岩溶地区地基处理及桩基施工技术研究

刘金辉

广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司 广州 510000

摘 要：岩溶地区地质复杂，在进行工程施工特别是地基处理时，必须严格按照一定的原则，科学合理地施工，才能使地基渗漏、坍塌、沉降等问题得以避免。本文将围绕溶岩地区施工易出现的问题以及相关的处理方法和处理技术展开分析，提出有效途径解决问题。

关键词：岩溶地区；地基处理；桩基施工技术

岩溶地区地形、地质和地貌都比较复杂，在此施工难度较大，特别是在地基的施工处理过程中，容易出现渗漏、坍塌、沉降等问题，从而影响工程质量。因此做好充足的准备，制订科学的方案，采用合理、先进的施工技术，对施工过程严格要求，全程监督，才能确保地基工程的质量。

一、岩溶地区施工容易出现的问题

岩溶地区水资源丰富，因地下水流及地表径流的冲击，岩石受到溶蚀，使岩溶产生各种形态，其主要形态包括溶槽、溶洞、裂隙、溶沟、漏斗、暗河等^[1]，我国岩溶地区主要位于西南部。

（一）渗漏

由于岩溶地区的岩体复杂，里面有许多的溶洞、裂缝、暗河等，所以在挖地基时，如果施工不当，开挖的地方有承压的水源，那么就有可能挖破水道，发生地下突水，从而使地基发生渗漏，被水淹盖，还可能引起滑坡，严重影响到地基施工，进而影响到整个工程，甚至使整个工程被迫停工，并造成人力、物力、财力及时间的损失。因此，对于有渗漏的地区，除了后期进行补救，最好前期按照各项标准或者要求先做好工作，特别是不同地区或者不同程度的渗漏，还要根据实际情况采用不同的处理办法。

（二）坍塌

地下岩溶地区的岩石受到水流的冲击，岩石容易出现松动，特别是当地基的承载力过大，使岩溶层抵抗不住这种压力时，那么溶洞的顶部就会发生坍塌，地上水流或者地下水流的影响都容易使地基松动。地基不稳，整个建筑物就会有很大的安全隐患。在岩溶地区，孔洞的坍塌难以解决，后果也比较严重，孔洞坍塌会使桩孔发生坍塌，甚至是施工难以为继，使前期工作付诸东流，造成严重经济损失。

（三）沉降

在挖地基时还未挖到承压水层，但是离承压水层相隔不远，或者地基下有溶洞等危险地质，即使地基勉强可以施工处理，但日复一日、年复一年过去，地上的工程受到压力或者地球转动等各方面因素的影响，从而会使地基发生沉降，进而影响整个建筑。

二、岩溶地区地基的科学处理方法

（一）以地质钻探为依据

在地基处理前，施工部门必须对该区域进行详细的了解，比如了解施工现场的地质地貌，是岩溶强烈发育区要尽量避免在此施工，为此要提前进行地质钻探，依据地质钻探的资料进行地基处理。

（二）先处理再作业

在进行地基作业前，如果地下有溶洞，要先对溶洞作注浆填充，使溶洞内能够被填满、填实；如果溶洞的顶端是砂层，砂层容易不稳，也非常容易影响到地基的质量，所以应该打入钢护筒来保护地质，这样才能保证施工的顺利进行。

在实际施工过程中，围绕着基桩处于单层或层数不多的浅层溶洞区，且洞高小于三米的浅层溶洞，可以预先准备好小片石粘土，和水泥结合溶洞大小进行反复的冲砸补漏。一般情况下要求片石和粘土混合物的比例在4:1。如果是深层溶洞，在进行施工时，围绕溶洞的实际情况，如果埋深大于十米，且栋高小于五米，溶洞在单个时通过片时加黏土反复冲孔，如果埋深大于十米，且洞高大于五米，再有填充物的情况下，抛填片石和粘土的方法，做好相关的施工工作。

三、岩溶地区地基处理及桩基施工技术研究

岩溶地区对地基的质量要求非常高，如果地基质量不达标，那么建筑物结构的压力就压在了桩基的身上，桩基起到支撑的作用。桩基由基桩及顶盖组成，它可以承受压力，预防建筑物因长时间的使用而发生坍塌的事故。因此在桩基的施工过程中，要严格要求，根据实际情况合理、科学地进行施工。

（一）施工前的准备

由于岩溶地区地质的复杂性及特殊性，在施工前一定做好各种准备工作，以保证施工万无一失，顺利进行。

1.报备审核 制订方案

在施工前，施工方应向相关的工作单位进行报备，报送各种相关的施工组织文件，然后请相关单位对整个工程进行相应的严格审核，对地基处理进行详细的、系统的分析，再根据分析结果制订科学的、合理的施工计划和施工方案。

施工方要严格按照计划或者方案来进行施工，如果在施工时出现临时情况，也要及时把异常情况上报给相关部门，然后科学调整方案或者计划。

2.测量精准 细致操作

施工方要严格根据施工的图纸进行精准的测量，测量包括桩位的精准位置、孔位的精准位置等，明确相关内容，比如对桩位的要求，要严格按照施工图纸，采用交会法来布置基线控制网确定，为了保证冲桩机顺利移动，一般需要在冲桩机的滚轴下铺设枕木。对桩的施工要根据溶洞真实情况，然后按照施工的原则有序地进行，一般先确定容易进行施工的，然后再确定难以进行施工的；先施工外侧的，再考虑内侧的；先施工短的桩再施工较长的桩。

冲击成孔时也要注意，先要控制好泥浆的质，泥浆的密度应该在1.2-1.4，黏度要超过20s。如果粘土的质量比较差，可以在泥浆中加入适量的水泥，提高泥浆的悬浮力和胶体率。

此外，还要了解岩土层地基的相关参数（表1）。

表1 岩土居地基设计参数一览

项 目	重力密度	单轴抗压强度标准值（MPa）	承载力特殊值（kPa）	桩的极限端阻力标准值（kPa）	桩的极限侧阻力标准值（kPa）
可塑黏土			111.1
淤泥质黏土	17.8		71.0		18.0
砂 砾	16.9		140.0		15.0
软塑黏土			60.0		30.0
白云质灰岩	16.4	22.1	2181.0	2181.0	17.0

3.制好钢护筒

砂层地质容易发生坍塌，如果施工的岩溶地区下有溶洞，并且溶洞的顶层可能会存有砂层，这时需要制好钢护筒。钢护筒顾名思义，就是保护地基下面的砂层以免发生坍塌。通常钢护筒厚度在10毫米到12毫米之间。对钢护筒的制作和安装也有要求，第一是要根据地基的实际需求制作，第二是钢护筒的安装要处于最高水位的上面1米至2米处的上方部位，并且护筒内的水头一定要稳定；第三，钢护筒在进行埋设时，深度一定要注意与流塑状地层进行隔开；第四，为了避免钢护筒变形，要充分考虑地基的最大负荷量，钢护筒内要有内支撑；第五，对钢护筒要进行检测，如果钢护筒有变形或者不够垂直，要立即对其进行校正。

（二）工程出现问题时

岩溶地区地质复杂，在施工时非常容易出现问题，只要出现问题很多就是事故，在施工前要严格按照标准、方案和计划来进行，采取必要的控制措施，才能更好地解决施工问题。

1.对地基坍塌进行处理

坍塌是岩溶地区在地基处理时最容易出现也是最应该注意的问题，并且一旦发生坍塌，其危害非常大，造成的影响非常恶劣^[2]。因此在进行施工前，首先需要进行严格科学的勘探，对基岩的强度、起伏状况、埋深和上面覆盖土层的压缩能力等基础内容都要掌握；另外，为了使地基保持稳定，施工单位在施工前，还要根据地基所处的岩溶地区地下溶洞的大小及其顶层的岩层状况等来确定溶洞距离地上的安全深度，只有当溶洞位于安全深度以下时，地基才是稳定的，否则地基不稳定，容易造成坍塌等事故，需要进行特殊的处理。

2.对地基渗透进行处理

渗透也是在岩溶地区进行作业时非常容易出现、需要格外警惕的问题。很多施工方在施工时喜欢使用混凝土，因此混凝土渗漏的事情时有发生。这是因为当泥浆渗漏时，施工方就使用混凝土来填补渗漏的地方，但由于防护墙的质量相对来说并不是很好，并且墙内的混凝土的压力非常大，这就会使混凝土冲破防护墙的防护，从而发生渗透。如果混凝土进入溶洞，地下水直接冲击桩基及其底下的混凝土，这样混凝土就会变得比较松散，容易漏水。

如果发现地基下面的岩溶有渗漏的问题，一定要马上采取手段进行处理，一般采用的手段包括引、截、铺、围、堵等。

如果出现地基突水现象，一般采取疏导的手段把突水通过水管引出来然后排到排水沟或者隧道沟内，如果水量非常大时可以挖平行的导水坑来引水。

3.处理偏孔的问题

在岩溶地区进行施工时，偏孔也是比较常见的现象。一般来说，如果出现了偏孔，主要原因可能是溶沟及岩面不太平、溶洞内有碎石跑到了孔洞内、溶洞顶板的厚度不均匀等。偏孔会影响到钢筋笼的放置，并且还会形成台阶。

在冲孔时，由于偏孔现象随时有可能发生，因此要不断地进行纠偏，这会影响到冲孔的进度及质量，这也是施工过程中最为繁琐的工作。

当发生偏孔时，为了使冲锤保持平稳，要及时把冲锤提出来，对孔用300毫米的片石回填，然后用45厘米的小冲程冲击，直到孔被纠偏，回到原位；第二次再用80厘米的大冲程冲孔。如果经过不断地抛填但还是没有完全纠偏，这时可以掏渣清孔，或者进行水下爆破，然后再冲孔。

如果溶洞的顶板厚薄不一，当冲锤在比较薄的地方进入溶洞，就会在厚的地方形成台阶。如果程度较重时，锤头就处于斜卧的态势。这时需要在离溶洞顶板0.5米的位置用小冲程冲孔，然后察看泥浆的颜色及稠密度。如果发现漏浆，要用厚片石或者黄土来抛填，一直到抛填物完全进入溶洞时，使用大冲程来冲孔。

4.水下混凝土的浇注

如果渗漏非常严重，可以选择在水下进行混凝土浇柱，这种方法效果不错，但难度较大。在进行水下混凝土的浇注前需要进行清孔。清孔是为了使孔底的岩体和孔桩的混凝土能够更好的粘接，从而有利于水下混凝土的浇注。施工人员可以用高压水枪对准孔洞，然后反复进行冲洗，泥浆中的渣粒小于2毫米、孔底的沉渣不厚于5厘米时就可以了。

在清孔完成后，为了使钢筋笼在吊装时不出现浮笼问题，需要加固焊接钢护筒和钢筋笼的主筋。施工时，可以把钢筋笼分段放进孔洞内，具体段数可以根据桩基的深度来计算。然后在护筒口搭制井字架架设导管。在进行水下混凝土浇注时，导管底部的入深要超过0.8米。混凝土的量可以根据孔径来确定，连续浇注时埋管的深度应该在2.6米以上。

如果碰到由粘土或者淤泥组成的不稳定的松散土层时，可以使用泥浆护壁的方法来处理。泥浆护壁具体的做法是：用优质的泥浆科学地确定孔内的水位，然后把孔内片石、泥块挤入孔壁，从而使其加固。泥浆护壁的做法可以对漏浆、塌孔等问题进行有效地应对。

5.灌注桩后注浆

在岩溶地区进行地基处理，还需要在灌注桩后注浆，也就是在灌注桩成桩稳定成型后，对桩进行注浆。常用的方法是，在桩内预设的注浆导管和与其相连的桩端及桩旁边的注浆阀注入浆，这样可以使桩的承载力得以提高，从而能有效地预防桩基沉降。

注浆工艺进行优化后（如图1），能大幅度地提高桩的承载力，并且还能使粗粒土的增长幅度明显高于细粒土的增长幅度，使桩侧的注浆高于桩底；此外，还能减小桩基的沉降。

图1 灌注桩后注浆工艺流程图

6.钻孔灌注桩施工

钻孔灌注桩是指用人力挖掘或者机械钻孔的方式在地基中钻孔然后成桩。在桩基施工中要注意如下事项：

在钻孔、桩放样、埋设等工作完成后，还要在桩身的钢筋内5厘米处，钻3个孔，孔为120度。在钻孔时注意对废碴及时清理。

根据施工的相关要求要先埋设灌注管。灌注管最好为镀锌管，这样可以保证顺利注浆。在焊接时尽量用无缝焊接。如果桩基比较深，还应该考虑压力问题。

为了使注浆管畅通，在注浆时要进行二次注浆。具体做法是，把配好的浆液注入桩孔内，然后封堵孔底，最后做压水实验。这个过程要注意控制好注浆的速度，不能过快也不能过慢。

7.处理短桩和断桩

在进行水下混凝土的浇注时，如果准备不足，非常容易出现短桩或者断桩。短桩或者断桩对工程的影响非常大，并且处理起来比较困难。

有的施工单位在工期比较紧时可能会使用多台冲桩机同时进行作业，这样在浇注混凝土时一个溶洞会受到其相通的溶洞的影响，从而使水下的混凝土流失比较严重；在搅拌混凝土的时候，因设备出现故障从而影响到混凝土质量；或者在搅拌混凝土时，加水过量会使浆液发生分离，或者停电时，使输送泵发生堵塞；导管接头不严密而发生漏水……这些原因都会造成短桩或者断桩的产生。

为了避免这些情况，首先要做好准备，包括机器设备和材料的准备。在浇注混凝土前，先对输送泵或者搅拌机进行试用，对导管进行试验，全面排查可能发生的故障，让所有的机器设备都处于比较好的工作状态中，同时还要先准备好砂石和水泥；施工前要对施工人员进行严格的培训，施工人员要各司其职，守土有责，每个工序都能进行有效的衔接，并且有专人能随时察看混凝土的浇注质量，并保证浇注的连续性；混凝土地面上升过慢会流失混凝土，因此要随时测量其上升速度，保证上升速度不能过快或者过慢，要边浇边提升导管；埋管深度在2米到4米时可能会漏浆，因此深度最好在4米至6米之间。

8.处理塌孔和漏浆的问题

塌孔和漏浆最容易出现在软土层或者岩石层分布厚度大的地方。特别是岩溶地区的岩石较多，而这些岩石经过地上水和地下水的不断冲击，缝隙较大，如果在地基施工时碰到这些岩石层缝隙大的地方，就可能会出现塌孔问题。

千里之堤，溃于蚁穴。一个小小的塌孔会给地基、给建筑带来致命的影响。所以在施工中，要防患于未然，为了防止塌孔和漏浆，操作人员要时刻注意检查洞内的水位以及泥浆的浓度。在施工时要及时补充泥浆，还要定时分析泥浆的颜色，做好异常情况的处理工作。

施工人员在施工时还可以把一些水泥、碎石掺入粘性土中，然后投进去，使它们挤入空隙内，就这样在不断地抛填后再注意观察，如果有漏浆现象，要继续抛填直至没有漏浆。如果混合料不能达到效果，并且漏浆的速度过快，应该加大投入，快速倒料^[3]。

要解决好泥浆渗漏问题，在施工前就要做好地质勘探等相关方面的工作，对施工区域的地质条件要了然于胸，并能对可能发生的渗漏进行提前预测和预防，然后进行合理的泥浆配置，比如选择可塑性指数比较高的泥浆，这样可以保护墙体，防止渗漏和坍塌。

溶洞大小不同，解决渗漏的方法也不尽相同。如果需要对溶洞及时填满粘土或者石子，这就需要提前准备好足量的粘土和石子，并做好钻探，当发生渗漏时，能及时快速地把粘土和石子送入溶洞，从而解决渗漏的问题。此外，施工人员一定要加强风险意识，对各种风险要素做好评估，建立相应的应急预案；施工部门人力资源管理要规范，工作人员要配备到位等等。

结束语：

岩溶地区对施工的要求非常高，在做基础的地基处理和桩基处理时，一定要做好计划和方案，严格按照施工技术的要求进行作业，特别是在出现坍塌、沉降、漏水、偏孔等问题时，更要充分发挥技术的保障作用，确保地基、桩基乃至整个工程的质量。

参考文献：

[1]肖志平.岩溶地区地基处理及桩基施工技术探析[J].低碳世界,2017(14):84-85.

[2]李学东.岩溶地区地基处理及桩基施工技术探析[J].建材与装饰,2016(41):220-221.

[3]李重阳.岩溶地区地基处理及桩基施工技术[J].资源信息与工程,2016,31(02):122+124.