虑到建筑物本身的重要性及岩溶地基的承载力，合理进行施工，有效确保施工的安全性和可行性。