地基基礎(chǔ)溶洞或土洞的處理原則及處理方法【摘要】溶洞或土洞是巖溶現(xiàn)象的一種，在這種地基上建造多層或高層建筑物時(shí)，由于地基覆蓋層厚度不足，樁基或復(fù)合地基的處理深度往往受到限制。因此，在樁基或復(fù)合地基施工前必須對(duì)這些溶洞和土洞進(jìn)行必要的加固填充處理。本文談?wù)劦鼗A(chǔ)溶洞或土洞的處理原則及處理方法。

【關(guān)鍵詞】溶洞；土洞；處理原則；處理方法

巖溶地區(qū)或某些成因復(fù)雜的沖積地層中，沿地基不同深度處往往分布有溶洞或土洞、溶溝、溶槽等。溶洞是以巖溶水的溶蝕作用為主，間有潛蝕和機(jī)械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道，常發(fā)育于巖溶地區(qū)覆蓋層中。溶洞的發(fā)生、發(fā)展受巖溶發(fā)育的各種因素如巖性、巖溶水、地質(zhì)構(gòu)造等控制。在存在溶洞或地表塌陷的地段，在隱伏的基巖中必有洞隙等巖溶水通道。溶洞具有埋藏淺、分布密度大、發(fā)育快、頂部覆蓋層土的強(qiáng)度低等特點(diǎn)，因而對(duì)建筑物場(chǎng)地或地基的穩(wěn)定性影響往往大于巖溶的影響。另一方面，為防止地基中溶洞繼續(xù)發(fā)展擴(kuò)大，消除建筑物使用過程中的隱患，在進(jìn)行地基處理或樁基施工之前也必須對(duì)這些溶洞進(jìn)行加固處理。

一、溶洞或土洞的處理原則

在處理巖溶地基時(shí)，應(yīng)根據(jù)巖溶形態(tài)的具體情況、工程使用要求、施工條件、并按照安全與經(jīng)濟(jì)相結(jié)合的原則來選擇處理方案。對(duì)地層中這種溶洞是否處理，主要應(yīng)考慮其對(duì)上部建筑物基礎(chǔ)是否構(gòu)成負(fù)面影響。這包括兩個(gè)方面，首先是溶洞與建筑物之間的覆蓋層厚度是否處于安全范圍；另一方面，溶洞是否處于穩(wěn)定狀態(tài)，即在地下水沖刷或侵蝕作用下，溶洞是否會(huì)進(jìn)一步發(fā)展、擴(kuò)大。由于地層中溶洞的埋藏深度、洞高以及橫向擴(kuò)展范圍不同，它們對(duì)其上建筑群及其地基的影響也不同。因此，針對(duì)土洞或溶洞的具體情況，應(yīng)采取不同的處理方法。原則上，對(duì)地層中的溶洞，主要是應(yīng)將其填充密實(shí)。這有兩個(gè)方面的作用，一是將溶洞填充密實(shí)后，使其與周圍地基形成一個(gè)完整的整體，這樣可保證樁基或復(fù)合地基按常規(guī)設(shè)計(jì)方案執(zhí)行；此外，溶洞填充密實(shí)后，將有效地阻斷地下水的流動(dòng)，防止溶洞在地下水流的沖刷或侵蝕作用下進(jìn)一步擴(kuò)大、發(fā)展。用于溶洞填充的材料（介質(zhì)）可采用常規(guī)的黏性土或砂性土，其密實(shí)度或強(qiáng)度也無需作出太嚴(yán)格的規(guī)定。這是因?yàn)?，?duì)溶洞進(jìn)行填充處理的目的只是為了消除或減輕地基非均質(zhì)性的影響，如果填充材料的密實(shí)度或強(qiáng)度太大，與周圍地基的密實(shí)度或強(qiáng)度相差太大，反而會(huì)造成另一類非均質(zhì)現(xiàn)象。因此，溶洞經(jīng)填充加固處理后，其中的填充介質(zhì)密實(shí)度或強(qiáng)度與周圍地基的密實(shí)度或強(qiáng)度保持一致或相近即可。

二、溶洞和土洞的處理方法

溶洞和土洞對(duì)建筑物穩(wěn)定性影響很大，如果處理不當(dāng)，將影響建筑物的安全使用，甚至發(fā)生塌陷等事故。巖溶地基的正確處理只能建立在對(duì)它的正確評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上。如果建筑場(chǎng)地和地基經(jīng)過工程地質(zhì)評(píng)價(jià)，屬于不穩(wěn)定的巖溶地基，即：①地面有石芽、溶溝、溶槽發(fā)育，基巖起伏劇烈.其問有軟土分布；②有規(guī)模較大的淺層溶洞、暗河、漏斗、落水洞；③溶洞水流通路堵塞造成涌水，有可能使場(chǎng)地暫時(shí)被淹沒。在上述不穩(wěn)定巖溶地基上進(jìn)行建筑，必須認(rèn)真對(duì)待和處理.可根據(jù)巖溶的形態(tài)、分布、工程要求、施工條件、經(jīng)濟(jì)與安全等原則，因地制宜地選擇處理措施。

在巖溶地區(qū)，當(dāng)獨(dú)立基礎(chǔ)底面以下的土層厚度大于3倍基礎(chǔ)底面寬度，或大于6倍條形基礎(chǔ)底面寬度，且在使用期間不具備形成土洞的條件時(shí)，或基礎(chǔ)位于微風(fēng)化硬質(zhì)可溶性巖石表面時(shí)，如基礎(chǔ)處于寬度小于1m的豎向溶蝕裂隙和落水洞近旁地段，可不考慮巖溶對(duì)地基穩(wěn)定性的影響。當(dāng)溶洞頂板與基礎(chǔ)底面之間土層厚度小于上述規(guī)定的要求，應(yīng)根據(jù)洞體大小、頂板形狀、巖體結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度、洞內(nèi)充填情況以及巖溶水活動(dòng)等因素，進(jìn)行洞體穩(wěn)定性分析。如地質(zhì)條件符合下列情況之一時(shí)，對(duì)一般建筑物可不考慮溶洞對(duì)地基穩(wěn)定性的影響：①溶洞被密實(shí)的沉積物填滿，其承載力超過150kpa，且無被水沖蝕的可能性；②洞體較小、基礎(chǔ)尺寸大于洞的平面尺寸，并有足夠的支承長度；③微風(fēng)化的硬質(zhì)可溶性巖石中，洞體頂板厚度接近或大于洞跨。

如果在不穩(wěn)定的巖溶地區(qū)進(jìn)行建筑，對(duì)地基穩(wěn)定性有影響的巖溶洞隙，應(yīng)根據(jù)其位置、大小、埋深、圍巖穩(wěn)定性和水文地質(zhì)條件，因地制宜采取下列措施：（1）對(duì)洞口較小的洞隙，宜優(yōu)先采用鑲補(bǔ)、嵌塞，用塊石、碎石、粘土或毛石混凝土等填實(shí)，用鋼筋混凝土梁板跨越等方法處理。（2）對(duì)洞口較大的洞隙，宜優(yōu)先采用梁、板和拱等結(jié)構(gòu)跨越。跨越結(jié)構(gòu)應(yīng)有可靠的支承面。梁式結(jié)構(gòu)在巖石上的支承長度應(yīng)大于梁高的1.5倍，也可采用漿砌塊石等堵塞措施。（3）對(duì)圍巖不穩(wěn)定，風(fēng)化裂隙破碎的巖體，可采用灌漿加固和清、爆、填、塞等措施。即清除覆土，爆開頂板，挖去軟土，用塊石或毛石混凝土填實(shí)。（4）對(duì)規(guī)模較大的洞隙，可采用洞底支撐或調(diào)整柱距等方法處理。為了增加頂板巖體的穩(wěn)定性，可用石砌柱、拱或用鋼筋混凝土柱支撐。采用此方法，應(yīng)著重查明洞底穩(wěn)定性。

土洞常發(fā)育于巖溶地區(qū)覆蓋層中。土洞的發(fā)生、發(fā)展受巖溶發(fā)育的各種因素如巖性、巖溶水、地質(zhì)構(gòu)造等控制。在存在土洞或地表塌陷的地段，在隱伏的基巖中必有洞隙等巖溶水通道。土洞對(duì)建筑物地基穩(wěn)定性影響遠(yuǎn)大于巖溶，其主要原因是：土洞埋藏淺。即土洞經(jīng)常處于建筑物地基壓縮層范圍內(nèi)，有的甚至在持力層中；土洞頂板強(qiáng)度低。上覆土層的抗壓強(qiáng)度比基巖強(qiáng)度低，當(dāng)土洞發(fā)育到一定階段，往往由手頂板不能承受自重而塌陷；土洞分布密度大，在某些地段呈密集分布；發(fā)育快，由于覆蓋土層受水侵蝕作用遠(yuǎn)大于巖基。因此，在自然條件下土洞發(fā)展速度快，特別是由于人工抽水改變?cè)搮^(qū)地下水動(dòng)力條件，地表土層在短期內(nèi)便出現(xiàn)塌陷現(xiàn)象。

在建筑物地基范圍內(nèi)有土洞和地表塌陷時(shí)，必需認(rèn)真進(jìn)行處理。常用的措施如下：

（1）處理地表水和地下水。在建筑場(chǎng)地范圍內(nèi)，作好地表水的截流、防滲、堵漏等工作，以便杜絕地表水滲入土層內(nèi)。對(duì)形成土洞的地下水流，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件許可時(shí)，可采用截流、改道的辦法，防止土洞和地表塌陷的發(fā)展。

（2）挖填處理。此法常用于淺層土洞。對(duì)地表水形成的土洞和塌陷應(yīng)先挖除軟土，然后用塊石或片石混凝土回填。對(duì)地下水形成的土洞和塌陷，可采用挖除軟土和拋填塊石后做反濾層，面層用粘土夯實(shí)；有些土洞，若挖除工程量太大，可采用強(qiáng)夯法將土洞夯塌，然后用碎石土回填并逐層夯實(shí)。

（3）灌砂處理。灌砂適用于埋藏深、洞徑大的土洞。施工時(shí)在洞體范圍的頂板上鉆兩個(gè)或多個(gè)鉆孔，其中直徑小的（50mm）作為排氣孔，直徑大的（大于100mm）用來灌砂。灌砂時(shí)同時(shí)沖水，直到小孔冒砂為止。如果洞內(nèi)有水而灌砂困難時(shí)，可用壓力灌注c15細(xì)石混凝土。

（4）墊層處理。在基礎(chǔ)底面下夯填粘性土夾碎石作墊層，以提高基底標(biāo)高，減小土洞頂板的附加壓力，如果以碎石為墊層材料，則可降低沉降量，并增加墊層的強(qiáng)度。碎石之間如用粘性土充填，可減弱地表水下滲。

（5）梁板跨越。當(dāng)土洞發(fā)育劇烈，可用梁板跨越土洞，以支承上部建筑物，采用這種方案時(shí)，應(yīng)注意洞旁土體的承載力和穩(wěn)定性。

（6）采用樁基或沉井。對(duì)重要建筑物，當(dāng)土洞較深時(shí)，可用樁或沉井穿過覆蓋土層