浅析岩溶区地基处理的措施

浅析岩溶区地基处理的措施

曾颖玉

湖南省矿产资源调查所 湖南  长沙  410083

摘要：随着我国经济建设的迅猛发展，在选择建（构）筑物场地时，有时不得不在地质条件不好的场地进行修建，因此必须对地基进行处理，以满足上部结构荷载对地基土承载力、变形及稳定性的要求。本文简要介绍了岩溶区地基处理的基本措施。

关键词：岩溶区；地基；处理

前言：我国地域辽阔、幅员广大，自然地理环境不同，地基条件也各有不同，处理的方法也各有不同。岩溶和土洞对建（构）筑物的影响很大，可能造成地面变形、地基塌陷，发生渗水和涌水现象，因此在岩溶地区，应根据建筑地基与溶洞、土洞等的实际情况，采取相应的合理解决措施以保证基础稳固、安全施工。

1.岩溶区地基评价

岩溶地基的评价主要是指在勘察阶段或施工前，根据基础水文地质资料或以往附近的工程实例所反映的各种岩溶形态、发育程度以及所造成的危害程度等资料来确定其危害性大小。勘察应基本查明建筑用地下覆溶洞或土洞的形状及规模大小、地下水位的高低数值、土洞内的充填物以及土层和岩层的组成，根据探明的实际情况提出相应的防治措施，包括地基处理方案以及施工技术水平和安全防护措施等。

2.浅析对岩溶地基处理方案的选择

     岩溶地基存在岩溶（溶洞、溶蚀裂隙等）、土洞现象对地基稳定性影响很大，面对岩溶地基可遵循以下原则进行处理：

2.1岩溶地基处理应根据岩溶的发育程度，以及影响处理效果的各种因素综合考虑，采取相应的处理措施。

2.2对建（构）筑物的地基基础选择尽量避开岩溶发育较强烈的范围地段。

2.3针对岩溶地基上覆土层的力学特性，空间分布，以及地下水对土层的力学性质影响，采取最安全、经济、合理的处理方案。

2.4对地基稳定性有影响的较小岩溶洞隙，可采用注浆等方法将岩溶的小洞隙封填处理。

2.5当地下水位过高时，要特别考虑降水可能造成地基塌陷的影响，并慎重选择降水的方法。

2.6在特殊情况下，应进行必要的安全技术论证；当岩溶发育不均匀时，必须慎重对待其稳定性问题及对周围环境影响程度的大小。

3.岩溶区地基的处理措施

岩溶区的基岩面上覆各种类型的土体形成各类软弱地基和特殊土地基，各类处理的措施也各有不同，简单介绍常用的地基处理措施。

3.1换填法

当岩溶地基的变形量和其承载力值都达不到设计要求时，其上覆的不良土层厚度也不是特别大时，把基础面下不符合要求的不良土层部分或全部挖除，然后分层填入强度较大的符合要求的性能稳定和无侵蚀性地基材料，并分层夯实至要求的密实度，这种地基处理方法被称为换填法。换填法常用于浅层软弱地基及不均匀地基处理，可以提高持力层的强度，减少地基的变形量。

3.2化学加固法

化学加固法是利用水泥浆液或其他化学浆液，通过压力灌注压入、机械搅拌或高压主喷射等方式，使浆液与溶洞、土洞及土颗粒胶结起来，以改善岩溶地基的物理和力学性质的处理方法。

3.2.1灌浆法

灌浆法是采取技术手段利用化学浆液去固结填补溶洞、溶沟等，使其结构、强度、防渗性都达到良好性能的一种地基处理方法。

注浆孔位的布置是根据浆液的扩散半径，在保证固结体彼此搭接的条件下，使钻孔和注浆总费用最低。当单排孔厚度不满足要求时，可以按多排孔布置，确保注浆的有效范围能相互重叠，使被加固地基在平面和深度范围内连接成一个整体，强度达到设计要求。

3.2.2高压喷射注浆

高压喷射注浆法一般是利用钻机钻至设计处理深度形成导孔，再将带有特殊喷嘴的喷射管插入至设计深度，用高压设备使浆液或水和气达到20-40MPa的高压射流冲击地基土体，同时利用钻杆的提升将土与浆液进行拌合，最终使要改良的地基土的强度达到满足要求。

表2.常用高压喷射法注浆的种类及指标

主要适用于软弱的岩溶地基土层，若地下水流速过大及浆液无法在注浆管周围凝固时，且地基土对水泥等注浆材料有腐蚀性时，那就不适用于高压喷射注浆的方法，需综合考虑再选择其它的处理方法。由于单管、双管和三管的喷射方法不同，所以最终加固好的土体形状也各有不相同，有圆柱体状、板墙状及扇形壁状等。高压喷射桩可以根据待处理地基的特性以及要达到的处理效果，选择矩形或梅花形的布设形式。

3.2.3深层搅拌法

深层搅拌法是利用深层搅拌机械将待处理的地基土在深层和水泥（石灰）等固化材料进行综合搅拌，待处理后的地基土凝固后，其承载力和变形模量都较之前有很大的提高，以满足设计施工要求的一种地基处理方法。

3.3深层密实法

深层密实法是通过能进行夯实、振动挤密的机械对松散的不合要求的地基土进行处理，使其在密实度、强度和变形量上有较大提高的一种地基处理方法。

3.3.1强夯法

强夯法又称动力固结法或动力压密法。是将100-400KN的重锤（最重达2000KN），以6-40m的落距落下给地基以冲击和振动，从而达到提高土的强度，降低基压缩性，改善土的振动液化条件，消除湿陷性黄土的湿陷性等目的。强夯法适用于处理碎石土、砂土、杂填土、低饱和的粉土与粘性土、湿陷性黄土、素填土等地基的加固，对高饱和度的粉土与粘性土地基，尤其是淤泥与淤泥质土，处理效果较差，使用要慎重。如果在夯坑内回填块石、碎石或其它粗颗粒材料进行强夯置换时，应根据现场试验确定其适用性。强夯法因具有适用性强、施工简单、使用经济、工期短、加固效果好的优点，广泛应用于工业与民用建筑、仓库、公路、铁路、机场及码头等工程的地基处理中。

3.3.2碎石桩和砂桩

碎石桩和砂桩都称为粗颗粒土桩，是采用机械振动的方式在软弱的地基中打成孔后，再压入强度和刚度都符合要求的碎石或砂，最终形成符合地基要求强度的密实桩型。

对于砂土地基，在施工过程中，因采用振动或冲击方法，桩管对周围砂土产生很大的横向挤压力，将地基中等于桩管体积的砂挤向周围的砂层，这种强制挤密使砂土的相对密度增加，孔隙比降低，干密度和内摩擦角增大，土的物理力学性能得到改善，地基承载力大幅度提高。

对于黏性土地基（特别是饱和软土），因土的黏料含量多，土粒间结合力强，渗透系数小，在振动力或挤压力作用下土中的水不易排出，因此碎石桩和砂桩的作用不是使地基挤密，而是置换和对地基土起排水固结作用。置换是以性能良好的碎石来替换不良的地基土；排土法则是强制置换，通过成桩机将不良的地基土强制排开并置换，其间对桩间土的挤密效果并不明显，在地基中形成具有高密度和大直径的碎石桩或砂桩，碎石桩或砂桩与桩间黏性土构成复合地基而共同作用，提高了地基的承载力，减小了地基沉降，并提高了土体的抗剪强度，增大地基的整体稳定性；由于密实的碎石桩和砂桩在地基中形成了排水路径，起着排水砂井作用，因此加速了黏性地基的固结速率。

表3.碎石桩施工方法分类

3.3.3土桩和灰土桩

土桩与灰土桩或二灰桩挤密法是利用打入钢套管（或振动沉管、炸药爆破）在地基中成孔，通过“挤压作用”，使地基土加密，然后再在孔内分层填入素土后夯实而形成的土桩。它们与碎石（砂）桩一样，同样属于柔性桩，与桩间土共同组成复合地基。

土桩和灰土桩适用于处理地下水位以上的素填土、粉土、粉质黏土、湿陷性黄土以及其他可进行挤密处理的地基，可处理地基为3-15m。当地基土的含水量小于12%时，应先对地基土进行增湿，再进行施工。当地基土的含水量大于22%或含有不可穿越的砂砾夹层时，不宜采用灰土桩。当地基承载力特征值以及变形不满足要求时，应在灰土桩中加入强度较高的材料，不宜用缩小桩间距的方法提高承载力。

3.3.4水泥粉煤灰碎石桩

水泥粉煤灰碎石桩又被简称CFG桩，它吸取了碎石桩和搅拌桩两者的优点，充分发挥了桩与桩之间的土体和桩体本身的承载力，使地基的承载力得到提高以及减小地基的变形。

CFG桩可全长受力，当地基土质好，且荷载不大时，可将桩设计短一些；当地基土质差，且荷载不大时，可将设计长一些；如果地基土很软，且荷载又大时，用柔性桩很难满足设计要求时，CFG桩可通过应力集中现象来实现。在施工中宜采取隔桩跳打法，新施工的桩与已完成桩间隔不少于7天。施工过程中还应加强进行监测，密切观测桩顶标高的变化以及地面是否发生隆起等异常变化，以便及时进行处理。

3.4排水固结法

排水固结法常用于解决软黏土地基的沉降和稳定问题，一般适用于饱和软粘土、淤泥和冲填土等饱和黏性土地基。饱和黏性土地基在重力荷载作用下，孔隙水被慢慢排出，孔隙的体积慢慢减少，地基土逐渐沉降固结，地基土的有效应力增加，使得地基土强度增大。主要有砂井堆载预压法、天然地基加载预压法、真空预压法、降低地下水位法及电渗法等方法。

排水系统和加压系统共同使用在排水固结法当中。排水系统将地基土中的孔隙水排出，使土层中孔隙水压力消散和土的有效应力增加。加压系统是使地基土的固结压力增加使土体产生固结作用。两个系统是相辅相成的，如果只设排水系统，不施加固结压力，土中的孔隙水没有压差，不会自然向外排出，强度也提不高；如果只施加固结压力，不设排水体系，孔隙水很难排出来，地基土也就得不到固结。

4.结语

随着我国经济的发展，基础设施建设也不断增大，面对复杂的岩溶区地基，要充分探明岩溶发育的特征，综合考虑各种岩土工程措施，因地制宜地选择相适应的处理方法，确保地基的稳固和施工的安全。

参考文献：

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