溶洞地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及溶洞處理方案

溶洞地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及溶洞處理方案摘要：巖溶地區(qū)多位于丘陵和山地，地形陡峭、地質(zhì)條件復(fù)雜，巖石類(lèi)型主要為灰?guī)r和白云巖。在巖溶地區(qū)，溶洞較為常見(jiàn)。巖溶其實(shí)屬于可溶性巖層地帶出現(xiàn)的特殊形態(tài)，存在較多的高度不等、重疊分散、規(guī)模較大、復(fù)雜程度高的溶洞。當(dāng)對(duì)樁基礎(chǔ)進(jìn)行施工的時(shí)候，對(duì)溶洞處理的好壞，對(duì)樁基礎(chǔ)的施工效果及成樁的質(zhì)量有著決定性的影響。本文介紹巖溶地質(zhì)條件下的樁基施工工藝以及處理溶洞的技術(shù)，確保樁基施工的安全順利進(jìn)行，并有效減低施工過(guò)程中發(fā)生事故的可能性，為類(lèi)似巖溶地質(zhì)條件下的樁基施工和溶洞處理提供經(jīng)驗(yàn)參考。關(guān)鍵詞：溶洞地區(qū)；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；處理方案引言在巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的地區(qū)，由于地下存在大小不一、形狀各異、且分布不均勻的溶洞，溶洞樁基在鉆進(jìn)施工過(guò)程中容易出現(xiàn)的問(wèn)題比較多，給整個(gè)工程項(xiàng)目的施工質(zhì)量和施工安全造成了不同程度的影響。所以，了解樁基施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的溶洞的各種情況,根據(jù)不同溶洞情況制定相應(yīng)的處理方法，以確保樁基施工的可靠性。1巖溶地區(qū)溶洞基礎(chǔ)的特點(diǎn)巖溶地貌也稱(chēng)為喀斯特地貌，指的是水對(duì)可溶性巖石進(jìn)行化學(xué)溶蝕后，通過(guò)沖蝕、潛蝕、崩塌等地質(zhì)變化所形成的獨(dú)特地貌?；诖?，巖溶地區(qū)溶洞基礎(chǔ)普遍具有以下幾點(diǎn)顯著特征：（1）可溶性巖石多為強(qiáng)度較高的石灰?guī)r，因此，進(jìn)行路橋樁基施工時(shí)具有較大的成孔難度。若成孔作業(yè)的沖擊力過(guò)大，不僅會(huì)增大溶層突然擊穿的幾率，還會(huì)使樁體周?chē)娜芏磪^(qū)域產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)致后續(xù)混凝土澆筑施工時(shí)，黃泥、片石等填塞物進(jìn)入混凝土中，發(fā)生斷樁問(wèn)題；（2）巖溶底層鉆孔施工時(shí)，若遇到溶洞或裂隙，則會(huì)導(dǎo)致護(hù)壁泥漿迅速流失，如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行補(bǔ)漿處理，就會(huì)因護(hù)壁泥漿液面下降而引發(fā)埋鉆、擴(kuò)孔、塌孔等施工問(wèn)題，甚至?xí)拐麄€(gè)孔位遭到破壞，引發(fā)極為嚴(yán)重的地面塌陷問(wèn)題，對(duì)施工人員生命安全造成嚴(yán)重威脅；（3）很多巖溶地區(qū)的地下水位較高，地下水存量豐富，導(dǎo)致鉆孔施工時(shí)，容易出現(xiàn)涌水量較大的情況，不利于對(duì)孔底沉渣的控制和清理，一定程度上加大了后續(xù)樁基施工和混凝土澆筑施工的技術(shù)難度和質(zhì)量控制難度；（4）巖溶地區(qū)，基巖縱橫起伏波動(dòng)較大，很多巖石結(jié)構(gòu)存在部分溶蝕的情況，導(dǎo)致基巖半邊露頭。在進(jìn)行鉆孔施工時(shí)，若樁體附近存在上述情況，則在鉆頭行進(jìn)的過(guò)程中很容易出現(xiàn)卡鉆或斜樁的問(wèn)題，嚴(yán)重影響施工質(zhì)量；（5）巖溶發(fā)育帶或巖溶溶洞大多位于基巖的頂部，而溶洞基礎(chǔ)主要以基巖為持力層，在施工過(guò)程中若地質(zhì)勘測(cè)不到位，樁尖以下很有可能存在未被發(fā)現(xiàn)的溶洞或巖溶發(fā)育帶，如果洞頂厚度較小，則會(huì)嚴(yán)重影響樁基的穩(wěn)定性與安全性，導(dǎo)致路橋建設(shè)或使用過(guò)程中存在嚴(yán)重的安全隱患。2巖溶地基處理的一般原則（1）當(dāng)建造重要建筑物時(shí)應(yīng)繞開(kāi)不穩(wěn)定的巖溶區(qū)。（2）當(dāng)基礎(chǔ)中包含可溶性巖層時(shí)，應(yīng)考慮持續(xù)溶解的不利影響。（3）遇不穩(wěn)定的巖溶洞穴，應(yīng)根據(jù)它們的形狀、大小和位置以及其他因素，可以采用換填、填充、洞底支撐、梁和拱跨度以及柱間距調(diào)整之類(lèi)的方法，選出最為適宜的地基處理措施。（4）在巖溶地區(qū)，應(yīng)以排水為主，做好排水防護(hù)措施。（5）要對(duì)巖溶洞穴或地面塌陷處進(jìn)行有效處理，才能將其用作天然基礎(chǔ)。在有縫隙和塌陷的地方，建議采用諸如防滲堵漏，巖溶通道的開(kāi)挖和填充，通風(fēng)和減壓以及使用梁拱結(jié)構(gòu)的方法。（6）應(yīng)采取措施防止地下水被排干并對(duì)基坑和道路的底部造成不利影響，以及排水和對(duì)環(huán)境的污染。（7）使用樁基礎(chǔ)時(shí)，建議使用大直徑墩基礎(chǔ)或嵌巖樁。3溶洞地區(qū)工程項(xiàng)目基礎(chǔ)類(lèi)型3.1天然地基當(dāng)溶洞較小且埋深較深時(shí)，為避免擾動(dòng)巖層中溶洞，可采用淺層地基。對(duì)于房建項(xiàng)目而言，當(dāng)建筑層數(shù)較低（如商鋪、售樓部等）、荷載較小時(shí)，可采用獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)及筏板基礎(chǔ)等淺層天然基礎(chǔ)形式，能有效減少項(xiàng)目投資及開(kāi)發(fā)周期。3.2預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)若溶洞埋深較深且上層土無(wú)卵石層，同時(shí)結(jié)構(gòu)層數(shù)較多、建筑物荷載較大或淺層土層承載力低，天然基礎(chǔ)形式無(wú)法滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)受力要求時(shí)，可優(yōu)先考慮采用預(yù)應(yīng)力管樁。應(yīng)當(dāng)注意的是，在溶洞地區(qū)進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)施工時(shí)，應(yīng)避免擾動(dòng)溶洞及土洞，因此最好采用靜壓施工方式，并做好基樁質(zhì)量及承載力檢驗(yàn)。另外，若地質(zhì)條件存在透水性良好的砂層，應(yīng)謹(jǐn)慎采用施工方式或者減小預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計(jì)承載力。3.3嵌巖灌注樁基礎(chǔ)若溶洞埋深較深，卵石、孤石叢生，串珠式溶洞廣布時(shí)，且建筑物結(jié)構(gòu)荷載大、無(wú)有效土層作為預(yù)應(yīng)力管樁的樁端持力層，則可采用嵌巖灌注樁基礎(chǔ)。嵌巖灌注樁主要有旋挖及沖孔兩種方式，可根據(jù)溶洞具體的發(fā)育情況選用，一般情況下，適應(yīng)性最廣的是沖孔施工方式，但其施工速度普遍慢于旋挖式。對(duì)于溶洞發(fā)育強(qiáng)烈的地區(qū)，根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，灌注樁樁底必須保證有一定深度的完整巖層，因而要求灌注樁進(jìn)入持力層深度較大，將大大增加施工難度4溶洞地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及溶洞處理方案處于溶洞地區(qū)的建筑物，其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)必須首先考慮施工的可行性。在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、選型及施工方案選取時(shí)，必須先對(duì)項(xiàng)目地塊進(jìn)行詳勘，得到地塊的工程地質(zhì)條件及相關(guān)力學(xué)特性，然后綜合項(xiàng)目各個(gè)樓棟結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)、工程經(jīng)濟(jì)性及工期進(jìn)度等因素，選出最適合項(xiàng)目的基礎(chǔ)類(lèi)型。常見(jiàn)溶洞預(yù)處理方法根據(jù)溶洞大小、形狀及洞內(nèi)填充物等情況，目前溶洞預(yù)處理方法主要有以下幾種：（1）常規(guī)成孔法。適應(yīng)于溶洞封閉、洞內(nèi)填充物為可塑或軟塑的亞黏土的地質(zhì)情況。此時(shí)不管溶洞大小、垂直數(shù)量多少，都可以不考慮溶洞的存在，按照無(wú)溶洞的方法施工。（2）注漿法。適用于溶洞層數(shù)較多、溶洞高度在0.5?3m洞內(nèi)填充物為砂、溶洞漏漿會(huì)引起坍方的情況。注漿法（水泥漿）就是預(yù)先往溶洞內(nèi)壓注水泥漿，待水泥漿壓注完成24h后開(kāi)始鉆進(jìn)。（3）帷幕注漿法。適用于高度大于8m的溶洞。帷幕注漿法的注漿采用水泥砂漿注漿，單管注漿，注漿范圍為整個(gè)溶洞高度，帷幕的范圍以樁中心以外5m，此法常用于大型橋梁樁基施工。⑷拋填法。適應(yīng)于溶洞體積小，高度小于3m,溶洞內(nèi)無(wú)填充或半填充的情況。如遇溶洞嚴(yán)重漏水，護(hù)筒內(nèi)水頭高度不能保持時(shí)，可采用片石、黏土和整包水泥回填沖擊，使回填物充分密實(shí)，等水泥初凝具有一定強(qiáng)度形成人工泥石護(hù)壁后可正常施工。該方法可以多次重復(fù)使用直至形成泥石護(hù)壁并不再漏漿為止，是目前較為常用和成熟的施工方法。（5）鋼護(hù)筒跟進(jìn)法。適用于溶洞較大、溶洞高度大于3m、單層或者多層溶洞成垂直穿珠帶狀的情況。采用鋼護(hù)筒跟進(jìn)法施工就是一面沖孔、一面接高鋼護(hù)筒，并且將其壓到或震動(dòng)下沉至已鉆成的孔內(nèi)，當(dāng)樁孔穿過(guò)多個(gè)溶洞并且造壁成功后可正常施工。當(dāng)溶洞高度在3?5m時(shí)，對(duì)于多層且間距較小的溶洞采用鋼護(hù)筒穿越處理一一先用沖擊錘進(jìn)行沖孔、擴(kuò)孔處理，再采用振動(dòng)錘將鋼護(hù)筒振動(dòng)下沉至溶洞底部。當(dāng)溶洞高大于5m時(shí)，對(duì)于多層且間距較大者，可采用套內(nèi)護(hù)筒法施工。（6）灌注混凝土填充法。適用于溶洞的高度在1?3m且溶洞為全填充或半填充的情況。先向溶洞內(nèi)拋填片（碎）石、砂混合物和注水泥漿，然后用小沖程沖擊片石擠壓到溶洞邊形成泥漿碎石外護(hù)壁，水泥砂漿將片石空隙初步堵塞后，停止沖擊24h后，再繼續(xù)沖擊并穿過(guò)溶洞。此法與拋填法類(lèi)似，不同之處在于根據(jù)溶洞內(nèi)填充物多少，向溶洞內(nèi)填充的材料略有不同。結(jié)束語(yǔ)：巖溶地區(qū)地基受到溶洞與土洞的影響，基面受到的影響比較大，尤其是對(duì)于地基的處理來(lái)說(shuō)，經(jīng)常難以控制。未來(lái)規(guī)劃工程場(chǎng)地的過(guò)程中，需要盡量避開(kāi)巖溶地區(qū)，無(wú)法避讓的情況下則是需要使用合適的方式來(lái)提升巖溶地區(qū)地基水平。本文主要針對(duì)于實(shí)際情況進(jìn)行分析，希望能夠幫助我國(guó)工程建設(shè)方面的工作水平實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的提升與進(jìn)步。