基于喀斯特地貌的地基处理技术及案例分析_谢汪芙.pdf

江西建材规划设计与勘察1612023年1 月作者简介：谢汪芙（1990-），男，贵州福泉人，本科，工程师，主要研究方向为岩土工程勘察。基于喀斯特地貌的地基处理技术及案例分析谢汪芙贵州有色都匀勘测院，贵州 黔南 558000摘 要：喀斯特地貌较为复杂，地基处理难度较大，易导致沉降、坍塌等问题，严重影响工程建设质量。针对这一问题，文中首先分析了喀斯特地貌导致的工程地质问题，结合现阶段地基处理技术，将喀斯特地貌的地基处理技术划分为跨越法、穿越法、加固法、避让法四类，并结合工程实例深入分析了四类地基处理技术的技术要点及适用范围，对类似工程针对喀斯特地貌的地基处理技术选择具有较大参考意义。关键词：喀斯特地貌；地基处理；技术方法分析中图分类号：TU472 文献标志码：A文章编号：1006-2890（2023）01-0161-03Foundation Treatment Technology and Case Study Based on Karst LandformXie WangfuGuizhou Nonferrous Yundu Survey Institute Co.Ltd.,Duyun City,Qiannan,Guizhou 558000Abstract:Karst landform is relatively complex,and foundation treatment is difficult,which is easy to lead to settlement,collapse and other problems,and seriously affect the quality of project construction.In view of this problem,the paper first analyzes the engineering geological problems caused by karst landforms,and combined with the current foundation treatment technology,divides the foundation treatment technology of karst landforms into four categories:crossing method,crossing method,reinforcement method,and collision avoidance method,and deeply analyzes the technical points and application scope of the four types of foundation treatment technology with engineering examples.The research results have great reference significance for the selection of foundation treatment technology for similar projects aiming at karst landform.Key words:Karst landform;Ground treatment;Technical method analysis0 引言地基基础作为建筑工程的地下部分，承担着建筑物上部荷载，并将荷载传递至下部稳定岩土层中，在整个建筑结构受力上具有十分重要的作用。因此，地基基础的稳定性是保障建筑物安全的重要内容。近年来，随着建筑工程技术的发展，越来越多的建筑物在各种不良地质条件下进行建设。针对喀斯特地貌，众多专家学者针对其地基基础处理技术展开了丰富的研究，孙建民1对西南地区喀斯特地貌进行的高填方地基处理技术进行分析；钟志彬2对喀斯特地貌桩基施工技术进行了深入分析；杜海龙等3对喀斯特地貌钻孔灌注桩基础的补强加固技术进行了研究，取得了显著的成果，但现阶段有关岩溶地区的地基处理工作仍存在着一些问题。笔者根据多年来的工作实践经验，在充分吸纳相关研究成果的基础上，对喀斯特地貌的地基处理技术进行了研究分析，期望为今后类似工程设计提供解决思路和处理方式。1 喀斯特地貌工程地质问题喀斯特地貌是指具有溶蚀力的水通过对可溶性岩石的溶蚀作用而形成的地表及地下的特殊地貌形态4-6。喀斯特地貌主要分布在我国西南地区，以贵州、广西、云南、四川等省份最为发育。喀斯特地貌地质构造复杂、地下水作用强烈，整体呈现杂、繁、乱等特点，且具有隐蔽性和复杂性，对工程建设存在十分不利的影响。例如，溶洞一般是碳酸盐岩在具有溶蚀能力的地下水或地下暗河的作用下形成的天然洞穴，若不对地下溶洞进行处理，则极易发生坍塌，存在着严重的安全隐患。基于喀斯特地貌开展的基坑工程相关工作，极易出现地质问题，如坍塌、渗漏等，给工程施工质量造成极大的影响。在喀斯特地貌下，可溶性岩石受到地表径流和地下水流的作用，极易导致结构松动问题，岩石在水流的作用下致使地基承载力不足，在建筑结构自身重量的作用下，会造成溶洞顶板塌陷，地基不稳定等问题。此外，在喀斯特地貌下，可溶性岩石存在众多缝隙、通道，地基工程在进行开挖作业时，容易造成突水现象，尤其当开挖范围内存在承压水时，一旦出现突水情况会导致整个基坑被水淹没，影响地基基础部分的施工，甚至造成质量安全问题。2 喀斯特地貌地基处理技术及工程实例分析2.1 跨越法处理技术跨越法是指根据建筑物性质和基底受力情况，采用钢筋混凝土或混凝土等结构，跨越溶洞，使上部结构传递下来的荷载全部或部分绕过溶洞上方持力层，传递至溶洞两侧，起到保障建筑物稳定性的目的，同时对工程造价进行有效控制，保障社会效益和经济效益7-8。依据不同的跨越方式，跨越法可分为江西建材规划设计与勘察1622023年1 月板跨法、梁跨法、拱跨法等。跨越法主要适用于洞径较小，不便进入内部施工，或溶洞内部存在地下水造成施工成本增加等情况，需要本着因地制宜的原则，有针对性地选择不同的方法。案例一为居民楼建设工程。项目建设前期工程地质勘察中发现，建筑用地范围内发育有溶洞，该溶洞直径约13m，高约8m，溶洞顶板岩石36m，溶洞内部较为干燥，未发现地下水赋存。溶洞位于项目E26#楼位置，E26#楼为地下一层，地上9层居民楼。根据溶洞实际情况，结合建筑工程建设需求，最终采用筏板基础对此处喀斯特地貌进行跨越法处理，并加强对E26#楼的沉降监测工作。工程建设和居民楼后续使用阶段的沉降监测数据表明，采用跨越式处理方法施工之后，建筑物产生的沉降均在相关规范要求范围内，且房屋未发生明显破坏。图1 案例建筑物位置示意图2.2 穿越法处理技术穿越法是指采用桩基础穿越溶洞范围，选择溶洞底板或溶洞下部稳定地层作为建筑物持力层，以满足工程建设需求。穿越法主要针对溶洞顶板较薄，不足以支撑建筑物荷载，且溶洞深度较浅，设计桩不长且无法采用跨越法处理等情况，也可直接击穿溶洞底板或下部稳定地层作为持力层。在穿越法施工过程中，优先采用机械成孔桩。该施工方法更加安全，但当溶洞空间较大，浇筑基础时需要大量混凝土填充溶洞空间，易造成基础成本过高，此时可采用人工挖孔，即人工进入溶洞内部进行支模作业，浇筑时只浇筑支模的基础，能够大大节约成本。案例二为某高层建筑工程，在前期工程地质勘察工作发现，场地内存在空间约500m3溶洞，溶洞顶板岩层厚度约3m，桩基础位置溶洞垂直高度4m，溶洞内部无地下水赋存。在工程设计的基础部分采用桩基础，针对溶洞问题部分采用穿越法进行处理，具体为采用长约7m的桩基础，施工方式选择人工挖孔施工，溶洞内部选择孔桩支模施工方式。桩底选择为溶洞基础底部。2.3 加固法处理技术加固法通常包括溶洞灌浆、压力注浆法。其中溶洞灌浆的加固机理主要是采用水泥浆等胶凝材料使溶洞内部填充密实，解决溶洞内部空间问题，使溶洞填充密实，形成具有一定强度的稳定体以解决溶洞带来的工程地质问题。将浆液通过压浆泵注浆管注入岩土层中，以填充、渗透和挤密等方式，挤压岩石裂隙中或土颗粒间的水分和气体。加固法能够明显提升加固位置的结构强度，解决岩土体承载力不足的问题。加固法的本质是将水泥浆填充至不良地质体的空隙内，当溶洞空间较大时，存在施工难度大、工程造价高且工期长的问题。案例三，某工程地质勘察中发现场地存在溶洞，该溶洞竖向发育，直径58m，深约40m，溶洞顶板岩石厚12m，在施工方案论证期间，未找到合适的跨越点，且溶洞深度较大，无法采用桩基础进行跨越施工。根据溶洞实际形态，经过多方论证后，最终采用加固法进行处理。具体做法是在距溶洞底约10m处用较大块石进行回填，回填过程中需保证10m处块石的稳定性，后用混凝土回填至洞口，在溶洞内部孔洞中进行高压注浆，使得溶洞填充密实，并按相关规范要求对填充位置进行养护，待混凝土强度满足要求后，方可进行载荷试验，试验结果满足工程建设要求后，在溶洞上方进行后续基础工程施工作业。2.4 避让法处理技术避让法是指在对拟建场地进行勘察后，因岩溶强发育，场地适宜性差，基础成本远超预期，选用其他位置进行工程建设，避免岩溶的存在对工程建设产生不利影响。案例四项目即采用避让法对喀斯特地貌进行处理。工程地质勘察得到场地内某剖面的工程地质图如图2 所示。在工程勘察阶段中，总钻孔147个，完成131个，遇溶洞钻孔70个，遇溶率为53.4%，判定场地为喀斯特强发育场地，根据实际钻孔数据所得喀斯特地貌下底板深度，将该区域划分为3 个分区。区喀斯特地貌底板深度约2030m；II区溶洞底板深度1620m；III区溶洞底板深度4352m，建筑适宜性总体较差。原有建筑方案中，在三个区域内均存在建筑物，但因喀斯特强发育，且发育区密集，部分钻孔深度大于50m未找到持力层，建筑适宜性差，需对建筑方案进行调整。经过多方论证后，将建筑方案进行了优化调整，避开了喀斯特强发育区。图2 案例四某剖面喀斯特发育情况3 结语（1）现阶段，常见喀斯特地貌地基处理技术分为跨越法、穿越法、加固法、避让法等四类。（2）本文结合工程实例，分别对跨越法、穿越法、加固法、避让法等四类喀斯特地貌地基处理技术的技术要点、优缺点以及适用范围进行了深入分析，分析结果对今后同类工程施工方法的选择具有一定参考价值。（下转第167 页）江西建材规划设计与勘察1672023年1 月还是由地层因素影响产生。水库蓄水后，随着库水的浸入和地下水位的抬升，部分低阻异常区岩土外力条件改变，应结合复核验证情况进一步评价异常区对库岸稳定和水库蓄水的影响。参考文献 1 刘海生.高密度电法在探测煤矿地下采空区中的应用研究D.太原：太原理工大学，2006.2 严加永，孟贵祥，吕庆田，等.高密度电法的进展与展望J.物探与化探，2012，36（4）：576-584.3 刘晓东，张虎生，朱伟忠.高密度电法在工程物探中的应用J.工程勘察，2001（4）：64-66.4 吕玉增，阮百尧.高密度电法工作中的几个问题研究J.工程地球物理学报，2005（4）：264-269.5 董浩斌，王传雷.高密度电法的发展与应用J.地学前缘，2003（1）：171-176.6 祁民，张宝林，梁光河，等.高分辨率预测地下复杂采空区的空间分布特征：高密度电法在山西阳泉某复杂采空区中的初步应用研究J.地球物理学进展，2006（1）：256-262.7 刘晓东，张虎生，黄笑春，等.高密度电法在宜春市岩溶地质调查中的应用J.中国地质灾害与防治学报，2002（1）：74-77.8 宋希利，宫述林，邢立亭.高密度电法在地下空洞探测中的应用研究J.工程地球物理学报，2010，7（5）：599-602.参考文献 1 孙建民.西南喀斯特发育地区机场道槽区高填方地基处理技术J.山西建筑，2018，44（35）：55-56.2 钟志彬.喀斯特地区地基处理及桩基施工技术研究J.运输经理世界，2022（9）：52-54.3 杜海龙，贺茉莉，罗小斌，等.喀斯特地区某广场钻孔灌注桩基础补强加固设计与新技术J.中