巖溶地基巖土工程勘察及地基處理方法淺析

鄧晨

摘要：巖土工程勘察與地基處理是保證工程項目順利開展的的重要環(huán)節(jié)，特別是對于一些地區(qū)的巖溶地基，為確保基礎(chǔ)工程設(shè)計、施工的順利開展，就需要通過先進的勘察技術(shù)和科學(xué)的試驗檢測促進工程勘察工作的精確性，從而有利于設(shè)計人員對地基基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)設(shè)計方案進行合理設(shè)計和不斷優(yōu)化。在工程勘察過程中，還應(yīng)準(zhǔn)確掌握工程建設(shè)場地的水文地質(zhì)情況，結(jié)合科學(xué)合理的地基處理方案，以保證工程項目安全順利地推進，最終實現(xiàn)建筑設(shè)計意圖完成整個項目全過程，滿足結(jié)構(gòu)安全及使用功能的要求。

關(guān)鍵詞：巖溶地基、巖土工程勘察、地基處理

引言

巖溶地區(qū)由于溶洞的發(fā)育，常常引起地基承載力不足、不均勻沉降、地基滑動和塌陷等地基變形破壞。隨著越來越多的工程興建在巖溶場地，巖溶地基問題也成為工程建設(shè)中的突出問題，加強巖溶地基穩(wěn)定性分析評價，采用合理、經(jīng)濟的地基處理措施，有著重大的技術(shù)價值和經(jīng)濟意義。

1.巖溶概況

巖溶是可溶性巖層被水長期溶蝕而形成的各種地質(zhì)現(xiàn)象和形態(tài)，又稱喀斯特地貌。在我國廣西、貴州等省份尤為常見。巖溶發(fā)育的基本條件是：可溶性巖體、具有溶蝕力的水以及水的循環(huán)交替。與巖溶工程性質(zhì)相似的不良地質(zhì)還有土洞，它是指埋藏在巖溶地區(qū)可溶性巖層的上覆土層內(nèi)的空洞，是巖溶地基常見的一種巖溶作用產(chǎn)物。它的形成和發(fā)育與土層的性質(zhì)、水的活動、巖溶的發(fā)育等因素相關(guān)。其中地下水或地表水的活動是土洞發(fā)育最重要最直接的影響因素。地下水或地表水的活動與運移，將對土層產(chǎn)生潛蝕作用及山腳解作用而形成土洞。土洞洞體形成后，其洞壁周圍產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，當(dāng)?shù)叵滤话l(fā)生變化時，將進一步改變土洞壁周圍土體的應(yīng)力狀態(tài)，并有可能導(dǎo)致洞邊土體產(chǎn)生破壞，土洞進一步擴大而塌陷。巖溶地區(qū)的土層特點是厚度變化大，孔隙比高，若是采用土體層作為基礎(chǔ)持力層，地基很容易產(chǎn)生不均勻沉降從而導(dǎo)致建筑物傾斜開裂甚至破壞。

2.巖溶地區(qū)常見勘察方法

當(dāng)施工區(qū)域選擇在巖溶地區(qū)進行時，工程周期，施工成本，最終質(zhì)量都與前期的巖土工程勘察工作質(zhì)量有關(guān)。只有保證了前期的巖土工程勘察質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定，并且能夠為后續(xù)工作的推進提供可靠的數(shù)據(jù)，才能夠保證后續(xù)的工期設(shè)定工藝選擇，材料配比能夠適應(yīng)當(dāng)?shù)氐膶嶋H情況。一但巖土工程勘察工作出現(xiàn)失誤，就會導(dǎo)致后續(xù)的施工難以有效進行，最終建成的建筑物質(zhì)量就會存在安全隱患，工作人員進行巖溶地質(zhì)勘查的過程中，首先需要通過對當(dāng)?shù)貙嶋H情況進行初步了解，選擇合適的勘探技術(shù)、方法、設(shè)備等，然后再進行后續(xù)的地質(zhì)調(diào)查，地質(zhì)測繪，鉆探勘探等一系列勘測工作。與普通地區(qū)相比，巖溶地區(qū)的地形分布較為復(fù)雜，水文地質(zhì)條件多種多樣，不同發(fā)育階段的巖溶也呈現(xiàn)較大差異，為了全面了解該地區(qū)實際的地貌情況，就需要工作人員對整個區(qū)域進行全面詳細(xì)的地質(zhì)勘查。

2.1工程地質(zhì)測繪及調(diào)繪

工程地質(zhì)調(diào)繪除一些常規(guī)的地質(zhì)特征如節(jié)理裂隙發(fā)育情況，還應(yīng)調(diào)查巖溶洞隙的類型、形態(tài)、分布和發(fā)育規(guī)律;巖面起伏、形態(tài)和覆蓋層厚度;地下水賦存條件、水位變化和運動規(guī)律;巖溶發(fā)育與地貌、地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性、地下水的關(guān)系;結(jié)合各地區(qū)地方治理巖溶的經(jīng)驗等。

2.2地球物理勘探

該方法多用于可研及初勘階段，現(xiàn)階段隨著物探精度的越來越高，在道路工程中物探運用比較多，根據(jù)工程需要和不同的探測目的，常用的物探法有復(fù)合對稱四級剖面法、千層地震法、高密度電法、無線電波透視法、孔間CT法、地下水畸變分析法等等。

2.3鉆探及取樣

根據(jù)不同的建筑物或道路類型和等級，按規(guī)范要求布置勘探點和計算鉆探深度，是探明巖溶地基地下巖土質(zhì)結(jié)構(gòu)，巖溶發(fā)育形態(tài)，地下水情況，取巖土樣進行試驗的一種最重要的方法，也是勘察精度最好的一種勘察手段，該方法施工周期較長，進度較慢，但也是建筑物基礎(chǔ)位置和道路工程橋梁基礎(chǔ)、隧道工程等必須采用的勘察方法。

2.4測試、試驗及觀測

為查明巖溶地基內(nèi)溶洞的聯(lián)通情況，常需進行連通性試驗，為準(zhǔn)確評價巖溶穩(wěn)定性，需取頂板樣及填充物等進行物理力學(xué)試驗，必要時還需進行頂板載荷試驗等。

由于巖溶場地情況較為復(fù)雜，在進行勘查判斷過程中，工作人員需要結(jié)合多種勘察方法，利用多種手段的結(jié)論綜合分析，以提高最終結(jié)果的真實性、準(zhǔn)確性。

3.巖溶地基處理方法

3.1填墊法

對巖溶地基勘察之后，應(yīng)針對勘察的結(jié)果，對地基進行相應(yīng)處理，以確保地基具有良好的物理性質(zhì)，其中，填墊法是應(yīng)用最為廣泛的處理方法。針對不同的處理內(nèi)容，又能夠?qū)⑵浞殖刹煌椒ǎ糠N方法具有不同的特點，采用場所略有差異。①充填法，即直接在溶洞內(nèi)添加相應(yīng)材料，以保證地基填充實度，提升地基的穩(wěn)定性，避免巖土出現(xiàn)移動的情況，一般用于對地表存在洞穴的地基進行處理。②換填法，即清理出軟土后，添加一些較硬的材料，以增強地基的穩(wěn)定性，常用的材料為碎石、水泥、混凝土等，一般用于處理存在軟土的巖溶洞隙或溶溝、溶槽。

3.2加固法

對巖溶地基進行處理時，可以采用加固法，根據(jù)加固原理的不同，可分為3種常見方式：①溶洞灌漿，主要處理表面發(fā)現(xiàn)揭露溶洞的地基，該方法不僅成本低，而且處理范圍大，在溶洞內(nèi)，灌入高強度漿液后，能夠有效改善土體結(jié)構(gòu)，提升其穩(wěn)定性，同時，可以將地下水阻隔，防止地下水對地基造成影響。②壓力注漿。即利用高壓設(shè)備，將漿液灌注到地基中，并利用擠壓等手段，將不必要的水分去除，待漿液凝固后，形成更加堅硬的地基，能夠在工程建設(shè)中發(fā)揮出更大的作用。③強夯法，即在地基的高處，懸掛1個重錘，通過重錘的自由下落，不斷夯擊地基，從而將地基內(nèi)淺層溶洞、土洞及地下水排除，達(dá)到強化地基的目的。

3.3跨越法

部分地區(qū)對巖溶地基處理時，還采用了跨越法，根據(jù)場地地質(zhì)情況和功能需求的不同，可分為以下幾種類型：①板跨法：即利用鋼筋、水泥、混凝土等材料，制作出相應(yīng)的板跨，并將其覆蓋到需要處理的地基上，以提升地基的穩(wěn)定性，對于該方法來說，主要處理洞徑較小，人員無法進入的場地。②梁跨法：主要處理深度較大，但依然會對地基造成影響的巖洞，對于這類巖洞來說，規(guī)模并不是很大，通過安裝梁跨的手段，可以有效增強地基的穩(wěn)定性。③拱跨越：通常處理深度較大，較為復(fù)雜，且具有水流的地基。該三類方法均需找到板、梁、拱的相應(yīng)受力支點。

3.4樁基法

除上述3種處理方法之外，還可以采用樁基法對巖溶地基進行處理，根據(jù)處理原理的不同，能夠?qū)⑵浞殖上率鰩追N具體方式：①沖孔樁。在相應(yīng)位置處，鉆出一定直徑的孔洞，以掌握巖洞的具體狀況，之后，以此為基礎(chǔ)，通過沖擊鉆，鉆出相應(yīng)的孔洞，通常處理巖洞較小，但較為復(fù)雜的地質(zhì)。②鉆孔灌注樁。主要用于建筑荷載較大，地基承載力要求較高，巖溶較為發(fā)育且發(fā)育深度較大的場地。③預(yù)應(yīng)力樁。即在巖洞內(nèi)，直接安裝預(yù)應(yīng)力樁，與其他幾種樁基法相比，該方法受外界環(huán)境影響較小，加固效果更強，但若地質(zhì)條件較為特殊，則難以發(fā)揮出最大的作用。

結(jié)束語：萬丈高樓平地起，作為工程過程的重要環(huán)節(jié)，建筑場地的巖土工程勘察和地基處理，是直接關(guān)系到施工質(zhì)量、進度的重要因素，特別是在特殊地質(zhì)條件可能對地基產(chǎn)生重大影響的巖溶地區(qū)尤為重要。因此，有必要進行地質(zhì)勘察，有效獲取精確的地質(zhì)資料，并根據(jù)地質(zhì)勘察資料及報告，進行基礎(chǔ)設(shè)計和出具有效、最佳的地基處理方案，以確?；A(chǔ)工程施工的順利開展，為整個項目的建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。

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