岩溶区的工程地质特征及地基处理方法

2015-03-18□杜佳黄林

产业与科技论坛 2015年8期

□杜佳黄林

一、引言

我国是世界上岩溶发育最强烈的国家之一，岩溶地区的分布总面积已经达到3.65×106km2，其中以广西、贵州和云南东部地区发育最强烈，其次是湖北西部、四川东部、湖南西部、山东、山西等地，全国各个省区均有分布。改革开放以来，随着经济快速发展，土地资源的供应日益紧张，在岩溶地区开展工程建设已不可避免。但由于岩溶的发育，存在地下溶洞破坏岩体的完整性;土洞的存在使场地复杂化;岩溶水动力条件的变化，使其上部覆盖土层产生沉陷;岩面石芽、溶沟丛生，参差不平整等问题，增加了工程基础设计的难度，对岩溶地区的工程结构安全性产生重要威胁

二、岩溶区的地质特征

根据覆盖层特点，岩溶主要分为覆盖型、裸露型和埋藏型三类。覆盖型是指碳酸盐岩之上直接覆盖第四系松散堆积物;裸露型岩溶指可溶性岩石裸露地表，经地表水溶蚀，机械侵蚀后形成的各种岩溶地貌，如溶沟、石芽、溶斗等;埋藏型是指可溶性岩石表面被非可溶物覆盖。

塌陷是岩溶场地主要发生的地质灾害，岩溶区的塌陷主要分为基岩塌陷和土层塌陷。基岩塌陷是溶洞顶板破坏或失稳导致垮塌的结果，导致这类塌陷的原因主要是自然条件下顶板安全厚度减少和岩石风化强度降低，其次是溶洞上部荷载增加或爆炸作用。值得注意的是发生在地下水位以下的基岩塌陷有很强的次生灾害效应，可能产生地表冒砂喷水、小震级烈度地震、地裂缝等，甚至可能产生地表大面积的坍塌。土层塌陷是上覆第四系陆相沉积物在地下水位往复上下变化作用下，沉积物沿岩溶管道向下移动的结果。我国目前的岩溶塌陷绝大多数是土层塌陷。当上部覆盖层为粘性土时，由于其较强的粘聚力可形成顶板，该情况下可产生类似溶洞的土洞，地面坍塌是土洞坍塌后形成的结果。

三、岩溶区地基处理的方法

(一)地基不均匀性的处理。对于岩溶区地基不均匀时，应从建筑、结构、基础等方面做出相应的处理，保证建筑物工作年限内的安全性，具体措施如下:

1.建筑措施。建筑物体型宜简单，平面及立面规则，避免平面和立面中形状的突变，加强结构的总体刚度，增强结构抵御变形的能力。同时应控制建筑物的长宽比，长宽比过大，结构在地震过程中会产生过多的扭转，对结构抗震不利。同时根据建筑的实际情况合理设置变形缝。

2.结构措施。结构宜采用轻质墙体，如填充墙采用轻型砌块、多孔砖或者其他轻质墙;对于砌体结构应注重圈梁与构造柱的设置，圈梁对于提高砌体结构整体性有着重要作用。

3.基础形式。由于岩溶区地质条件复杂，对于在岩溶区的建筑物而言，基础的合理选择至关重要，合理的基础形式可以大大减小建筑物使用期间的变形。宜采用刚度较大的基础形式，如条形基础、筏板基础、箱型基础或者桩基础，尤其是桩基础，桩基础不仅具有较高的承载力，同时桩基可以跨越表层条件较差的土，而深入深部较好的土，也起到了地基处理的目的。

(二)土洞的处理。由于土洞具有埋深浅、分布密集、发育速度快和顶板强度低的特点，所以对建筑而言，土洞的危险性极大。有时候建筑物施工初期并没有土洞，但当建筑物施工过程中需要施工降水时，则会诱发土洞产生，使地面产生塌陷，影响建筑的使用。所以，对于土洞必须采取一些工程措施，避免这种危害的产生。

1.地表水形成的土洞。当遇到排水条件差、水流集中向下渗流等情况，则会促使土洞的形成。所以对于可能出现土洞的地区，应做好排水、疏水和截流等措施，阻止土洞的形成。对已经形成的土洞，可采用填挖配合梁板跨越处理。

2.地下水形成的土洞。当有厚度较大的较松软的土时，而此时地下水位比较高，则会因为地下水位的变化而形成土洞，此时如果将厚度较大的松软土全部处理掉存在困难，可采用抛石夯实的方法，同时在其上做一层反滤层。由于残留土的变形及地下水的活动，处理后可再发生，故其上还需做梁板。

(三)溶洞的处理。溶洞处理之前应先对场地进行简单的勘测，了解溶洞的分布、规模的大小以及是否连通等等，查明强风化层的厚度以及溶洞顶板厚度的大小。处理时应结合建筑物荷载的大小和超前钻孔等情况进行设计。当钻孔下无溶洞时，处理地基时可采用人工挖孔桩，且桩体进入稳定岩层的深度不小于半米，当钻孔下有溶洞存在，处理地基应采用大直径冲孔灌注桩，并且要求桩体应跨越溶洞，进入深部稳定岩层，且进入岩层的深度不应小于一倍桩径。由于冲孔灌注桩无需抽取地下水，可以避免由于抽水而造成的地面塌陷，可减小对周围建筑物的影响，但施工时需注意，浇筑混凝土时应采用泥浆护壁，且水下浇注。对于人工挖孔桩，由于需抽取地下水，故对场地以及周边建筑造成一定的影响，施工中应注意各个环节的施工顺序，并且做好周围建筑的监测工作，遇到变形过大时，应及时处理。