关于岩溶较发育地段对地基的影响

关于岩溶较发育地段对地基的影响

戴荣坤

云南恒安电力工程有限公司云南昆明650000

摘要：岩溶作用较发育地段的岩土工程条件非常复杂，岩溶特征较强、地下水较为丰富，会对地基基础选型及施工造成严重的影响，特别是大型工程项目基础，若没有查清场地岩土工程条件，在实际施工过程中反复更改基础桩型，不仅影响正常施工，还会造成质量隐患与安全隐患，甚至带来巨大的经济损失。基于此，文章主要分析了岩溶较发育地段对地基基础的影响，提出了岩溶较发育地段地基施工控制措施，以供参考。

关键词：岩溶；地基

引言

岩溶复杂地质环境又被称作喀斯特地貌，指的是具有很强溶蚀力的水对可溶性岩石产生溶蚀作用，进而所形成的地表及地下形态的一种总称。在岩溶地质环境中除了有发生明显的溶蚀作用之外，同时还有因为流水的溶蚀，会出现潜蚀、冲蚀等作用，继而导致在岩溶地质环境的部分区域出现严重的塌陷，从岩溶地质环境的溶蚀强度上也进一步划分为微发育、弱发育、中等发育、强发育四个不同程度类型。对于在岩溶地质环境下建设的工程地基项目而言，其在前期的勘查过程中极易发现，而针对于岩溶地质环境极易发育小型洞穴、溶沟以及石芽、露头的特点，在勘探阶段一旦发现存在岩溶地质环境，则需要进行进一步的全面性的细致勘探，继而在地基施工中做好相应的应对措施，切实保障岩溶地质环境下的工程地基建设质量。

1岩溶地区地质特征及对地基的影响

1.1岩溶地区地质特征

地层分布。在灰岩地区中，其地层分布按由上至下的一般顺序依次为:一是，表层为人工填土层；二是，冲洪积层。主要有粉质粘土、砂石、砾石和粉土等，呈软塑状态或可塑状态，有较强渗透性，且孔隙潜水的水量充足；三是，残积层。灰岩经风化与残积形成残积层，呈流塑状态或可塑状态，在残积层和基岩间的接触带上，因受到潜水的作用主要呈现出流塑状态；四是，岩层。岩层主要为灰岩，可见裂隙与断层，岩溶十分发育，基岩面上有明显的溶蚀作用，形成溶沟与溶槽。

岩溶的发育特点。岩溶发育通常遵循一定规律，其主要表现为以下几个方面：一是，按由上至下的顺序岩溶不断减弱。通过地层分布的分析可知，基岩面受到溶蚀作用已经形成了溶沟和溶槽，相比之下浅层基岩有较强的岩溶发育，部分甚至以串珠的形式从上到下分布，深层主要是古老溶洞，少有分布，其中暗河是由溶洞连通形成的。二是，浅层溶洞中含有较多充填物，而深层溶洞的填充物较少。溶洞内填充物表现为“全充填—半充填—无充填”的规律特点，大多为流塑状态或软塑状态[1]。三是，岩溶构造裂隙较发育，在地下水活动较为频繁的位置岩溶较发育。

1.2岩溶地区地质对地基的影响

地下水补给区岩溶及对地基的影响。在溶洞一些位置有地下水进行补给,分别是:溶蚀漏斗、石牙、岩溶峰丛、蚀沟槽等多种地貌下，并且呈现发育状况，比较密集。而且这些地理位置在于规模小、发育缓慢、埋藏较浅等特点。一是，地下隐伏岩溶（溶洞）。在进行工程建设过程汇总，很多都是以桩作为基础，一旦在雨季时，就会造成岩溶补给区水量充足，而在进行桩基施工过程中，钻孔需要穿过溶洞及以下空间，同时也要进行混凝土充填，最终导致使用材料较多，也使得整个工程耗费资金比较巨大，很多情况下，针对该方案需要进行更改，这种做法也使得整个工程造价提高，这种问题在很多高速公路上出现。二是，覆盖型岩溶。指的是土洞及覆盖型落水洞出现较厚土层，而整个状况非常不明显，而在整个勘察过程中，也会常常被忽略，一旦工程建设完成后，出现强降雨、人类活动状况下则会出现坍塌现象。

地下水径流区岩溶及对地基的影响。岩溶地下水中在地下水平溶洞、暗河经常会出现岩溶，而局部补给地段也会有垂向落水洞和溶隙发育，同时也可能出现地下溶洞连结，这些情况发生容易形成土洞，因为有土层覆盖区，而在传统情况下，很多主干溶洞发育时间较长，这些溶洞不会对整个工程造成灾害，但是一些特殊建筑例如：比较大型地下工程、水电工程、地下建筑等都会造成不同程度灾害，主要表现为坍塌、漏水等。

地下水排泄区岩溶及对地基的影响。地下水排泄区域通常为盆地边缘暗河、溶洞等，而一般裸露暗河、溶洞规模比较大，这些地方也通常是地下水排泄位置，而管道式溶洞主要是覆盖型岩溶，并且埋藏在水层之下，这些溶洞之间相互连结，同时也形成较好的水性岩溶层，而在进行水泄区域进行开采地下水时，就会造成溶洞口上面覆盖土层出现不稳定，对于整个工程会造成灾害，单井涌水量大，井水不易抽清。上覆土层较薄（<30m）的岩溶水开采区，易产生岩溶塌陷或沉陷。加上溶洞不稳定，容易出现坍塌，但是坍塌位置不确定，会造成非常大危害。

2岩溶较发育地段地基施工控制措施

2.1施工准备工作

全面岩溶场地勘查。经过选址勘察和初步勘察之后，需要对建筑工程施工区域开展详勘，探明施工区域溶洞发育情况，建筑工程桩基础作为地下隐蔽工程，在施工过程遇到溶洞若处理不当，后期施工将难以进行。而且对于桩基溶洞处理不当，在施工过程中极容易造成掉钻、卡锤、漏浆、塌孔等事故发生，不仅仅影响到了施工质量，而且还会对施工进度造成巨大影响。因此，在桩基施工之前，必须要对施工区域岩土工程情况进行详细勘察，充分了解桩基施工溶洞发育规律、形态、大小等具体情况，提前制定出有效的处理方案，确保施工的顺利进行。

做好钻孔施工平台。对施工区域进行全面详细勘察之后，桩基施工需要根据桩基点位分布、现场实际情况来平整场地，做好钻孔施工平台。对于溶洞较发育的情况，应在施工场地周边设置较大的泥浆池，以满足施工过程中所需要的泥浆量。同时，还要结合给水分布情况，铺设施工用水管道。一般而言，针对溶洞发育的情况，需要在施工周边备好回填所需的黏土、片石及水泥等，当出现漏浆时能够及时处理进而避免出现大面积坍塌现象。

确定好施工技术方案。在岩溶地区施工，详细、完整的地质勘查报告是建筑工程桩基础工程施工最有效的参考资料，需要综合勘查报告中地质岩溶节理裂隙走向，岩溶大小，岩面的高低等条件来确定施工技术方案，开孔顺序也需要根据由深到浅、由多到少、由大到小的原则确定开孔，这样处理的方案是为了应对串珠状溶洞贯通导致的施工困难。除此之外，针对特大型溶洞和地质环境复杂的溶洞，需要事先制定好处理措施，尤其是多层溶洞，串珠状溶洞情况，需要根据地质勘查报告确定溶洞位置，在施工即将到达溶洞位置时，需对溶洞进行处理，要及时和现场施工操作人员进行技术交底，采取技术措施来确保施工质量。

2.2溶洞处理技术

岩溶较发育地段进行地基施工，必须对溶洞进行妥善的处理，在处理溶洞的过程中，主要有以下几种情况：第一，桩基位置有高大的溶洞。如果桩基位置存在高大的溶洞，并且溶洞内部没有足够的填充物或障碍物，就需要提前准备充足的水泥、砂石、黏土等材料。由于高大的溶洞在冲孔施工过程中会造成泥浆下降速度增大，当落到溶洞顶部时会形成巨大的冲击力，如果将准备好的材料混合填充到桩孔内部，就能够使泥浆回升，同时可以保证循环流动。第二，桩基位置的溶洞层数少。如果桩基位置存在低矮且层数少的溶洞，就可以采用传统的泥浆循环的方式来完成钻孔。这种冲孔方式能够有效的降低压力，确保溶洞的洞壁不会受到破坏。在使用这种方式进行钻孔的过程中，需要注意对钻孔高度到达一定程度时的泥浆顶面下降速度进行实时观察，不但可以避免溶洞从顶部开始坍塌，而且能够明确在为孔桩灌注时所需的混凝土量[2]。第三，桩基位置有多层溶洞。如果桩基位置存在高大的多层溶洞，并且内部有一定数量的填充物与障碍物，并且每层的填充物种类有所不同，如果溶洞的上层填充物质地松软，可能会导致坍塌，在施工中确保孔壁完整的难度较大。在这种条件下，一般会采取先将上层溶洞顶部冲平，在将粘土填充至溶洞内的方式，并保证粘土为1米左右，用于插钢护筒。将钢护筒插入粘土后，可以防止出现漏浆的现象，同时还能够保证钻孔施工的正常进行。

2.3桩基施工技术

钢护筒技术。在进行桩基施工中的钻孔操作时，经常会使用钢护筒技术，以避免出现漏浆现象。在应用钢护筒技术时，必须保证不能将钢护筒打入渗水层，并且在插入缸筒的过程中对孔内黏土的密度与泥浆高度进行准确的测量，避免发生坍塌事故。与此同时，钢护筒所处位置的泥浆密度要大于其他位置，可以通过高密度物质的混合来实现。

孔清理技术。在桩基施工中，需要对孔内部进行清理，在清理过程中需要注意以下几点：首先，根据施工要求、地质条件、施工设备以及孔的大小来确定清理方案。其次，在进行清理时必须随时关注孔内部的状态，如果出现孔坍塌的现象，必须立即采取有效的补救措施。最后，在完成清理工作后，需要对孔进行准确的检测，确保其符合工程设计要求。

岩溶顶板穿透技术。在进行穿孔施工的过程中，可能会出现岩溶顶板穿透困难的现象，岩溶内壁脆弱，发生坍塌的可能性较高，并且可能会导致出现掉钻与埋钻等问题。为了解决这些问题，可以在钻孔过程中，对于岩溶上层地质可采取钻孔的方式，而在钻到岩溶顶板时，应改为采用冲钻的方式完成钻孔，只有这样，才能有效的防止孔坍塌以及卡钻等问题的发生。

地下水钻孔技术。在岩溶地质条件下，桩基的施工中出现地下水的可能性较高，容易造成水位迅速降低，导致钻孔的难度提高。在钻孔的过程中，施工人员能够根据钻孔产生泥浆量与粘稠度来判断施工位置附近是否存在地下河。如果遇到地下河，需要立即向孔内注入水和泥浆，并按照孔与溶洞的规模填充适量的石头与黏土混合物，利用反复的填充来增加溶洞附近洞壁的密度，有利于进行水下混凝土灌注。

2.4桩基施工问题处理措施

卡钻问题的处理措施。在桩基施工过程中，发生卡钻问题的原因主要为不清楚溶洞的分布，在即将钻到溶洞顶板时选择冲击的方式施工，造成钻头冲破溶洞顶板，并卡在溶洞顶板中。在发生卡钻问题后，避免采取强行提拉的方法，进而造成埋钻与坍塌。正确的处理方式如下：如果钻头卡在顶板中部，可以缓慢的上下活动钻头，钻头松动后再拉出。如果钻头倾斜的卡在顶板上，需要将钻头拉正后再拉出。而如果钻头卡在顶板下部，需要使用大钻头上下松动，轻敲卡钻位置的石头，在敲破岩石后将钻头取出。

掉钻问题的处理措施。造成掉钻问题的主要原因是主绳与转向鼻儿出现断裂的现象，因此需要经常对这些位置进行检查。在出现掉钻问题后，需要明确具体状况，并在钻头上提前安装保险绳。如果泥浆浓度过高或泥渣过厚，就会造成钻锤被土石或沉淀物覆盖，需要将覆盖物清空后再打捞钻锤。如果钻锤出现倾倒的现象，就需要潜水员潜到孔底，用携带的钢丝绳绑住钻锤再拉出，如果钻锤倒置，就需要用钢丝绳绑住钻锤的爪山后拉出[3]。为了有效的预防掉钻问题的发生，需要做好日常检查工作，尽量降低问题隐患。

埋钻问题的处理措施。埋钻问题主要分为塌孔埋钻与沉渣埋钻。为了防止出现沉渣埋钻，需要保证钻头不能长时间停留在孔底，可通过上下活动使泥浆不断循环。如果发生塌孔埋钻，需要保住主绳，再选择回旋钻机与“反冲法”将钻头提拉出来。

3结语

总而言之，在岩溶作用较发育的地质条件下进行工程建设是无法避免的。在岩溶较发育地段，首先，应查明岩溶类型、分布特征；其次，加强基础施工技术措施，二者相互配合，才能控制并发挥着关键作用。只有明确基础施工的技术要点，备足处理溶洞所需的各种填充料，配以小冲程冲砸方法，及时堵塞溶沟、溶洞，才能够保证工程的建设质量，满足工程要求。

参考文献：

[1]彭家庆,易丹峰.浅谈桥梁施工中岩溶桩基施工技术[J].中国高新技术企业.2013(27)

[2]沈红国，王昕.岩溶地质条件下的钻孔桩施工方法及常见病害的防治[J].科技与企业，2016（3）：136-137.

[3]徐洪成.浅谈岩溶地质条件下人工挖孔护壁灌注桩的施工技术[J].四川水泥.2015(12)