探究巖溶地區(qū)地基處理關鍵技術

冉亞

摘要：出于經(jīng)濟發(fā)展的需要，我國的地區(qū)間工程施工量不斷增多，由于各個地區(qū)的地質(zhì)地形條件有很大差異，不同地區(qū)的地理環(huán)境會有不同的特點，這就會對工程的地基施工帶來很大影響。巖溶地區(qū)作為一種特殊的地質(zhì)環(huán)境，會不可避免的引起地基的不均勻沉降、荷載量下降以及塌陷滑動現(xiàn)象的發(fā)生，造成工程工期的延誤，而在科學技術的發(fā)展帶動下，對于這種地質(zhì)環(huán)境的地基處理技術也得到了顯著發(fā)展和進步，據(jù)此本文就通過實際的工程案例分析，對巖溶地區(qū)地基處理基礎的相關內(nèi)容進行了闡述。

關鍵詞：巖溶地區(qū)：地基處理；施工技術

中圖分類號：TU472文獻標識碼：A文章編號：1674-3024（2016）09-69-03

前言

在巖溶地質(zhì)環(huán)境下，它的溶洞大小及其分布情況會對工程建筑的設計和施工產(chǎn)生重要影響，它的溶洞面積越大，對工程設計和施工帶來的難度就越大，而且也會造成工程施工期限的延誤，尤其是在地基處理環(huán)節(jié)，對于地基的處理施工是整個工程的關鍵工序，一旦地基方面出現(xiàn)了質(zhì)量缺陷就會導致后續(xù)施工內(nèi)容難以有效開展，在開始施工前就要做好各項施工準備工作，對地基處理的關鍵技術進行正確把握和應用，使其可以更好的服務于工程建設。

1.巖溶地區(qū)的地基

對于巖溶地區(qū)的地基闡述，首先要搞清楚的就是什么的巖溶地區(qū)，它的具體含義就是什么？那么所謂的巖溶地區(qū)就是我們常說的喀斯特地貌，這種地貌在地質(zhì)環(huán)境方面有很明顯的特殊性，它是硫酸鹽巖、碳酸鹽巖等可溶性巖石在水的機械腐蝕和崩塌作用下而產(chǎn)生的各種地質(zhì)形態(tài)的總稱，同時它也包含有地質(zhì)現(xiàn)象和地質(zhì)作用。由此我們就可以看出，巖溶地區(qū)的土洞和溶洞基本上都是有能夠溶于水的石灰?guī)r構成的，這些石灰?guī)r在長時間的水作用（沖刷和溶蝕）下，內(nèi)部的構成結構發(fā)生變化，長期下去就會形成土洞和溶洞，這種溶洞的存在就會對工程施工帶來嚴重影響，溶洞越大造成的困難系數(shù)就越高，因此，對于工程建設單位來說，在這一地區(qū)進行工程建設，就要花費很長時間來做好對地基的施工，采用關鍵性技術來提高地基的穩(wěn)固性，一旦地基施工處理出現(xiàn)了質(zhì)量缺陷，就會導致整個工程的施工工期和施工質(zhì)量受到嚴重影響，增加不必要的成本費用。

2.巖溶地區(qū)的地基施工常見的問題

施工單位在巖溶地區(qū)進行工程建設時，首先需要關注的問題就是地質(zhì)結構，需要事前組織專業(yè)的技術人員對施工現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境特點進行全面勘察，掌握地質(zhì)結構的詳細資料和內(nèi)容，然后在對施工方案進行制定和改善，對于施工過程中可能出現(xiàn)的各種施工問題做到事前的預測和分析，爭取把施工質(zhì)量問題控制在萌芽狀態(tài)，保證地基施工的穩(wěn)定性和有序性。但是，由于巖溶地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境特殊性，在施工中對于地基的處理難免不會出現(xiàn)質(zhì)量問題，從大多數(shù)工程的施工總結可以將其常見地基問題進行如下闡述：

首先，地基的失穩(wěn)和塌陷。地基的失穩(wěn)和塌陷現(xiàn)象是巖溶地區(qū)地基施工常見的一種問題，在地表巖溶作用下，石灰?guī)r的表層會有溶溝存在，而且在這些發(fā)育的溶溝相互之間還會分布有尖棱狀或者是錐尖狀的石芽，進而導致石灰?guī)r地基出現(xiàn)表面高低不平整的現(xiàn)象，地基的平坦性下降，這就會導致石芽地基的形成，除此之外，石芽相互之間的溶溝還會被土所填充，因此，它就又具有較低的強度和很高的壓縮性，很容易引起建筑地基的不均勻沉降現(xiàn)象發(fā)生，進而也就使得該地區(qū)的建筑穩(wěn)定性大大下降，并且土洞型地基和溶洞型地基也會在建筑物的承重作用下而產(chǎn)生塌陷，給建筑物帶來嚴重的安全隱患。

其次，突水和滲漏問題。在巖溶地區(qū)進行地基施工時，它的巖體中會存在有縫隙、溶洞和管道，它們的存在會直接導致地基基坑在開挖時，一旦遇上承壓水，就會極易造成地下突水現(xiàn)象的發(fā)生，這就使得地基基坑的積水難以及時排除，如果不在短時間采取有效措施進行控制就會使地基基坑被水淹沒。

3.工程概況介紹

3.1地質(zhì)環(huán)境

某一工程所處的地理位置為河流的沖擊地段，因此地勢高度不是很高，整個工程由上到下主要的土層分布是雜填土、粘土、淤泥質(zhì)粘土、砂礫、白云質(zhì)灰?guī)r等該施工工程位于區(qū)域斷層的F1、F34相互切割的塊體上，基于這種特性，它的工程場地內(nèi)巖石結構非常破碎，并且張性節(jié)理裂縫也很明顯，受到的巖溶地質(zhì)作用十分強烈，主樓地段鉆孔遇洞隙率是83.6%，裙樓地段鉆孔遇洞隙率是48%，整個施工區(qū)域中的遇洞隙鉆孔數(shù)量共計有134個，占到了總勘探點數(shù)量的75%，大多數(shù)鉆孔在基巖面以下每一層的厚度都不相同，而且?guī)r體的破碎和溶蝕作用強烈的巖層，最深深度可達約48m。

根據(jù)工程施工中鉆探結果顯示，在該工程中的地質(zhì)性質(zhì)屬于是巖溶性質(zhì)十分明顯的區(qū)域，并且基于這種地質(zhì)，它還呈現(xiàn)出以下幾方面特點：首先，基巖表面的差異溶蝕十分強烈，石芽、溶溝、溶槽以及溶蝕裂隙等等巖溶現(xiàn)象發(fā)育也十分明顯，基巖面的參差起伏較大，各個谷峰交錯分布；其次，豎向性溶蝕和側向性溶蝕作用是交織共存的狀態(tài)，破碎巖體和巖溶洞隙相互伴生，在縱方向上呈現(xiàn)出串珠狀發(fā)育；第三，施工區(qū)域內(nèi)洞隙的深淺度不均勻，并且分布也很廣泛，大小程度也不一致，相互之間錯綜復雜，深度最大可達約48m；第四，施工區(qū)域內(nèi)的存在的所有洞隙都是以軟粘土填充為主的，并且洞隙的發(fā)育深度也與此有很大關系，發(fā)育深度越深它的土質(zhì)松軟度就越松，并且局部地段的洞隙也會是半填充狀態(tài)。

3.2巖體和土體的物理學性質(zhì)分析

該施工區(qū)域內(nèi)分布的土層主要有雜填土、可塑粘土、砂礫、淤泥質(zhì)粘土以及軟塑粘土等，為了保證施工活動的順利進行，技術人員對這些土層分別進行了采樣并進行土工試驗，通過參照計算標準和地方經(jīng)驗得到如下結果：

4.施工區(qū)域的地基處理

4.1施工區(qū)域低穩(wěn)定性和巖體單元的劃分

該施工區(qū)域內(nèi)不存在滑坡、泥石流等自然災害，地質(zhì)狀況具有很好的穩(wěn)定性，但是由于施工區(qū)域內(nèi)巖溶裂隙的存在，地表基巖面的起伏較大，有的部位需要進行地基處理之后，才可以進行工程建設，那么此時根據(jù)鉆探時巖芯的采取率、質(zhì)量指標、縱波速度等來作為劃分的標準，技術人員參照這個標準把巖體劃分為“巖溶裂隙破碎層和中風化較完整巖石”兩個部分，具體的結果如下所示：

4.2巖體和土體工程特性以及設計參數(shù)的確定

依據(jù)施工區(qū)域內(nèi)所揭露的地層可知，它的分布范圍十分廣闊，厚度較大的地層主要有素填土、可塑粘土、淤泥質(zhì)粘土、砂礫以及軟塑粘土，并且各個土層的巖土工程特性差異也很明顯。根據(jù)技術人員所進行的土工試驗、動力觸探、標準貫入試驗以及所進行的野外鑒別綜合對比可知，同時參考施工區(qū)域所處的地質(zhì)環(huán)境調(diào)價和施工人員的施工經(jīng)驗，不同地層的參數(shù)取值可以按照下表確定：

4.3地基處理和樁基礎的方案確定

首先，對于地基處理方案的綜合對比。由于溶洞的存在會對地基穩(wěn)定性造成嚴重的營銷，這種影響也是不可避免的，會導致地基承載力的下降，進一步加速了地基的變形沉降，因此就對地基進行正確處理和施工。巖溶地區(qū)的地基施工處理方案在最后選擇時，還需要技術人員綜合考慮巖溶地基的類型、施工經(jīng)驗以及建筑物的上部結構荷載條件來綜合確定，在本工程中，針對于上述的工程地質(zhì)狀況，主要對一下三種方案進行了分析討論：

第一，溶洞灌漿法。它的主要作用是把溶洞填充密實，使其形成具有一定強度的穩(wěn)定體，盡可能的切斷溶洞和土層以及地下水之間的相互聯(lián)系，這樣可以避免溶洞的進一步發(fā)展，把其影響范圍控制在最小。從其實際來看，它主要是應用在那些小型設備基礎和溶洞埋深深度較淺的地基土層中，它的實際地基處理范圍非常廣泛，而且造價的成本也很低，本工程中的溶洞大多是軟塑狀粘性土或者是夾雜有砂礫來填充，存在著嚴重的漏水現(xiàn)象，從建筑物的角度來講，它的樓層較多且高，內(nèi)部結構十分復雜，所受到的承載量很大，因此，并不適合。

第二，高壓旋噴注漿法。這種技術的優(yōu)勢就是可以不受土洞、軟土層、溶洞、節(jié)理等不良地質(zhì)現(xiàn)象的營銷，可以大大提升基礎施工的安全性，但是，結合本工程來看，由于工程的施工區(qū)域內(nèi)地下水含量較多，水流的速度較快，旋噴樁的直徑很難準確確定，并且施工工藝。施工材料等也會產(chǎn)生作用，因此，不建議選擇。

第三，灌注樁法。這種方法在實際應用中具有施工操作簡單、施工速度快切施工質(zhì)量良好的優(yōu)勢特點。在本工程中，洞隙的深淺度不一致，規(guī)模也不一樣，較為復雜化，因此，結合本工程的地層狀況、水文地質(zhì)條件、上部結構以及造價成本等角度來考慮，并且其中也有施工人員的經(jīng)驗部分，準備采用長短樁相結合的形式來實現(xiàn)對地基的處理。

其次，灌注樁地基處理技術。在這種地基處理方法中，它是一種端承樁，在對樁基進行設計時首先要考慮的要素是樁頂長度，這主要取決于建筑物對承載力和變形的實際要求、土質(zhì)的條件以及機械設備的能力等因素。結合本工程各個土層的實際工程特性，樁端持力層要選擇白云質(zhì)灰?guī)r2，樁的長度最小是8m，最大是20m。

第一，樁的樁徑選擇，它的選擇主要和設計階段時所選用的各種施工設備等因素相關，結合本工程實際，采取800mm。

第二，樁基礎方案的選取。結合本工程的實際狀況，本工程的建筑屬于是高層建筑物，因此，它也就具有高層建筑所具有的優(yōu)勢，它的內(nèi)部結構構成較為復雜，自身荷載量較大，但是施工區(qū)域內(nèi)的土層分布又不是很均勻，而且土層的厚度變化也很大，不是很一致，自身的最大承載力很低，不適合做基持力層，通過相互對比可知，采用2巖層作基礎持力層，并采用端承樁基礎，具體的施工方案如下所示：

一是確定人工挖孔樁的基礎。在本工程中，由于地下水的水位較高，并且水量很大，周圍的建筑物很多，如果采用人工挖孔樁基礎的話，就會大幅度降低地下水位，從而增大了水力的坡度，對于周圍的建筑物、管道管線以及公共設施的穩(wěn)定性和安全性有很大影響，除此之外，地層的破碎巖石厚度較大，在進行挖掘破碎巖石時會出現(xiàn)較大的涌水量，給施工帶來困難和危險，因此人工挖孔樁基礎方案的不可行的。

二是鉆孔灌注樁基礎。在本工程中，施工區(qū)域內(nèi)巖溶裂隙較為發(fā)育，地下水很豐富，鉆孔灌注樁技術的應用可以避免地質(zhì)因素帶來的不利影響，可以直接穿過巖溶裂隙發(fā)育帶，把樁端直接坐落在中風化較為完整的巖石上，這和本工程的實際狀況是相適應的，因此，本工程采用的就是鉆孔灌注樁基礎，但是，需要注意的是，這種施工方案的造價成本較高，結合以往的施工經(jīng)驗，可以采用大直徑鉆孔灌注樁，但是在進行鉆進時會產(chǎn)生塌孔和漏漿現(xiàn)象等，加上施工工期較長，施工的難度較大，最后綜合分析，結合多方面因素和資料信息，本工程最后采用沖擊成孔灌注樁基礎方案為主，這是和工程的實際狀況相一致的。

5.總結

巖溶地區(qū)的地基處理施工是一項綜合性和專業(yè)性要求較高的活動，由于其地質(zhì)環(huán)境的特殊性，在施工中需要先做好全面的地質(zhì)、水文等方面的勘察工作，掌握各項參數(shù)信息，并對可能出現(xiàn)的問題進行事前分析和規(guī)避，結合實際工程施工，在具體的施工中還要考慮到一些列的因素，包括預留層的清除，對于基坑支護體的開挖也要小心謹慎，保證不會對周圍建筑造成較大破壞。