浅析岩溶地基工程处理方法-建筑设计论文发表

浅析岩溶地基工程处理方法
叶耿岑先俊
摘要：本文对岩溶地区变电站地基基础的处理中应注意的内容进行了分析，主要就溶洞、土洞或岩溶塌陷等地基处理方面作了较为详细的研究。
关键词：岩溶；地基；处理
前言
变电站站址选择时应遵循“变电站建设应符合国家土地使用政策，节约用地，尽量利用荒地、劣地、坡地，不得将站址建在已有滑坡、泥石流、大型溶洞、矿产采空区等地质灾害地段”和“站址选择应根据电力系统规划设计的网络结构、负荷分布、城乡规划、征地拆迁以及电力通道等要求进行全面综合考虑”的规定，对不利地段，应提出避开要求，当无法避开时，应采取有效措施。岩溶地区存在溶洞和土洞或岩溶塌陷，将严重影响建筑地基的稳定性，降低地基的承载能力，及加大地基的沉降变形。若对存在的溶洞、土洞或岩溶塌陷进行地基处理，可避免其对变电站地基所造成的不利影响。
1溶洞的处理方法
在不稳定的岩溶地区进行变电站的修建，应结合工程实际情况、岩溶的发育情况、施工条件、经济与安全的原则，进行考虑。
（1）单层溶洞的处理
根据工程地质资料，地基下为单层溶洞，同时溶洞的顶板又不能满足对上部荷载的承载要求时，必须对溶洞进行处理加固。
（2）重叠溶洞的处理
在复杂的岩溶地区工程基础建筑中，常会遇到重叠的溶洞，为了使工程满足经济、稳定、安全、可靠的要求，可以作如下处理：
1）平面布置的调整。由于重要建筑的荷载均较大，其支承点恰巧在重叠溶洞上，应与设计部门和城市规划部门研究，调整平面布置和调整柱间距离，使其避开重叠溶洞，达到既经济、又安全可靠的目的，这是最经济的处理方法。
2）在结构上采用大梁跨越重叠溶洞，但需特别注意重叠溶洞两端支座岩石必须坚固完整，同时梁的设计和施工技术措施得当。
3）由于城市规划的要求及无法调整柱距的尺寸，迫使采用嵌岩灌注桩的方法穿过溶洞顶板，此法造价昂贵、施工技术复杂，但对工程安全可靠。
（3）溶洞内有填充物的处理
当溶洞内有松软土层、碎块石及石灰岩等碳酸钙沉积填充物时，因其松散、松软、下沉量大、强度低、稳定性差，所以必须采取一定处理措施，才能作建筑物的地基。
1）当岩面溶蚀高差大于1 m或岩溶洞平面、剖面尺寸大于1m者，可溶性岩层埋深在8m以上，基底岩层部分缺角且无法嵌补，明挖或水下施工压浆有困难时等情况均可使用桩基。可根据建筑物需要做支承桩或摩擦桩。挖孔桩在桩身与基岩相接的侧面上加打嵌钉；当遇有流塑状粘性土体与有可能发生缩孔，采用护壁仍不能保持断面尺寸者，桩身尺寸适当加大；钻(挖)孔桩在穿过溶洞进入完整基岩中深度，不能小于5倍桩径，若实际值小于此项要求时，应结合地质资料进行加深或验算。
2）对于粘性土、砂类土、以及砂石等洞穴堆积物，用旋喷桩加固地基或已成建筑物基础,都有较好的成果，对块石、漂石、卵石等堆积物效果较差，堆积物越松软，成桩的直径越大。
3）在岩溶地区用灌注桩进行施工处理过程中遇岩层裂隙时，会出现泥浆漏失，此时可加大泥浆密度，向桩孔内抛入细砂、泥包或夹稻草、木屑的泥包，然后慢速钻进使泥浆携带草屑充填孔隙、堆塞裂隙漏浆。
2土洞的处理方法
在岩溶地区，土洞对变电站的影响远远大于溶洞，这是由于土洞埋藏浅，分布密，发育快，顶板强度低，因此危害也大。有时在建筑施工阶段还未出现土洞，却由于建筑物建好后改变了地表水和地下水的流动和渗流条件，而诱发新的土洞迅速生成，使地表发生塌陷，影响建筑物的使用。所以，必须采取一定的处理措施，以避免上述情况的发生。
（1）填垫法
填垫法可分为充填法、换填法、挖填法、垫褥法等几类。充填法适用于裸露岩溶土洞，其上部附加荷载不大的情况。最底部须用块石、片石作填料，中部用碎石，上层用土或混凝土填塞，以保持地下水的原始流通状况，使其形成自然的反滤层。
当已被充填的岩溶土洞，如充填物物理力学性质不好，可采用换填法。须清除洞中充填物，再全部用块石、片石、砂、混凝土等材料进行换填。石横电厂厂房岩溶地基处理采用此法取得了很好的效果。
对浅埋的岩溶土洞，将其挖开或爆破揭顶,如洞内有塌陷松软土体，应将其挖除，再以块石、片石、砂等填入，然后覆盖粘性土并夯实，称挖填法。此法适用于轻型建筑物，并且要估计到地下水活动再度掏空的可能性。为提高堵体强度和整体性，在填入块石、片石填料时，注入水泥浆液；对于重要工程基础下或较近的溶洞、土洞，除去洞中软土后，将钢筋或废钢打入洞体裂隙后再用混凝土填洞，对四周的岩石裂隙注入水泥浆液，以粘结成整体，并阻断地下水。
（2）加固法
加固法通常包括灌浆法、顶柱法、强夯法、挤密法、浆砌法等。
对埋深较大的岩溶土洞，宜采用密钻灌浆法加固。应视岩溶洞隙含水程度和处理目的来选择材料。用于填塞时，可用粘土、砂石、混凝土、水泥砂浆等；用于防渗时，可用水泥浆和沥青作帷幕，灌浆顺序可先外围后中间，先地下水上游后下游；用于充填加固时，用快干材料或砂石等将洞隙先行填塞，开始时压力不宜过高，以免浆料大量流出加固范围。在岩溶塌陷灌浆时，需要考虑在灌浆塌陷的顶部预留10~20cm空间，做成砂垫层(褥垫层)，以调整灌浆塌陷体与周围地基的差异沉降。
3塌陷的处理方法
岩溶地区出现地面塌陷的情况是一种非常普遍的现象，为应对此种不利影响，岩溶地区地面塌陷的治理措施有：
（1）换填法：首先清除塌陷体中的松土，填入块石、碎石或中、粗砂，做成反滤层，然后上覆粘土夯实。对于重要建筑物，一般需要将坑底或洞底与基岩面的通道堵塞，可开挖回填混凝土或设置钢筋混凝土板，也可灌浆处理。
（2）跨越法：用于塌陷坑或土涧较深大，开挖回填有困难的处理方法。一般以梁板跨越，两端支承在可靠的岩、土体上。据广西岩溶区的处理经验，每边支承长度不小于1.0~1.5m。
（3）强夯法：把10~20t的夯锤起吊到一定高度(10~40m)；让其自由下落，造成强烈的冲击对土体强力夯实。一方面是夯实塌陷后松软的土层和塌陷坑或土洞内的回填土，以提高上体强度；另一方面可消除隐伏土洞和软弱带，是一种处理结合预防的措施。
（4）灌注法：把灌注材料通过钻孔进行注浆，其目的是强化土层或洞穴充填物、充填岩溶洞隙、隔断地下水流通道、加固建筑物地基。灌注材料主要是水泥、碎料(砂、矿渣等)和速凝剂(水玻璃、氧化钙)，水泥标号一般应大于450号，灌浆方式可采用低压间歇定量式或循环式灌注。
此外，由于岩溶地区地面塌陷中地表水及地下水起着重要的作用，因此，在塌陷的治理阶段，对地表水的疏、排、围、改治理也不能忽视或放松，应在预防措施的基础上进一步完善。需要根据岩溶地区地下水赋存的条件及地下水的类型与特征，在详细的水文地质测绘的基础上，采用综合勘探手段，查明水文地质情况，地下水的类型、分布规律，地表水及泉水出露位置、高程、流量，应充分考虑到构造、岩性、地形等条件对地下水的补给、排泄、储存的控制作用，综合分析地表水及地下水对线路经过地区岩溶发育的影响，确定适宜的处理办法。
结束语
在地基的处理上，首先需要对勘察报告进行认真分析。对于溶洞、土洞及其塌陷，其处理方法是在一定程度上是相通的。对场地的性质有一个正确的评定和了解情况下，才能正确选择适宜的地基处理方法，并根据工程实际情况进行垫换填、注浆加固、梁板跨越等处理方法，而且有时不只是单一的一种方法就能解决问题，还需要综合多种方法联合使用才能达到较佳效果。
参考文献
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