岩溶地区的勘察和地基处理浅析6-6讲述

1、贵州岩溶地基的勘察和处理方法 v一、前言： v二、场地和地基岩溶发育程度的划分 v三、岩溶地区的地基类型 v四、岩溶地区的地基基础选择 v五、岩溶地区的勘察 v六、岩溶地基的处理 v七、需要解决问题 v八、结束语 一、前言 v我国的可溶岩分布很广，面积超过万平方公里，占国土面积近三 分之一，其中以云南、广西、贵州分布最广。 见下照片 4中国岩溶分布区： 贵州省的可溶岩分布较广，约有70%的面积是可溶岩，从震旦系到三迭 系地层都有。可溶岩在岩溶作用下，形成了贵州特有的岩溶地貌，有岩 溶公园省之称。 v岩溶现象：它具有利一面，能够形成自然景点，广西桂林的山水、云南 的石林、贵州的织金洞，给人们的生

2、活带来了快乐， 见下照片5-6、织金洞和金阳石林照片。 岩溶的存在，也给工程建设带来了一系列的问题。如地面塌陷，地基失 稳，基础下沉，房屋开裂等。这些现象严重地影响建筑场地的使用和安 全，见下照片7-9 下面就贵州岩溶地基的勘察及处理方法，做一下交流。 中国岩溶分布图 贵州织金洞照片（石笋、石花） v照片4 v 溶洞规模宏大，形态万千，色彩纷呈，是织金洞景观的显著特色。目前已勘察洞内长度达 121公里，相对高差150多米，洞最宽175米，一般宽高在60米一100米，总面积达70多万 平方米，堆积物平均高度为40米，最高的达70米，溶洞堆积物类别的40多种。 溶洞人家（织金县城） 溶洞塌陷-房屋

3、开裂（冒沙） 地表塌陷房屋开裂（冒沙） 溶洞塌陷造成房屋垮塌（冒沙） 二、岩溶场地和地基发育程度划分 v发育程度：可划分三类： v1）岩溶微弱发育；相当于三级（简单）场地和地基，岩 溶一般沿一个方向发育，竖向为主；基岩面相对高差小 于2.0米，钻孔见洞隙率小于10或者线岩溶率小于5。 v2）岩溶中等发育；相当于二级（中等复杂）场地和地 基，岩溶沿二个方向发育，溶洞隙一般有充填；基岩面 相对高差2.0-5.0米，钻孔见洞隙率10-30，线岩溶率 小于5-20 。 v3）岩溶强烈发育；相当于一级（复杂）场地和地基，地 表见较多岩溶塌陷、落水洞、泉眼，岩溶沿三个方向发 育，洞穴充填；基岩面相对高差大

4、于5.0米，有暗河、岩 溶管道、竖向溶洞等，溶洞隙一般无充填，钻孔见洞隙 率大于30或者线岩溶率大于20。 三、岩溶地区的地基类型： v岩溶地基是指以可溶岩为地基持力层，且在影响范围内存在岩溶现象，对场地和地基 稳定有影响的地基。 v岩溶作为一种复杂的自然地质现象，对于建筑物建设是一种不良地质现象，在可溶 v岩地区修建建筑物时。应考虑岩溶的危害，评价其影响程度，才能决定合适的建筑物 v结构形式和处理措施。 v 岩溶地区的地基一般从地表往下由粘土（地基）+石芽（地基）+溶蚀（地基）构 成，各地基单元一般特点如下。（见下插图一） v 1、粘土地基：以粘土为持力层，在整个基槽中或受力层范围内无基岩出

5、露， 根据建筑物结构特点与粘土层厚度等能特征，地基不需作变形处理时为均匀粘土地 基，否则为不均匀粘土地基。多分别在盆地中心、宽大溶蚀洼地中。 v 2、石芽地基：场地中石芽与粘土交替分布，基槽中基岩时有出露，但出露比例变化 很大。根据石芽分布组合形态又分为单向型、突变型与起伏型三个亚地基单元。 v (1)单向型石芽地基：在基础范围内，石芽岩面在整体趋势上向一个方向抬升或下 降。这类地基多分布在斜坡坡脚和岩溶洼地中。金麦小区7+8组团。 v (2)突变型石芽地基：在场地和地基中，极不均匀地分布有孤立高耸的石芽或窄而 深的 裂隙状溶洞、溶槽，这类地基多分布在坡顶、分水岭与溶蚀槽谷中。 v (3)起伏

6、型石芽地基：地基中石芽较为有序的起伏分布。 v见附录石芽地基照片 岩溶地区的地基模型 v3、溶蚀地基：根据岩石溶蚀程度不同，可以分三个地基单元。 v (1)溶孔地基：岩体中溶蚀孔洞直径小于0.50m，溶孔是一种经常 被忽略的岩溶现象。溶孔常在岩石中密集出现，是发育程度最低的岩 溶。其形态多为针眼、豆状和蜂窝状，多数无充填。溶孔带来的工程 地质问题，主要是大幅度降低岩体承载力，按发育程度分为强、中、 弱三个亚地基单元。 v (2)溶隙地基：是岩溶地基中最常见、最主要的地基单元。它在地 基受力范围内其溶蚀形态为溶隙、溶沟、溶槽，溶隙宽度一般小，竖 向深度较大，延长较远，按发育程度分强、中、弱三个亚

7、地基单元。 v (3)溶洞地基：在地基应力作用范围内发育有长、宽，高三维几何尺 寸皆大于或等于0.50米的溶蚀空间，它可以是全充填、半充填或无充 填的洞穴。按发育程度分强、中、弱三个亚地基单元。 v划分指标：强烈：大于30；中等：10-30；弱：小于10。 v见附录溶孔地基、溶隙地基、溶洞地基照片 四、岩溶地区的地基基础选择 v岩溶地基从土基到岩基，它给不同类型、不同安全等级的建（构）筑物，提供了多种可选 择的地基持力层与基础形式。 v均匀性粘土地基以及溶孔、溶隙地基，一般建筑物，各种地基基 础方案均易施工，费用 低，不需作地基处理，但需排除土层中发育土洞的可能性。 v不均匀粘土地基与溶洞地基

8、，在确定地基基础方案时，须考虑地基的变形与稳定性，一般 均需加以适当的地基基础处理。 v岩溶地基一般采用条形基础、独（桩基）础及条一桩联合基础，不宜采用预制桩基。 v常见的地基基础组合有以下几种类型， v I、独（桩)基+溶蚀裂隙：在基槽底有面积小于1/3的的楔型溶沟、溶隙，且以竖向发育 为主，该地基易处理，费用小，对基础与施工无较大的不良影响。 v 2、独（桩）基+竖向溶沟：在基槽中部、或者一侧，有宽度、深度均较大的竖向溶沟， 对基础的稳定性影响大，处理难度受溶沟宽度与深度及基槽断面积内所占比例决定，可视 具体情况作作地基与基础两部分处理。 v 3、独（桩)基 +单向石芽：特别是陡倾斜、软硬

9、相间、有软弱结构面和临空面的岩层，需要 验算地基基础的稳定性，一般凿掉石芽一定深度处理。 v 4、独（桩)基 +溶蚀斜面：一般采用放阶处理，但当基础底断面内高差较大时，需结合 v 实际情况具体处理。 v 5、条基+起伏型石芽地基，因地基不均匀，故需进行处理。一般采用褥垫层或换填处 理。但荷载大时，可以以石芽作支墩或清除溶沟中粘土填混凝土作条形基础。 v对于单向与突变形石芽地基须结合具体情况进行清除、回填、放阶、桩抬等综合处理。 五、岩溶地区的勘察 v岩溶地基勘察主要查明各种岩溶形态的规模、密度及分布规律，岩石 顶部土体的厚度、地下水的循环交替规律等，对建筑场地的适宜性和 地基的稳定性作出确切的

10、评价。 v针对工程特点和场地条件，遵循由面到点，由疏到密的原则，多种手 段结合的方式进行。一般划分为：一是规划与选址的初勘阶段；二是 设计施工图的详细阶段；三是地基基础施工中的补充施工阶段。 v 要查明各个地基单元。单一的钻探点勘探很难真实全面地反映岩溶地 基。由此，常致勘察剖面与实际地质情况产生偏差，很多问题留到施 工勘察中去解决，或在施工中边开挖边揭露边处理，使得岩溶地基勘 察的后期服务工作量较大，勘察工超前指导性差。故靠单一的钻探手 段是不行的，必须综合考虑其它勘测手段，如物探与钻探的结合等来 解决。 v物探方法：主要有高密度多极电法勘探、地质雷达、浅层地震、高精 度磁法、声波透视(CT

11、)、重力勘探等。必须注意各种方法的使用条件。 当条件允许时，应尽可能地采用多种物探方法综合对比判译。 v如地质雷达，一般扫描深度达100米，划分精度可达I厘米，它的探测 过程是连续扫描，对地形态反映非常完整，在解译评价过程中只需极 少量技术钻孔即完成整个地基勘察，对不均匀、不连续的岩溶地基勘 察非常有力。 v 2、岩溶地区的勘察阶段 v （1）规划和初勘阶段的勘察要点 v勘察手段：地面工程地质调查为主，少量物探、钻探。 v对岩溶的发展阶段、发育程度、危害程度和发展趋势作出判断，对场 地的稳定性和建筑适宜性作出初步评价。 v新城新区、坝址 、桥隧、大型厂矿及小区等工程，应该有工程地质专 业知识的

12、人员参与规划选址工作，调查场地的地形、地貌，地层岩性、 可溶岩石的分布，以及地表水和地下水的特征。划分建筑适宜区和不 适宜区，重点应以地表和地下岩溶形态为重点，避开地面塌陷、落水 洞，地下岩溶管道，地下暗河等大型岩溶强烈发育地带。 v某个组团：建设规划方案等已经批准，单体设计工作基本完成，偶然 机会知道该工作，建设调整总体方案，避开场地的稳定性差、岩溶强 烈发育地段。见15组团总图。 v勘察工作量应该选择可能受岩溶影响的地段布置，如可溶岩与非可溶 岩都接触带、断裂构造带、岩溶水富集及排泄带，串珠状落水洞和地 下暗河的地带。 v （2）详勘阶段的勘察要点 v勘察手段：工程钻探为主，结合岩体波速、

13、跨孔声波测试，以及钻孔摄像、CT成像等物探方法。 v由于工程的单体位置及工程性质已经确定， “有的放矢”的布置勘察工作。研究地下岩溶形态为 重点，要针对工程特征，查明每个具体基础部位地基的情况，供设计人员使用，地基稳定性成为重 点。 v钻孔布置： v岩溶微发育场地：拟建物安全等级二级及其以下，单独基础按隔一柱、二柱一孔布置勘探孔，条形 基础沿承重墙基础轴线隔一个开间或6-12m布孔。 v岩溶中等发育场地：按一柱一孔布置勘探孔。遇溶洞是否圈孔，要视具体情况而定。 v 满足下列条件的可不圈孔： 规范中所规定的不影响地基稳定性的溶洞类型; 顶板岩石完整，其 厚度等于或大于三倍预估基础宽度或三倍预估桩

14、径，且完整岩石大于5.0m， 溶洞顶板岩层厚度 不满足要求，需要进一步加深孔深。 v岩溶强烈发育场地：钻孔布置按预估基础底面积确定，基础面积1，布置一个钻孔；基础面积 为13，布置2个钻孔；基础面积35，布置3个钻孔；基础面积5，布置5个钻孔 。 v钻孔深度的确定：勘察孔的深度应大于或等于三倍预估基础宽度（桩径）。圈孔深度应达到主孔所 见溶洞底板岩层以下35米的深度。 v (3)施工阶段的勘察要点： v勘察手段：现场验槽，钎探、补钻，建立岩溶模型等。 岩溶地基特点决定了详勘阶段不能完全的查明岩溶特征，要针对地基基础施 工中揭示的岩溶现象进行工作，结合上部结构进行最后的把关处理。 v岩溶发育微弱

15、的场地和地基，钎探是最直接的手段； v岩溶发育中等到强烈的场地和地基，进行补钻孔等施工阶段的勘察。 v1）某高架桥工程：有一个孔桩，施工深度15米左右，地质人员已经验完底， 且钢筋笼已经放下，商混车已经到现场准备浇灌，偶然听到施工人员 讲，桩壁有一个0.20米的洞，工程负责人亲自下到桩底检查，发现桩孔中有 冷风吹出，判断桩端下面有溶洞，不同意浇灌。暂先将钢筋笼吊起，用导 管往桩壁洞中灌混凝土，两车砼灌进洞内不见踪影，扩开0.20米的洞后， 发现桩底、桩的四周是一个大溶洞，险些发生大事故。 v主要工程负责人、单位技术老总，要亲自经常性检查的工地现场，解决实际 问题，对地基情况不明，不能轻易处理。

16、 六、岩溶地基的处理 v 1、岩溶的危害 v岩溶地区地质条件复杂，溶洞（土洞）发育，地下水丰 富，严重影响地基基础的 选型和施工质量及安全。溶蚀岩 石的强度大大降低，基础费用加大。 v岩溶对建筑物的危害主要分为四种类型： v1）岩溶塌陷，影响建筑场地的选址和整体安全； v2）洞隙发育，使地基基础全部或部分悬空，导致地基基 础的处理困难。 v3）岩溶孔洞和岩溶空洞、裂隙发育，导致岩体强度被破 坏，影响地基的稳定性。基岩面起伏高差大，地基均匀性 差，建筑物开裂、变形。 v4）岩溶水的流通将产生侵蚀作用，形成土洞等，影响建 筑物的使用安全。 v 2、处理措施： v岩溶地基的处理，应该根据地基的类型和

17、建筑物特征，按岩溶发育程度来考虑，且 要考虑岩溶的发展性、地下水流的腐蚀性等因素。 v溶孔地基：一般根据溶孔的发育多寡及充填物情况，降低岩体承载力处理。 v溶隙和溶洞地基：处理措施和方法有跨越、避让、支撑、揭穿等。 v1）跨越： v当溶洞规模较大、溶洞内充填物松软，基础处理工程困难、耗资巨大，或者溶洞虽 小但水流较大时，可根据具体条件采用相应的梁跨、板跨、改变基础位置等形式跨 越岩溶地段，关键是可靠支撑点。 vA、失败的跨越 v某市政道路：发现一个岩溶管道天窗，平面尺寸约1.21.00m，竖向呈“S”形，直 达岩溶管道，人可以上下，施工人员未同设计勘察单位协商，仅用一块石块盖住天 窗 口，就在

18、上面回填路基碎石等15.00m左右，在道路即将竣工通车，该路段突然发 生塌陷，陷坑直经达25.00m，塌陷坑底见有岩溶管道流水，随后道路人行道上电信 检查井盖板塌进坑底岩溶管道中，堵塞流水，造成上游岩溶洼地积水快迅升高3.00 米左右，洼地中住房，数百人转移。有关人员到现场，督促施工单位尽快疏通堵塞 的岩溶通道，在施救方案未充分考虑 的情况下，日夜施工，3天后将电信盖板从岩 溶管道中吊出，一瞬间，如同水库闸门开启，洼地积水沿岩溶管道直泻而下，将位 于出口处的氧气厂淹没，一个“跨越处理”造成了近千万元的经济损失。 v处理：大开挖塌陷段，设置钢筋混凝土箱涵接通岩溶管道，再回填路基。 vB、成功的跨

19、越：湘雅园高层区处理： v2）避让： v在施工过程中遇到难以处理的溶洞时可采取绕避处理。 v平面位置移动：简单有效省时、省力、省费用。 v贵阳北站水库储藏库：将建筑平面旋转一定角度，避开强岩溶区， v金百污水厂：见照片，场地内有溶蚀漏斗、落水洞、溶蚀塌陷、暗河等，重新选址。 v修改设计标高。改变设计标高等方法处理。 v 邮政综合楼：30层，详勘查明钻孔岩溶见洞率95以上，且发育深度最大溶洞达45 米，在设计地下室板底标高下，有4米左右粘土，地勘建议增加一层地下室，以岩石 为持力层，采用筏形基础。 v6层商住楼：一层地下室，场地土层厚度10米左右，硬塑土层厚度5米，开挖到设计 地下室标高后，地基

20、土为软塑土，且下伏岩石岩溶强烈发育，地勘建议取消地下室， 采用土基方案。 v建筑基础位置变动：采用地梁抬柱，变更柱网尺寸等措施。 v全麦小区2+3组团：部分桩位岩溶深度达到40m以下，2.00m间距在加孔，岩溶依然 存在，且场地地下水与岩溶暗河相连，桩孔水中有鱼。人工和机械成孔都困难，采 取地梁抬柱处理。 v3）支撑加固：在人能够进入溶洞地段，可采用各种支撑手段，在考虑有效的过水通 道后，可采用混凝土、浆砌片石或干砌片石堵塞、充填溶洞。 v金阳大桥东桥台段，路基施工中发现大规模溶洞，岩石产状平缓（仅5度左右，）洞 体空间较大，采用石砌墩柱，支撑加固顶板。见处理附件金阳大桥处理 。 v4）揭穿：

21、 v溶洞顶板薄，洞体规模较小，溶洞顶板不能满足要求，且洞内支撑加固不能 时，采取揭穿溶洞顶板，利用洞底部完整岩石。地下水水量大，一般多用冲 击成孔工艺，水下浇灌砼。 v5）托换处理：小直径钢管桩处理。小直径钢管桩只适用于人工挖孔桩的补 强，因其成本高，不适宜大范围采用。在溶洞中采用小直径钢管桩时，必须 校核钢管的弯曲强度和防腐措施，如强度不足时可增大钢管直径和厚度。 v宏业大楼、贵开高架桥： v6）支盘桩处理： v新天寨创业园，桩孔深度达25.0米，串珠状溶洞，分别穿过岩石厚度有1.20 米、1.55米、2.32米共三层，软塑粘土厚度1.45米、0.59米，地下水较大， 桩端岩石夹粘土，考虑岩

22、石端侧阻力，粘土段扩大桩径，如同支盘桩。 v7)灌浆法： v北盘江大桥：桥高275m，在3号主墩基础施工中，钻探发现，10个钻孔中， 有三个钻孔在基底标高下有0.70，0.80m，3.50m及6.70m溶洞，但溶洞顶板 尚有一定的厚度，采用了基底钻孔压浆加固，提高岩体整体强度。 v喷水池市政道路塌陷处理：延照壁山断裂，岩裂发育，相邻邮政大楼深基坑 开挖和孔桩开挖，大量抽排地下水，导致市中心发生塌陷，采用帷幕注浆， 强化土层和填充岩溶洞隙。 v8）溶隙的处理： v有充填溶隙：先查明裂隙两侧完整岩石在受力层范围内是否裂隙延伸在岩石下，一般 采用钎探，若受力层范围内有溶蚀发育，必须下挖，确保满足要求

23、。若裂隙外岩体完整， 一般采用挖弃充填物0.3-0.50M，灌填高标号砼处理至基底标高，在垂直裂隙延伸方向， 布设双层双向钢筋网度处理，如荷载大，溶槽宽，采用钢筋混凝土梁、板处理。 v无充填溶隙或有流水溶隙：不能盲目灌浆堵塞，应采用强度满足要求的钢筋混凝土梁、 板处理，若溶隙位于基坑一侧，且所占面积小于1/3时，可考虑扩大基坑底面积。 v若溶隙深度较大，先探明溶槽的深度，在溶槽中打入钢管到完整岩石上。 v金阳购物广场：钢管中灌满混凝土，处理大量的溶槽。 v桩基工程注意事项： v在陡倾岩石地基中，存在沿岩层倾向方向有临空面存在，必须进行地基基础稳定性验 算 ，防止失稳。 v人防大楼：夜晚施工，按施工验槽完毕的桩孔深度，应该用XX方混凝土，可实践用量 多了5方多，而相邻8.00米的深度后浇的另一个桩，却少了计算量的3方多混凝土一多 一少，问 题出在何处，查询地勘和孔桩施工资料，两桩孔间发育有充填溶洞，先浇一 个孔 桩，在混 凝土自重作用下，将桩间溶洞充填粘土挤到了。另一个孔桩中，对桩抽 芯检 验，后浇一个孔桩填芯中有2米多粘土层，不得不对已填孔桩处理。 白云某工地：一个孔桩在浇灌砼，另一个孔桩内有人在施工，孔壁溶洞中粘土挤出，将 孔桩中施工人员活埋。 9）岩溶水的处理原则 v对岩溶水的处理应该是以“排”为主，截、堵、排、防相结合的综合 处理措施，且应该是 v以“通