岩溶复杂地区地基处理的探讨
2016-10-21
贵州省处于西南云贵高原，其独有的喀斯特地貌享誉全球，在这个美丽的地方，对于工程来说它给造成的困难可不小，岩溶问题就是一个。岩溶是由石灰岩，泥灰岩等可溶性岩石长期受水的化学溶蚀和机械作用而形成的。基岩内有溶洞存在，在附加荷载或振动作用下，会使地基变形塌陷，对建筑来说是一个不小的隐患。本文结合工程实际，依据工程的地质情况、场地的特征，针对不同的地基基础来采用不同的方法处理该岩溶地基，并做了相应的探讨。
1 地质勘探的任务及目的
勘探的目的是为设计和施工提供工程地质依据。首先要弄清建筑场地和地基施工地区的地层结构、构造特征、岩溶发育情况。然后对已产生的和潜在的岩溶问题的发展趋势及其成因、控制因素进行评价，并提出相应的控制、消除、治理和保护的措施与建议。避免或减少损失，提高设计和施工的质量。
勘探的任务是按照工程建筑所处的不同勘察阶段的要求，正确的反映工程地质条件，查明不良工程地质作用和地质灾害，精心勘察，进行分析，提出资料完整，评价正确的勘察报告。工程地质勘察的具体任务有：①查明建筑场地的工程地质条件，对场地的适宜性和稳定性做出评价。②查明工程范围岩土休的分布、性状和地下水活动条件。③分析、研究工程中存在的岩土工程问题，并做出评价结论。④预测工程施工和运营过程中可能出现的问题，提出防治措施和整治建议。
2 岩溶地区地基处理的主要原则措施
由于岩溶地质的不良特殊性构成的岩溶地基常常会引起地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等不良情况。因此，如果当地基评价不能满足稳定性的要求时，就需要对地基进行适当的处理了。通常对地基稳定性有影响的岩溶洞隙，应根据它的大小、位置、埋深、围岩稳定性和水文地质条件综合分析，按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）采取下列处理措施：①对洞口较小的洞隙，宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理；②对洞口较大的洞隙，宜采用梁、板和拱等结构跨越，跨越结构应有可靠的支承面，梁式结构在岩石上支承长度应大于梁高的1.5倍，也可采用浆砌块石等堵塞措施；③对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体，可采用灌浆加固和清爆填塞等措施；④对规模较大的间隙，可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。
3 岩溶地区常用的地基处理方法
3.1 红黏土地基处理 红粘土是碳酸盐岩石经风化残积或坡积形成的粘土，它是颜色有红、黄和褐色。矿物成分主要为高岭石，并含一定量的蒙脱石和石英颗粒等，含水率为10％左右，孔隙比为0.5～0.7，干容重为16～17kN/m3，塑性指数为11～16。但是随隧洞开挖其含水率不断增加，一般为15％～22％，甚至有的洞段土体含水率达到塑限，天然压缩系数a1-2=0.09-0.1 MPa-1，饱和压缩系数a1-2-0.1～0.15 MPa-1，自由膨胀率为5％～20％。从上述物理性质指标判别N2红粘土为低至中偏低压缩性、非膨胀性土。从微观角度来说，红黏土的物理力学性质与一般黏土是不相同的，它具有力学性质好、强度高、中低压缩性等特点，适合做地基的填料，但其高塑性、高含水率、高孔隙比、密度低、压实性差等不良物理性质以及具有胀缩性的水理性特征，使之在用做地基填料时，容易造成土体裂隙发育和强度衰减，使土体的完整性和稳定性下降，严重影响地基的稳定性和正常使用。近年来，越来越多的高等级公路和铁路通过红黏土分布区等不良地段，给路堤的填筑带来许多困难。为了降低建设投资，保护耕地，实践中常利用红黏土作为路基填料，因而研究红黏土地基的处理方法具有重要意义。红黏土地基的处理方法主要有换土法、夯实法和土性改良法等，分述如下。
①垫层置换法。它是通过挖出地基中一定范围内的土后，换以砂、石等材料、并分层夯实，必要时设置通气排水管，以作为基础的持力层的地基处理方法，是传统的浅层处理地基的方法。多使用于土层较薄的地段，对于土层较厚是效果就不明显了。若土层较厚时，则应该将该部分的厚土挖去一些，然后用砂石类的土来填充，要注意的是垫层的宽度应大于地基的宽度。
②强夯法。又称动力固结法，顾名思义是强制的施工方式，一般适用于处理砂土、碎石土、与黏性土等地基。一般用重锤或碾压机械击实或碾压地基。对高饱和度的粉土和黏性土的地基可在夯坑内回填石块和碎石，使地基达到最佳的压密状态。对于膨胀性的地基来说，此法需谨慎，施工前应进行试夯，以便确定符合实际的夯击遍数，因为膨胀性的地基随着施工次数的增多，会使它的膨胀压力增大，这会对整个构筑物产生不利的影响。所以这个“度”得掌握，方法可采用静力触探和旁压仪等原位试验或室内试验来检验。
③土性改良法。它是利用深层搅拌机械在软弱地基内，在钻井时往软土中喷射浆液或雾状粉体，同时又借助于搅拌机械旋转搅拌，使喷入软土中的浆液或粉体与软土充分结合在一起，形成抗具有整体性和稳定性的桩柱体。就红粘土的某些不良特征而言，可以通过改变土壤的物理力学性质来实现。首先，石灰、粉煤灰稳定处理。将石灰或粉煤灰和该土结合，让二者得以发生反应，从而达到改变土壤的物理力学性质。这样一来，水分子就不易与土颗粒结合，自然水就分离，达到固结的效果。其次，水泥稳定处理。其原理主要是水泥与土中水发生化学反应。之后形成的化合物相互作用形成较硬的水泥石，达到提高粗颗粒的效果，从而改善土的工程性质。
④材料加固法。通过在红粘土地基中分层铺设土工格网，充分利用土工格网与红粘土填料间的相互的作用特点，增大红粘土抗压强度，较少外界因素的不良影响，使之不易变形，从而达到稳定地基的目的。在施工时做好一层土工格后要其上下各铺一层砂，以增大界面摩擦，防止直接填料对土工格引起的直接破坏，同时还要提供地基排水通道，使其加快固结。
