溶洞地区基础设计及溶洞处理方案

黄世文

清远市清城区建设工程质量检测站有限公司 511500

摘要：岩溶地区多位于丘陵和山地，地形陡峭、地质条件复杂，岩石类型主要为灰岩和白云岩。在岩溶地区，溶洞较为常见。岩溶其实属于可溶性岩层地带出现的特殊形态，存在较多的高度不等、重叠分散、规模较大、复杂程度高的溶洞。当对桩基础进行施工的时候，对溶洞处理的好坏，对桩基础的施工效果及成桩的质量有着决定性的影响。本文介绍岩溶地质条件下的桩基施工工艺以及处理溶洞的技术，确保桩基施工的安全顺利进行，并有效减低施工过程中发生事故的可能性，为类似岩溶地质条件下的桩基施工和溶洞处理提供经验参考。

关键词：溶洞地区；基础设计；处理方案

引言

在岩溶强烈发育的地区,由于地下存在大小不一、形状各异、且分布不均匀的溶洞,溶洞桩基在钻进施工过程中容易出现的问题比较多,给整个工程项目的施工质量和施工安全造成了不同程度的影响。所以,了解桩基施工过程中可能出现的溶洞的各种情况,根据不同溶洞情况制定相应的处理方法,以确保桩基施工的可靠性。

1岩溶地区溶洞基础的特点

岩溶地貌也称为喀斯特地貌，指的是水对可溶性岩石进行化学溶蚀后，通过冲蚀、潜蚀、崩塌等地质变化所形成的独特地貌。基于此，岩溶地区溶洞基础普遍具有以下几点显著特征：（1）可溶性岩石多为强度较高的石灰岩，因此，进行路桥桩基施工时具有较大的成孔难度。若成孔作业的冲击力过大，不仅会增大溶层突然击穿的几率，还会使桩体周围的溶洞区域产生负压，导致后续混凝土浇筑施工时，黄泥、片石等填塞物进入混凝土中，发生断桩问题；（2）岩溶底层钻孔施工时，若遇到溶洞或裂隙，则会导致护壁泥浆迅速流失，如果没有及时发现并进行补浆处理，就会因护壁泥浆液面下降而引发埋钻、扩孔、塌孔等施工问题，甚至会使整个孔位遭到破坏，引发极为严重的地面塌陷问题，对施工人员生命安全造成严重威胁；（3）很多岩溶地区的地下水位较高，地下水存量丰富，导致钻孔施工时，容易出现涌水量较大的情况，不利于对孔底沉渣的控制和清理，一定程度上加大了后续桩基施工和混凝土浇筑施工的技术难度和质量控制难度；（4）岩溶地区，基岩纵横起伏波动较大，很多岩石结构存在部分溶蚀的情况，导致基岩半边露头。在进行钻孔施工时，若桩体附近存在上述情况，则在钻头行进的过程中很容易出现卡钻或斜桩的问题，严重影响施工质量；（5）岩溶发育带或岩溶溶洞大多位于基岩的顶部，而溶洞基础主要以基岩为持力层，在施工过程中若地质勘测不到位，桩尖以下很有可能存在未被发现的溶洞或岩溶发育带，如果洞顶厚度较小，则会严重影响桩基的稳定性与安全性，导致路桥建设或使用过程中存在严重的安全隐患。

2岩溶地基处理的一般原则

（1）当建造重要建筑物时应绕开不稳定的岩溶区。（2）当基础中包含可溶性岩层时，应考虑持续溶解的不利影响。（3）遇不稳定的岩溶洞穴，应根据它们的形状、大小和位置以及其他因素，可以采用换填、填充、洞底支撑、梁和拱跨度以及柱间距调整之类的方法，选出最为适宜的地基处理措施。（4）在岩溶地区，应以排水为主，做好排水防护措施。（5）要对岩溶洞穴或地面塌陷处进行有效处理，才能将其用作天然基础。在有缝隙和塌陷的地方，建议采用诸如防渗堵漏，岩溶通道的开挖和填充，通风和减压以及使用梁拱结构的方法。（6）应采取措施防止地下水被排干并对基坑和道路的底部造成不利影响，以及排水和对环境的污染。（7）使用桩基础时，建议使用大直径墩基础或嵌岩桩。

3溶洞地区工程项目基础类型

3.1天然地基

当溶洞较小且埋深较深时，为避免扰动岩层中溶洞，可采用浅层地基。对于房建项目而言，当建筑层数较低（如商铺、售楼部等）、荷载较小时，可采用独立基础、条形基础及筏板基础等浅层天然基础形式，能有效减少项目投资及开发周期。

3.2预应力管桩基础

若溶洞埋深较深且上层土无卵石层，同时结构层数较多、建筑物荷载较大或浅层土层承载力低，天然基础形式无法满足结构受力要求时，可优先考虑采用预应力管桩。应当注意的是，在溶洞地区进行预应力管桩基础施工时，应避免扰动溶洞及土洞，因此最好采用静压施工方式，并做好基桩质量及承载力检验。另外，若地质条件存在透水性良好的砂层，应谨慎采用施工方式或者减小预应力管桩的设计承载力。

3.3嵌岩灌注桩基础

若溶洞埋深较深，卵石、孤石丛生，串珠式溶洞广布时，且建筑物结构荷载大、无有效土层作为预应力管桩的桩端持力层，则可采用嵌岩灌注桩基础。嵌岩灌注桩主要有旋挖及冲孔两种方式，可根据溶洞具体的发育情况选用，一般情况下，适应性最广的是冲孔施工方式，但其施工速度普遍慢于旋挖式。对于溶洞发育强烈的地区，根据相关规范要求，灌注桩桩底必须保证有一定深度的完整岩层，因而要求灌注桩进入持力层深度较大，将大大增加施工难度。

4溶洞地区基础设计及溶洞处理方案

4.1选取合适的基础选型及施工方案

处于溶洞地区的建筑物，其结构基础设计必须首先考虑施工的可行性。在进行基础设计、选型及施工方案选取时，必须先对项目地块进行详勘，得到地块的工程地质条件及相关力学特性，然后综合项目各个楼栋结构受力特点、工程经济性及工期进度等因素，选出最适合项目的基础类型。在管理上应坚守三项原则：首先是安全与质量原则，选定的基础形式及施工方案必须适合项目的地质条件及受力特定，不能盲目追求经济性及时效性；其次是精细化原则，若施工场地较为开阔，可根据场地不同部位的实际地质条件采用不同基础形式及施工方案，施工中每条桩遇到的溶洞处理，均应进行逐一分析，采取最优方案处理；最后是效益最大化原则，通过根据现场各部位的地质条件，综合应用各种基础形式及施工方案，取长补短，快速施工，同时预估各部分场地的施工难易程度，预先做好场地施工顺序的划分，分段分批开发，从而使项目效益最大化，避免因基础施工时间过于漫长而导致开发节奏缓慢、成本骤增。

4.2选取最优的溶洞处理方案

在选择穿越溶洞的基础形式时，一般采用冲（钻）孔桩机进行施工，其施工过程容易遇上漏水、漏浆甚至是塌孔埋钻的情况，因此应当选择合适的溶洞处理方案，以确保工程施工的经济性及便捷性。简言之，根据溶洞的特点一般可采用以下方案：当溶洞无填充物或填充物透水性良好，存在漏水、漏浆甚至塌孔时，可以采用片石及粘土回填，通过冲击使其形成泥石护壁；当漏水、漏浆严重或存在较厚透水性良好砂层时，还可以下钢套管，保证溶洞稳定及桩基础施工质量；溶洞土洞埋深较浅时，也可以采用水泥砂浆或是粘土片石块填充溶洞土洞。每种溶洞处理方案都与工程成本及进度息息相关，因此，在项目管理上应针对现场实际情况，结合项目的最终需求，做出最合理的比选方案。

结束语

岩溶地区地基受到溶洞与土洞的影响，基面受到的影响比较大，尤其是对于地基的处理来说，经常难以控制。未来规划工程场地的过程中，需要尽量避开岩溶地区，无法避让的情况下则是需要使用合适的方式来提升岩溶地区地基水平。本文主要针对于实际情况进行分析，希望能够帮助我国工程建设方面的工作水平实现进一步的提升与进步。

参考文献

[1]吴大成.溶洞、土洞对地基的影响及其处理方法[J].云南水力发电,2016,32(06):113-115.

[2]任辉,任朝栋.岩溶地面塌陷区地质灾害治理方法研究[J].冶金管理,2020,(15):102-103.

[3]黄建平.基于岩溶复杂地质的高速公路桥梁桩基施工技术研究[J].四川水泥,2020(12):243-244.