深圳龍崗某小區(qū)隱伏巖溶、土洞的探測(cè)及處理

李積宏

（深圳華力工程有限公司，廣東 深圳518000）

1 引言

深圳市龍崗區(qū)屬隱伏巖溶、土洞發(fā)育區(qū)，近年來隨著該區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，城市化進(jìn)程加快，在人類工程活動(dòng)與自然地質(zhì)營(yíng)力聯(lián)合作用下，已發(fā)生多起巖溶地質(zhì)塌陷事件，對(duì)工程建設(shè)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重的危害，因此巖溶、土洞塌陷已成為該區(qū)主要的地質(zhì)環(huán)境問題。深圳市某小區(qū)位于深圳龍崗中心城，在黃閣北路以東、平安路以西。在勘察期間發(fā)現(xiàn)該小區(qū)某棟高層建筑的場(chǎng)地存在于隱伏巖溶、土洞，為了建筑場(chǎng)地的安全，經(jīng)過各方論證，對(duì)該場(chǎng)地的巖溶、土洞進(jìn)行了處理后，建議建筑選用復(fù)合地基。

2 工程地質(zhì)條件

該場(chǎng)地地處龍崗黃閣坑附近，場(chǎng)地內(nèi)分布的地層為人工填土層（Qml）、第四系沖洪積層（Qal＋pl）、殘積層（Qel）；基巖為下侏羅系金雞組（J1）含礫泥質(zhì)砂巖及石炭系測(cè)水組（C1）石灰?guī)r，兩種地層呈不整合接觸關(guān)系；

（1）人工填土層（Qml）屬素填土主要由粘性土組成，不均勻的混有礫石及少量生活垃圾。厚0.50～4.00m。

（2）第四系沖洪積層（Qal＋pl）系第四紀(jì)晚更新世及以前形成的老土層，以粉質(zhì)粘土為主，局部夾卵石及細(xì)砂混粉質(zhì)粘土，厚度為2.00～8.00m。

（3）第四系殘積層（Qel）主要由下侏羅系金雞組（J1）含礫泥質(zhì)砂巖及砂礫巖風(fēng)化殘積而成。由于母巖的成分復(fù)雜，因此殘積土的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)差異甚大。殘積層可分為粉質(zhì)粘土、礫石混粉質(zhì)粘土、含礫粉質(zhì)粘土3個(gè)亞層，各亞層在場(chǎng)地多呈不連續(xù)分布，厚度分布不穩(wěn)定。該殘積層層厚8.00～30.0m。

第四系殘積層中發(fā)育土洞，取得的芯樣呈紅褐、灰褐色，含碎石及角礫，呈軟塑——流塑狀態(tài)。

（4）下侏羅系金雞組（J1）含礫泥質(zhì)砂巖為早侏?羅紀(jì)陸相碎屑巖沉積建造，屬軟質(zhì)巖石。其顏色和組成物質(zhì)復(fù)雜，各種巖性多呈夾層分布。本次勘察揭露強(qiáng)風(fēng)化含礫泥質(zhì)砂巖。

（5）下石炭系測(cè)水段石灰?guī)r屬可溶巖類，隱晶結(jié)構(gòu)，節(jié)理發(fā)育，沿節(jié)理充填少量方解石脈。該層基巖面起伏很大，頂板高程介于－1.96～18.31m；該層發(fā)育溶洞，洞內(nèi)充填物為粘土，紅褐、灰褐、灰黑色，含角礫及碎石，呈軟塑——流塑狀態(tài)。

3 隱伏巖溶土洞的探測(cè)

因該場(chǎng)地土洞、溶洞特別發(fā)育，土洞、溶洞埋深較大，后經(jīng)過各方專家討論，最后確定采用超前鉆探查、淺層地震、瑞雷面波、電測(cè)深、電磁波透視、鉆探驗(yàn)證等方法對(duì)場(chǎng)地的土洞、溶洞進(jìn)行了探測(cè)，

經(jīng)過各種方法的相互補(bǔ)充和互相驗(yàn)證，查明了場(chǎng)地的土洞和溶洞的發(fā)育情況，場(chǎng)地內(nèi)有兩條溶槽：1號(hào)溶漕沿北東——南西方向延伸，寬約6～20m，巖石溶蝕深度約20～40m，最深達(dá)48m，兩翼巖壁陡峭，溶洞、開口溶洞和溶蝕裂隙發(fā)育；2號(hào)溶槽位于東部，2號(hào)溶槽沿北西——南東方向延伸，規(guī)模相對(duì)較小，寬約2～8m，溝底距地面約48～53m，溶蝕深度約20～28m，在北西端與1號(hào)溶槽交匯。1號(hào)、2號(hào)溶洞的平面分布見圖1。上述兩條溶槽是巖溶地區(qū)長(zhǎng)期侵蝕、溶蝕的產(chǎn)物，既是巖溶裂隙水集中徑流的通道，也是溶蝕裂隙、溶洞及土洞強(qiáng)烈發(fā)育的場(chǎng)所。

場(chǎng)地內(nèi)土洞則主要沿1號(hào)溶槽和2號(hào)溶槽周邊發(fā)育，土洞高度一般為1.3～22.6m。大部分土洞內(nèi)充填有軟塑——流塑狀態(tài)的粘性土及碎石角礫，同時(shí)也存在一定數(shù)量的空洞。該場(chǎng)地為深圳龍崗區(qū)首次采用物探技術(shù)最先進(jìn)、方法最全面的對(duì)巖溶和土洞進(jìn)行探測(cè)的場(chǎng)地，成果也得到了各方專家的肯定。

圖1 溶洞、溶槽的分布

4 地基的處理及檢測(cè)

4.1 方案的選擇

本場(chǎng)地屬于古巖溶洼地發(fā)育的覆蓋巖溶區(qū)，可溶巖埋藏較深，其頂面起伏變化劇烈，基巖隆起與場(chǎng)地中部的洼地過渡段巖面變化劇烈，在溶槽兩翼形成陡壁，且溶溝、溶槽發(fā)育并多處形成鷹嘴巖，場(chǎng)地土洞沿溶槽發(fā)育，局部厚度可達(dá)20多m，針對(duì)該場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，有以下幾個(gè)方案可供選擇。

（1）旋噴樁加固方案。對(duì)土洞中的殘留土體進(jìn)行加固，同時(shí)旋噴注漿對(duì)土洞的空洞進(jìn)行填充，該方案造價(jià)大，工期長(zhǎng)，施工難度大。

（2）袖閥管注漿。采用袖閥管注漿工藝對(duì)土洞進(jìn)行填充和土層加固。該方案加固效果難控制，且水泥用量沒辦法控制。

（3）填充塑性砼。通過鉆機(jī)成孔后，高壓泵泵入塑性混凝土，填充土洞中的空洞、擠密加固松軟土體，同時(shí)堵塞聯(lián)通體系，阻斷滲流通道。該方案造價(jià)低，工期較短。

在比較分析了以上幾個(gè)方案后，最后選取了3號(hào)方案。

4.2 地基處理施工

（1）灌注鉆孔平面布置。灌注孔布置在建筑基礎(chǔ)平面中兩條溶溝位置，鉆孔間距3.0m，灌注孔的布置見圖2。

（2）鉆孔深度。在物探揭示單層土洞的位置，鉆孔深度至土洞的中或底部，在串珠式土洞分布的地段，打通上部2個(gè)土洞為限。

（3）灌注材料以塑性混凝土為主，加入一定量的粘土粉。

（4）灌注方式采用抽管灌注的方案。在土洞范圍內(nèi)，混凝土灌注壓達(dá)20MPa后，提升0.50～1.0m，實(shí)際灌注的高度超過土洞的高度1.0m左右（圖2）。

圖2 灌注孔平面布置

4.3 效果的檢測(cè)

效果檢測(cè)采用鉆芯檢驗(yàn)和標(biāo)貫試驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)混凝土灌注效果進(jìn)行了檢驗(yàn)。通過逐段抽芯觀察，檢查砼芯的完整性和與周圍土體的結(jié)合程度；通過對(duì)鉆探?jīng)_洗液消耗量的觀測(cè)，檢查注漿處理后土體的漏水情況，分析地下水的徑流通道是否被遏制；通過標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，檢驗(yàn)土的力學(xué)性質(zhì)是否得到改善。

（1）通過砼注漿。原有的土洞和松散土體被填充，地基得以加固；地下水的主要徑流途徑受到遏制，集中排泄通道被堵塞，地下水的活動(dòng)性受到限制，有效阻止了土洞進(jìn)一步發(fā)展的機(jī)制。

（2）根據(jù)抽芯檢驗(yàn)結(jié)果。鉆孔內(nèi)采取到不同厚度的塑性砼材料，芯樣外觀完整，灌注料與周圍土體膠結(jié)良好，表明土洞已得到有效填充。

（3）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果表明：注漿后軟弱土經(jīng)過擠密加固，土的力學(xué)性質(zhì)得以明顯改善。

場(chǎng)地經(jīng)過塑性材料充填灌注后，加固區(qū)內(nèi)地基得到有效加固，土體的力學(xué)性質(zhì)獲得明顯改善，土洞形成和發(fā)展的機(jī)制被有效控制，地基處理的預(yù)期目的達(dá)到。

5 結(jié)語

深圳龍崗區(qū)屬于覆蓋型可溶性巖分布區(qū)，隱伏巖溶發(fā)育形態(tài)主要有溶溝、溶槽、溶隙、溶孔、溶洞及由于地下水流潛蝕作用形成的土洞。采用淺層地震、瑞雷面波、電測(cè)深、電磁波透視、鉆探驗(yàn)證等方法相互補(bǔ)充和互相驗(yàn)證，查明了場(chǎng)地的土洞和溶洞的發(fā)育情況，根據(jù)探明的土洞的空間體積和注入的塑性混泥土的量?jī)烧呦嗖畈淮?，也?yàn)證了探測(cè)是準(zhǔn)確的。對(duì)溶洞、土洞填充塑性砼的方案是有效的，土洞被填充，土洞形成和發(fā)展的機(jī)制被有效控制。為深圳市龍崗區(qū)隱伏巖溶、土洞的探明、處理總結(jié)積累了一些行之有效的方法。