巖溶地區(qū)地基處理關(guān)鍵技術(shù)研究

程 瑞 新

(中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081)

巖溶地區(qū)地基處理關(guān)鍵技術(shù)研究

程 瑞 新

(中國(guó)電建集團(tuán)貴陽(yáng)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550081)

針對(duì)巖溶地區(qū)的地基特點(diǎn)，分析了巖溶地區(qū)工程建設(shè)中存在的主要問(wèn)題，并提出了巖溶地區(qū)的地基處理原則，闡述了灌漿、高壓旋噴、灌注樁等地基處理的技術(shù)要點(diǎn)，旨在確保巖溶地區(qū)建筑的安全穩(wěn)定性。

巖溶地區(qū)，地基處理，高壓旋噴法，灌漿處理法

巖溶地區(qū)的地基處理在工程施工問(wèn)題中屬于難度系數(shù)較大的工程，其處理成果直接影響到施工的工期和質(zhì)量。所以，對(duì)于巖溶地區(qū)的施工工程而言，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的勘查，綜合考慮施工規(guī)范及實(shí)際工程要求來(lái)確認(rèn)施工技術(shù)是非常必要的。經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展使得巖溶地區(qū)的工程日益增多，其中地基的處理問(wèn)題成為了重中之重，地基處理的結(jié)果直接關(guān)系到建筑工程的整體水平。所以，增強(qiáng)巖溶地區(qū)的地基處理技術(shù)水平，利用經(jīng)濟(jì)合理的地基處理方案具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

1 巖溶地區(qū)地基特點(diǎn)

巖溶，又被稱為喀斯特地貌，這一現(xiàn)象是水以化學(xué)腐蝕的形式腐蝕可溶性巖石為主要特點(diǎn)，其中包括水的機(jī)械腐蝕以及水的崩塌，以及攜出、轉(zhuǎn)移物質(zhì)和再沉淀的綜合作用及其產(chǎn)生的現(xiàn)象的綜合描述。可溶性巖、腐蝕性的水和水的循環(huán)作用是巖溶存在的基礎(chǔ)。土洞，是巖溶地基中最為普遍的巖溶作用的產(chǎn)物，主要是指那些掩蓋在可溶性巖石上方土層的空洞。其主要形成原因是水的活動(dòng)、土層性質(zhì)和巖溶發(fā)育。水的活動(dòng)是其發(fā)育因素中最為主要和關(guān)鍵的因素。運(yùn)動(dòng)或遷移的地表水和地下水會(huì)潛蝕和分解土層，從而形成土洞。形成土洞之后，土洞的洞壁會(huì)出現(xiàn)力的集中現(xiàn)象，此時(shí)一旦地下水的水位出現(xiàn)變化，會(huì)再次導(dǎo)致洞壁的土層發(fā)生變化，極有可能破壞洞內(nèi)的土層，從而擴(kuò)大土洞，進(jìn)一步導(dǎo)致土洞的塌陷。在巖溶地區(qū)，較大的厚度變化和較高的孔隙比是其土層的重要特色，這極容易使得地基發(fā)生下沉，使得建筑物發(fā)生傾斜、開(kāi)裂和破壞。

2 巖溶地區(qū)工程的主要問(wèn)題

當(dāng)我們要在巖溶地區(qū)進(jìn)行建筑工程時(shí)，需要首先注意到其不良的地質(zhì)構(gòu)造，這是施工過(guò)程中最為主要的問(wèn)題。因此，無(wú)論在巖溶地區(qū)進(jìn)行哪種類型的建筑時(shí)，都要提前做好地質(zhì)考察和研究，只有這樣才能真正估測(cè)和解決其中可能存在的工程隱患。

2.1 地基不穩(wěn)及塌陷問(wèn)題

受土層的巖溶作用，會(huì)使得腐蝕石灰?guī)r的表面培育出溶溝，這些出現(xiàn)的溶溝間常伴有尖銳的棱錐形的石芽，這也使得石灰?guī)r的地基不平，出現(xiàn)高低不平的現(xiàn)象，進(jìn)一步促成了石芽地基的形成。另外，這些溶溝中容易填充泥土，因而常有低強(qiáng)度和高壓縮性的特點(diǎn)，這往往導(dǎo)致地基的不勻稱，出現(xiàn)各種沉降，以至于建筑物處于不穩(wěn)定的狀態(tài)。在建筑物的荷重不穩(wěn)定的情況下，土洞和溶洞的地基常常會(huì)出現(xiàn)坍塌，帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患問(wèn)題。

2.2 突水和滲漏問(wèn)題

受巖體中常常有縫隙、溶洞和管道的作用，巖溶地區(qū)在開(kāi)挖地基的基坑時(shí)，一旦出現(xiàn)承壓水，極易引發(fā)地下突水，出現(xiàn)地基排水困難的現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)淹沒(méi)地基。

3 巖溶地區(qū)地基處理原則

在處理地基的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)充分研究當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)資料和歷史，將技術(shù)人員安排到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行勘探，從而把握清楚當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)實(shí)際情況，完成這些工作后方可制定相應(yīng)的處理方式和施工方案。施工前，應(yīng)當(dāng)通過(guò)注漿處理的方法處理溶洞，加固溶洞內(nèi)的填充物，以避免施工過(guò)程中發(fā)生混凝土的流失。針對(duì)較小的溶洞時(shí)，最先應(yīng)放置碎石，再注漿處理溶洞。當(dāng)出現(xiàn)溶洞頂部存在砂層的情況時(shí)，要在鉆探之前充入鋼護(hù)管道，以保證施工的正常。

4 巖溶地區(qū)地基處理的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 溶洞灌漿的地基處理技術(shù)

溶洞的灌漿處理法是巖溶地區(qū)進(jìn)行建筑工程中最為常見(jiàn)的加固方法，這主要是通過(guò)填充溶洞，使得土層更加密實(shí)以加大土層的強(qiáng)度和硬度，保證穩(wěn)定性。然而，要真正地避免溶洞對(duì)于建筑物穩(wěn)定性和安全性的進(jìn)一步影響，我們應(yīng)當(dāng)盡可能阻斷溶洞與地下水和土層間的聯(lián)系。而溶洞的灌漿處理法主要應(yīng)對(duì)的是較淺的土層，這就需要我們投入更多的資金，加入許多的小型機(jī)械設(shè)備，以增強(qiáng)處理范圍的廣度。

4.2 高壓旋噴地基處理技術(shù)

為克服施工過(guò)程中存在的不良地質(zhì)現(xiàn)象，這主要由大量的溶洞、土洞、軟土層和土層裂縫引起，施工單位主要通過(guò)高壓旋噴的方式來(lái)增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，從而保證施工的安全。使用高壓旋噴的方法時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意地下水，當(dāng)水量較大和水流較快時(shí)，這一方法就很難確定噴樁的直徑大小，尤其是難以確定其深部的直徑。另外，使用高壓旋噴法有著嚴(yán)格的前提條件，需要優(yōu)良的施工工藝，先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備，以及有著豐富經(jīng)驗(yàn)的施工工人，另外對(duì)施工材料也有著嚴(yán)格的要求。因此，即便其施工效果較好，但由于條件較高，其使用范圍較窄。

4.3 樁基處理技術(shù)

樁基處理主要應(yīng)用在有著較大溶洞、較深塌陷和多層溶洞發(fā)育的巖溶地區(qū)的地基建筑中。對(duì)于有著多層溶洞，但洞穴較小，且洞穴的上方板層較薄的地質(zhì)條件中，往往使用沖孔灌注樁的方法，這可以鉆過(guò)上層的溶洞頂板，直達(dá)下層頂板。對(duì)于有著豐富經(jīng)驗(yàn)的施工工人而言，通過(guò)沖擊聲可以判斷出頂板的厚度，從而發(fā)現(xiàn)是否達(dá)到持力層。安全的方法可以先做個(gè)超前鉆，以了解洞穴具體情況，再用沖擊鉆沖擊，到達(dá)符合條件的巖層。對(duì)于負(fù)荷較大的單樁，且孤石密集和夾層較多的，巖溶表面不平的溶洞，主要采取鉆孔樁的方式。鉆孔樁可以直接鉆過(guò)孤石、夾層，直達(dá)持力層，將樁端有力可靠地放置在持力層。這一方法不可用于有著較多溶巖縫隙和溶溝的基巖中，這是因?yàn)殂@孔在施工中容易出現(xiàn)卡鉆或偏鉆的現(xiàn)象，從而出現(xiàn)打偏的情況。對(duì)于淤泥、流沙、土洞較多的溶洞或者是通往暗河的溶洞時(shí)，主要采用預(yù)應(yīng)力管樁，這是因?yàn)轭A(yù)制樁在壓樁的過(guò)程中不受上述情形的影響。對(duì)于極其復(fù)雜的巖溶表層，且砂土層較厚時(shí)，往往采用群樁的方法，這是因?yàn)橐陨系钠渌椒ǘ疾荒苁┕?，或者是無(wú)法保障樁的質(zhì)量和安全。

在樁基建設(shè)的過(guò)程中，巖溶地區(qū)需要考慮較多，對(duì)于無(wú)法滿足工程要求的巖溶地貌，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)處理好巖溶地基。針對(duì)那些影響樁基和施工的穩(wěn)定性、安全性的巖溶地貌，應(yīng)當(dāng)綜合分析其大小、位置、環(huán)境和地質(zhì)條件等因素，因地制宜地采用以下幾個(gè)解決方法：

1)不處理。針對(duì)以下幾種情況，可以采取不處理的方式：樁基影響范圍之外的溶洞；在地基壓縮層深度之外的，或者當(dāng)洞頂?shù)淖灾貞?yīng)力不大于垂直附加力時(shí)，未出現(xiàn)洞頂破損，受力的邊緣不存在落水、漏斗和土洞的地段；地基在受到微風(fēng)化的硬質(zhì)巖的表面和較窄的豎直型的洞隙旁邊，沒(méi)有被水沖蝕過(guò)的且密度較高的地段；較厚的洞體，有著完整的周?chē)鷰r。

2)繞避。依據(jù)不同強(qiáng)弱程度和危害程度的巖溶發(fā)育，不應(yīng)該采用修筑樁基礎(chǔ)，盡可能使用繞避的方式，主要有以下幾個(gè)情形：不利于采用樁基礎(chǔ)的建設(shè)方式的地貌，如：天坑、天生橋和落水洞等；孔隙較多、巖溶通往暗河和富水地段的巖溶地區(qū)；情形復(fù)雜、無(wú)規(guī)律的，存在暗流與表流交替的地段；存在嚴(yán)重塌陷和漏水的巖溶；較大起伏的地基、軟土具有可塑性以及有著流塑性土的主要聚集地，強(qiáng)烈的地下水活動(dòng)地段；較高地基處理費(fèi)用和環(huán)境保護(hù)地段。

5 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，不斷加快的城市化進(jìn)程，使得巖溶地區(qū)的建筑工程越來(lái)越多，這就要求施工單位綜合考慮地質(zhì)條件、土層性質(zhì)和土層的種類來(lái)選擇處理地基的技術(shù)，保證地基造價(jià)既安全又經(jīng)濟(jì)，保證工期更快，且嚴(yán)格把控質(zhì)量，保證巖溶地區(qū)建造的安全性和穩(wěn)定性。

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On key technique for foundation treatment in karst areas

Cheng Ruixin

(GuiyangSurveyandDesignInstituteCo.,Ltd,PowerConstructionCorporationofChina,Guiyang550081,China)

According to the foundation features of the karst areas, the paper analyzes the main problems in the engineering construction in karst areas, points out the foundation treatment principles for the karst areas, and illustrates the technical points for the foundation treatment in the grouting, high-pressure injection, and bored piles, so as to ensure the safety and stability of the buildings in karst areas.

karst areas, foundation treatment, high-pressure injection method, grouting treatment method

1009-6825(2017)02-0090-02

2016-11-06

程瑞新(1979- )，男，碩士，工程師

TU472

A