唐 弘， 邢佳安

(1.沈阳铝镁设计研究院，沈阳 110001；2.大连理工大学土木工程学院，辽宁 大连 116024)

1 工程概况及工程地质概述

位于广西有色的平果铝工程厂区地质情况为典型的岩溶地貌，即喀斯特地貌。平果铝厂施工中对厂区的一些不良地基进行处理，而主要是对岩溶地基。

从当时已开挖的地基来看，常见的不良地基有溶洞、溶沟、溶槽等。我们根据已有的地质资料和有关规范，提出相应的处理意见。地质构造千变万化，与地勘资料总有不太吻合的地方。这就需要我们在现场对实际开挖后的地基进行处理，以满足设计的要求。

地基处理的方法很多，概括起来有7大类：换填、深层密实、排水固结、化学固结、加筋法、胶结法、热学法。这些方法分别适用于不同的情况中，主要决定于地基特点和建筑物的特征。而在岩溶地基中主要使用的方法有：换填、深层密实、化学固结与加筋法。

下面就部分地基处理实例来说明几种地基的处理方案。对以下不良地基的处理，是在认为该场地“岩溶已停止发育”的前提下进行的。

2 易风化白云岩的地基处理

易风化白云岩的地基处理采用换填法。

当岩溶地基因风化作用而使其承载力不足、变形或由于表层沟壑不平满足不了建筑物的要求，而风化层厚度又不大时，将基础底面下处理范围内不良土层全部挖去，然后分层换填强度较大的砂碎石、素土、灰土、矿渣或其他性能稳定的材料，并压实，这种方法即为换填法。

氧化铝厂区地质以白云岩为主，夹白云质灰岩为辅。白云岩极易风化，有的风化成砂粉，随着风化程度的加深，其压缩性将会增加，且遇水容易软化。就此类基础地基开挖完后，应及时进行处理，并要求施工单位立即施工基础垫层或基础，以免基岩裸露或浸水时间过长而降低其力学性能。

3 溶洞的不良地基处理

溶洞这里指是埋藏于地下的洞穴。根据其空间形态可大致分为以下4种类型：平洞型、溶洞型、溶沟—平洞组合型、复杂组合型。而溶沟型溶洞的存在还较为普遍，从而使厂区溶洞的顶板厚度变化很大，缺乏规律性。从地勘资料来看，厂区溶洞底板的岩石除少数外，一般都比较完整，从现场部分有溶洞的地基开挖情况来看，也证实了这一点。这对处理溶洞这种不良地基提供了有利的条件。例如：铝矿卸矿站，从地质资料来看在仓壁基础及挡墙下有一溶洞，根据地勘资料和现场实际察看，该洞洞周及洞底的岩石均为白云质灰岩，而且很坚硬，岩层倾角为53°，岩层走向与临空面垂直，所以地勘部门认为是稳定的，因卸矿站荷载较大，故对该溶洞采用了在矿仓基础及挡墙范围内采用C10砼从洞底岩石垫至基础底标高，洞内其余部分均用C10毛石砼(掺石量可30%)从顶部洞口将空洞填实。

此外，对溶洞的地基处理通常采用以下几种方法。

3.1 梁板跨越法

适用于洞壁完整，强度较高，而顶板破碎或无顶板的岩溶地基，但需使跨越结构要有可靠的支承面以保证结构的稳定。

①应尽快启动天津市农村水利现代化发展战略专题研究。对总体目标、发展模式、指标体系、实现途径、保障措施等进行全面研究，量化指标。②编制天津市农村水利建设中长期发展规划。③编制天津市农村水利建设“十三五”发展计划。④编制天津市农村水利管理中长期发展规划。⑤编制天津市农村水利信息化中长期发展规划。

对于持力层内存在溶洞切溶洞规模形态不宜填充，或溶洞与地下水力联系难以确定的情况可考虑梁跨法。图1为梁跨示意图。

图1 梁跨法

该方法类似于桥涵建设，即在空洞上方设梁以达到填充目的，梁的设计方法种类也很多，当根据岩石环境来决定。如洞身较宽、深度又大、洞形复杂或有水流的岩溶地基，宜采用拱跨形式。拱分浆砌片石拱、砼拱、钢筋砼拱。为增强拱身强度，拱下可砌筑垂直支撑柱，对建筑物本身而言，也可加设拉杆(或锚杆支撑)或其他预应力钢筋砼构造。这些都要根据工程实际来定夺。

同时梁跨也可以与桩相结合，这也要根据岩溶发育的具体特征来看。图2为梁桩相结合的示意。

图2 梁桩相结合

3.2 洞底支撑法

适用于跨度较大，顶板完整，洞底岩体稳定，而且洞顶板厚度均匀，洞内溶水和沉积物较少，并能进入洞内的溶洞地基。处理方法是用石砌柱或钢筋砼柱支撑洞顶，以增加顶板岩体的稳定性。

3.3 清爆换填法

适用于处理顶板不稳定的，顶板破碎或顶板厚度小于1 m的浅埋型溶洞地基，即清除覆土，爆开顶板，剔除沟槽裂隙内的充土，从坚岩上用C10#毛石砼灌满填实，作为基础的垫层。例如蒸发一柱基，在基槽开挖中发现一小溶洞，因为顶板薄石碎裂，故采用此方法对其进行处理较好。

3.4 化学加固

化学加固指利用水泥浆液、黏土浆液或其他化学浆液，通过灌注压入、高压喷射或机械搅拌，使浆液与土颗粒胶结起来，以改善地基土的物理和力学性质的地基处理方法。对于岩溶发育较强，溶洞、土洞多见的地区，若溶洞比较小(见图3)可根据实际情况采用高压喷射注浆法。

下面主要介绍该方法的使用。

高压喷射注浆法是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后，以高压设备使浆液或水成为20～40 MPa的高压喷射从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，同时钻杆以一定的速度渐渐提升，将浆液与土颗粒强制搅拌混合，浆液凝固后，在土中形成一个固结体。

如图3岩溶洞发育较小同时为提高持力层的承载力采用高压喷射注浆法，使高压浆液通过喷管注入洞下岩土达到加固的作用，之后渐渐提升洞壁部分岩土，通过喷浆可使弱化溶洞产生的土体不良力学性质。之后如图4成桩，可采用。

图3 高压喷射注浆法

图4 灌浆钢管桩

4 溶沟、溶槽不良地基的处理

溶沟、溶槽是差异性溶蚀的产物，沟、槽中填充着性质、厚度不相同的土，形成了不稳定、不均匀的岩溶地基。溶沟、溶槽在厂区内甚有发现，对这类地基的处理方法很多，这里仅用两个例子来说明其中的两种处理方法：

1)氧化铝厂循环母液槽工段的一号循环母液槽基础。基坑直径为φ14.4 m，根据地勘资料，此地基范围内，在自然地面以下不深处全部为岩石。故设计要求基础位于岩石层上，但在基础开挖至设计标高后发现，在基坑内只有2/3为岩石，1/3是土，为了满足设计要求，请施工单位继续往下挖，直至全部挖到岩石。当土区部分被挖至5 m多深时，仍有一较大溶沟，面积约4 m2，内填黏土，处理的方法是：在土的范围内打入间距为300的梅花状布置的钢管，直打至下部岩石面，共打入平均长度为2.2 m，φ50的钢管30多根(见图3)。

2)有关打入钢管(或角钢)的这种处理方法，旨在增加地基安全储备，需要采用这种辅助性地基处理方法时应分别考虑下述两种情况及其有关问题：

①无腐蚀厂房的设计位于岩石上的柱基及设备基础，当其基槽挖至大部分岩石露出，岩石面积占基础底面积的80%以上，但基础范围内仍有小部分面积为土(包括溶沟、溶槽内的充土，沟槽宽度≤300内可小处理)；而土层厚度在1～3 m范围内(可先用钢钎试探)，又无法挖掘和不能采用跨越等方法时，可采用在土区范围内打入钢管(或角钢)的处理方法。

②有液相碱性腐蚀厂房的设计在岩石上的柱基和设备基础，当其基槽开挖至大部分岩石已露出，岩石面积占基础底面积的90%以上，基础范围内只有少部分面积是土 (包括溶沟、溶槽内充土，沟槽宽度≤300时可不处理)，且设计地面与基础或垫层底面的高差较大，剩余土层本身厚度在1～3 m范围内，又无法深挖和不能采用跨越等方法；而地面及排水沟能按设计做好防腐防渗时，也可采用这种处理方法。

另外，由于地下水也能使钢管(或角钢)逐渐被锈蚀，因而打入钢管(或角钢)的方法不宜用于地势较低，或地下水位较高处的地基处理。总之在地基处理中，应优先采用跨越、园墩和扩大基坑再深挖等的地基处理方法。

③跨越溶洞的处理方法必须要求跨越结构应有可靠的支承面，也就是说溶沟、溶槽两侧(或四周)的岩石必须完整且强度较高。强风化岩石、孤石及碎裂的岩层等均不宜作为跨越结构的支承面，若遇到此类岩石宜将其清除，直到露出完整的岩石。

一般情况下，只有当溶沟、溶槽宽度大于600时，才对其作跨越处理。对于宽度小于600的溶沟、溶槽，只需将沟槽内的充土挖去一个沟宽的深度，表面用木夯夯实，填入C10#砼好可，这是由于600宽度沟槽内的填土，在外荷载作用下，因受两侧及底部岩石的限制，其被压缩变形很小，对基础的影响不大，故一般不再作跨越处理。但当基础底面积较小时，也应对宽度小于600的溶沟、溶槽采用跨越的方法进行处理。如果被处理面积小于基础底面积的20%时，应根据实际情况而定可以不予处理(跨越处理见图4)。

5 关于在土区采用园墩的处理

对荷载较大的柱基础及大型设备基础均应设在基岩上，而且为了避免不均匀沉降的产生，当个别柱基或柱基的局部区段发现挖至设计标高仍为土层，且土层较厚时，均可采用园墩处理方法来使基础坐落到基岩上，以保结构的稳定性。

另外对于宽度大于1 000 m以上的溶沟、溶槽也可采用此方法处理。由于地基处理所用的园墩，其深度很少超过5 m，一般不须做护壁(特殊情况除外)。基岩一般指中等风化以下的石灰岩或白云质灰岩，若为强风化白云岩则应扩大墩头并嵌入一定深度，嵌入深度的大小应根据实际情况而定。

总之，岩溶地基的正确处理只能建立在对它的正确评价的基础上。如果建筑场地和地基经过工程地质的评价，属于对基础不利的岩溶地基，又不能避开，就必须进行认真的讨论和处理，应根据岩溶的形态，工程的要求和施工的条件，可选择不同处理措施，达到预期的效果。经过平果铝厂投产后几年的实践证明，采用以上不同处理溶洞的方案证明：方法是经济可靠的，取得一定的经济效益。

[1]金瑞玲,李献民,周建普.岩溶地基处理方法[J].湖南交通科技,2002.

[2]JGJ79—2002,建筑地基基础处理规范[S].