地基基础溶洞或土洞处理原则及处理方法

地基基础溶洞或土洞的处理原则及处理方法【摘要】溶洞或土洞是岩溶现象的一种，在这种地基上建造多层或高层建筑物时，由于地基覆盖层厚度不足，桩基或复合地基的处理深度往往受到限制。因此，在桩基或复合地基施工前必须对这些溶洞和土洞进行必要的加固填充处理。本文谈谈地基基础溶洞或土洞的处理原则及处理方法。

【关键词】溶洞；土洞；处理原则；处理方法

岩溶地区或某些成因复杂的冲积地层中，沿地基不同深度处往往分布有溶洞或土洞、溶沟、溶槽等。溶洞是以岩溶水的溶蚀作用为主，间有潜蚀和机械塌陷作用而造成的基本水平方向延伸的通道，常发育于岩溶地区覆盖层中。溶洞的发生、发展受岩溶发育的各种因素如岩性、岩溶水、地质构造等控制。在存在溶洞或地表塌陷的地段，在隐伏的基岩中必有洞隙等岩溶水通道。溶洞具有埋藏浅、分布密度大、发育快、顶部覆盖层土的强度低等特点，因而对建筑物场地或地基的稳定性影响往往大于岩溶的影响。另一方面，为防止地基中溶洞继续发展扩大，消除建筑物使用过程中的隐患，在进行地基处理或桩基施工之前也必须对这些溶洞进行加固处理。

一、溶洞或土洞的处理原则

在处理岩溶地基时，应根据岩溶形态的具体情况、工程使用要求、施工条件、并按照安全与经济相结合的原则来选择处理方案。对地层中这种溶洞是否处理，主要应考虑其对上部建筑物基础是否构成负面影响。这包括两个方面，首先是溶洞与建筑物之间的覆盖层厚度是否处于安全范围；另一方面，溶洞是否处于稳定状态，即在地下水冲刷或侵蚀作用下，溶洞是否会进一步发展、扩大。由于地层中溶洞的埋藏深度、洞高以及横向扩展范围不同，它们对其上建筑群及其地基的影响也不同。因此，针对土洞或溶洞的具体情况，应采取不同的处理方法。原则上，对地层中的溶洞，主要是应将其填充密实。这有两个方面的作用，一是将溶洞填充密实后，使其与周围地基形成一个完整的整体，这样可保证桩基或复合地基按常规设计方案执行；此外，溶洞填充密实后，将有效地阻断地下水的流动，防止溶洞在地下水流的冲刷或侵蚀作用下进一步扩大、发展。用于溶洞填充的材料（介质）可采用常规的黏性土或砂性土，其密实度或强度也无需作出太严格的规定。这是因为，对溶洞进行填充处理的目的只是为了消除或减轻地基非均质性的影响，如果填充材料的密实度或强度太大，与周围地基的密实度或强度相差太大，反而会造成另一类非均质现象。因此，溶洞经填充加固处理后，其中的填充介质密实度或强度与周围地基的密实度或强度保持一致或相近即可。

二、溶洞和土洞的处理方法

溶洞和土洞对建筑物稳定性影响很大，如果处理不当，将影响建筑物的安全使用，甚至发生塌陷等事故。岩溶地基的正确处理只能建立在对它的正确评价基础上。如果建筑场地和地基经过工程地质评价，属于不稳定的岩溶地基，即：①地面有石芽、溶沟、溶槽发育，基岩起伏剧烈.其问有软土分布；②有规模较大的浅层溶洞、暗河、漏斗、落水洞；③溶洞水流通路堵塞造成涌水，有可能使场地暂时被淹没。在上述不稳定岩溶地基上进行建筑，必须认真对待和处理.可根据岩溶的形态、分布、工程要求、施工条件、经济与安全等原则，因地制宜地选择处理措施。

在岩溶地区，当独立基础底面以下的土层厚度大于3倍基础底面宽度，或大于6倍条形基础底面宽度，且在使用期间不具备形成土洞的条件时，或基础位于微风化硬质可溶性岩石表面时，如基础处于宽度小于1m的竖向溶蚀裂隙和落水洞近旁地段，可不考虑岩溶对地基稳定性的影响。当溶洞顶板与基础底面之间土层厚度小于上述规定的要求，应根据洞体大小、顶板形状、岩体结构和强度、洞内充填情况以及岩溶水活动等因素，进行洞体稳定性分析。如地质条件符合下列情况之一时，对一般建筑物可不考虑溶洞对地基稳定性的影响：①溶洞被密实的沉积物填满，其承载力超过150kpa，且无被水冲蚀的可能性；②洞体较小、基础尺寸大于洞的平面尺寸，并有足够的支承长度；③微风化的硬质可溶性岩石中，洞体顶板厚度接近或大于洞跨。

如果在不稳定的岩溶地区进行建筑，对地基稳定性有影响的岩溶洞隙，应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质条件，因地制宜采取下列措施：（1）对洞口较小的洞隙，宜优先采用镶补、嵌塞，用块石、碎石、粘土或毛石混凝土等填实，用钢筋混凝土梁板跨越等方法处理。（2）对洞口较大的洞隙，宜优先采用梁、板和拱等结构跨越。跨越结构应有可靠的支承面。梁式结构在岩石上的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。即清除覆土，爆开顶板，挖去软土，用块石或毛石混凝土填实。（4）对规模较大的洞隙，可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。为了增加顶板岩体的稳定性，可用石砌柱、拱或用钢筋混凝土柱支撑。采用此方法，应着重查明洞底稳定性。

土洞常发育于岩溶地区覆盖层中。土洞的发生、发展受岩溶发育的各种因素如岩性、岩溶水、地质构造等控制。在存在土洞或地表塌陷的地段，在隐伏的基岩中必有洞隙等岩溶水通道。土洞对建筑物地基稳定性影响远大于岩溶，其主要原因是：土洞埋藏浅。即土洞经常处于建筑物地基压缩层范围内，有的甚至在持力层中；土洞顶板强度低。上覆土层的抗压强度比基岩强度低，当土洞发育到一定阶段，往往由手顶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；发育快，由于覆盖土层受水侵蚀作用远大于岩基。因此，在自然条件下土洞发展速度快，特别是由于人工抽水改变该区地下水动力条件，地表土层在短期内便出现塌陷现象。

在建筑物地基范围内有土洞和地表塌陷时，必需认真进行处理。常用的措施如下：

（1）处理地表水和地下水。在建筑场地范围内，作好地表水的截流、防渗、堵漏等工作，以便杜绝地表水渗入土层内。对形成土洞的地下水流，当地质条件许可时，可采用截流、改道的办法，防止土洞和地表塌陷的发展。

（2）挖填处理。此法常用于浅层土洞。对地表水形成的土洞和塌陷应先挖除软土，然后用块石或片石混凝土回填。对地下水形成的土洞和塌陷，可采用挖除软土和抛填块石后做反滤层，面层用粘土夯实；有些土洞，若挖除工程量太大，可采用强夯法将土洞夯塌，然后用碎石土回填并逐层夯实。

（3）灌砂处理。灌砂适用于埋藏深、洞径大的土洞。施工时在洞体范围的顶板上钻两个或多个钻孔，其中直径小的（50mm）作为排气孔，直径大的（大于100mm）用来灌砂。灌砂时同时冲水，直到小孔冒砂为止。如果洞内有水而灌砂困难时，可用压力灌注c15细石混凝土。

（4）垫层处理。在基础底面下夯填粘性土夹碎石作垫层，以提高基底标高，减小土洞顶板的附加压力，如果以碎石为垫层材料，则可降低沉降量，并增加垫层的强度。碎石之间如用粘性土充填，可减弱地表水下渗。

（5）梁板跨越。当土洞发育剧烈，可用梁板跨越土洞，以支承上部建筑物，采用这种方案时，应注意洞旁土体的承载力和稳定性。

（6）采用桩基或沉井。对重要建筑物，当土洞较深时，可用桩或沉井穿过覆盖土层