唐山岩溶地区勘察方法及地基处理措施

唐山岩溶地区勘察方法及地基处理措施
摘要：针对近几年在唐山岩溶发育区几个工程实例，根据岩性组合和岩溶发育特征、岩溶治理工法的不同，分析了岩溶地区勘察、治理及地基处理施工中出现的问题，结合岩溶治理施工采取的技术措施，指出了当前该岩溶发育区勘察方法的一些常见方法和地基处理措施及施工经验，并进行了归纳总结探讨岩溶勘察、岩溶治理及地基处理施工工艺等问题。

关键字：岩溶地区岩溶勘察岩溶治理地基处理复合地基钻孔灌注桩
1岩溶概况
岩溶地貌是具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形
成的地表和地下形态的总称。

又称喀斯特地貌。

它以溶蚀作用为主，还包括流水的冲蚀、潜蚀，以及坍陷等机械侵蚀过程。

按出露条件分为：裸露型喀斯特、覆盖型喀斯特、埋藏型喀斯特。

岩溶地貌分布在世界各地的可溶性岩石地区，占地球总面积的10%。

可溶性岩石有3类：①碳酸盐类岩石；②硫酸盐类岩石；③卤盐类岩石。

中国岩溶地貌分布广、面积大。

主要分布在碳酸盐岩（石灰岩、白云岩、泥灰岩等）出露地区，面积约91～130万平方千米。

河北唐山市中心区分布有岩溶地区，其覆盖层厚度自30.0米～70.0米不等。

2岩溶的一般形态和形成原因
岩溶是主要形态有溶洞、溶沟、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗
及钟乳石等，是可溶性岩受水的化学和物理作用的结果。

岩溶发育的基本条件：1）具有可溶性岩层，2）具溶蚀能力和流量足够的水，3）地下水有下渗、流动的途径。

一般地说，硫酸盐岩层、卤素类岩层岩溶发展速度较快；碳酸盐类岩层则发展速度较慢。

质纯层厚的岩层，岩溶发育强烈，且形态齐全、规模较大；含泥质或其他杂质的岩层岩溶发展较弱。

结晶颗粒粗大的岩石，岩溶较为发育，结晶颗粒细小的岩石，岩溶发育较弱。

岩溶的发育是缓慢的，在建筑物使用年限内可认为是不变的。

？覆盖在岩溶面上的冲积、洪积层，在地表水下渗或地下水升降变化的情况下，土颗粒沿岩溶、洞穴裂隙带走，使上层土形成空洞而形成土洞。

土洞是岩溶作用的产物，土洞其下基岩必有岩溶水通道，土洞常分布于溶沟西侧和落水洞、石芽上口等位置。

3唐山岩溶区的工程地质条件
近几年在唐山连续承接的富强里小区、紫金广场、龙庭时代公寓、东润广场、金安硅谷国际几个工程的岩溶勘察、岩土工程勘察及岩溶治理和桩基施工工程，集中在建设路与体育馆道交叉口附近。

总面积约0.3km2，高度均为近百米高层加裙商建筑组成。

几个工程场区从地质构造上位于褶皱构造由东向西开平向斜西北翼，碑子院背斜东南翼。

其中开平向斜规模最大，总体轴向北东40°，自开平向东转成近东西方向，构成一条向北西方向凸出的弧形弯曲，长约50 km，宽15～20 km，两翼不对称，西北翼构造复杂，岩层倾角较大，局部直立或倒转，并发育若干次一级构造。

从勘察钻探和地基处理
施工的情况来看，该地区基岩复杂多变，地质条件复杂，且溶洞、溶蚀现象多有发现，溶洞层数多达3层，局部破碎严重。

下伏基岩为石灰岩，岩溶裂隙发育，局部发育规模不等的溶洞。

存在漏水“天窗”及土洞，地面塌陷及溶洞发育的地质条件。

该区域历史上曾发生过2006年10月22日唐山龙庭新居岩溶塌陷、1986年6月6日唐山市体育场岩溶塌陷等。

地质条件的复杂性，下伏基岩破碎和岩溶发育空间复杂性的影响，给该区域的勘察、地基处理设计及施工带来了很大的难度。

4岩溶区勘察方法
根据在该地区的勘察经验，该地区勘察一般分为三步，首先进行岩溶勘察，其次是岩土工程勘察，必要时施工勘察，
4.1岩溶勘察
岩溶勘察相当于初勘，但又不同于初勘，该阶段的勘察目的是进行整个场区的勘察，主要为查明勘察区范围内的岩溶发育程度及发育规律；搜集附近场区岩溶地质资料，提出防、治对策与实施方案。

该阶段勘察主要特点是以物探为主，钻探为辅的手段，钻探的深度一般比较大，一般情况下应达到基岩面以下20.0米深度，以确定岩溶发育区的发育程度。

4.2岩土工程勘察
岩溶地区的岩土工程勘察，不同于一般地区的岩土工程勘察，该阶段的勘察初满足一般地区岩土工程勘察的目的外，应进一步查明该场地的岩溶发育情况，
因此，该阶段的勘察其勘探孔深度不仅应满足一般的岩土工程勘察的要求，还应选取部分钻孔作为岩溶勘察孔（一般情况下应控制在钻孔总数的1/5作为岩溶勘察孔），以便进一步查明场地岩溶的发育情况，该阶段的勘察应该对岩溶勘察的结果进一步细化，根据勘察的结果进一步细化其土洞、溶洞和扰动土体的发育特征、规模及分布特点，将场地分区进一步细化。

对其划分的危险区和不稳定区应进一步治理，一般情况是选用注浆法治理。

4.3施工勘察
该阶段的勘察一般是针对基础设计基本完成后进行的，也叫“一桩一探”，主要是对桩位进行勘察，以探明桩端持力层及以下有无较发育的岩溶，以便完成桩基设计，基桩施工前在设计桩位做到“一桩一探”，其钻探施工的目的任务是：
（1）探测完整基岩的埋深，为桩基设计提供依据。

（2）根据基桩一桩一探结果，对存在的溶洞、破碎带及第四系存在的松动体进行注浆治理，有效降低桩基施工中出现塌孔的概率。

该阶段的勘察一般应进行探孔注浆，以便对存在的溶洞、破碎带及第四系存在的松动体进行注浆治理，有效降低桩基施工中出现塌孔的概率。

5地基基础处理的比选
基础问题不但会严重影响安全、工期和造价，有时甚至成为工程成败的关键。

下面概述一下岩溶地区主要使用的桩基型式。

1）冲孔灌注桩
这种桩适用于地下岩溶发育，有多层溶洞，但溶洞洞穴小，上部洞穴顶板薄的地质情况，这种桩可冲（钻）穿上层溶洞顶板，到达下层溶洞顶板。

有经验的施工人员可以从冲击声中察觉到顶板的厚度，由此判断是否已到达持力层。

2）钻孔桩
钻孔桩的成孔直径大，一柱一桩，受力清楚，施工方便，适用于单桩荷载大、地下有孤石，夹层分布，岩溶表面不平的情况，用这种桩能钻穿孤石、夹层，将桩端可靠地支承在持力层上，桩端的嵌岩情况也好。

但钻孔桩不宜用在溶岩裂除多，溶沟多的基岩中，因为施工中容易造成卡钻、钻杆沿溶岩斜壁偏斜，以至打偏等现象。

3）群桩
当岩溶表面极其复杂，但岩溶表面上履盖有较厚沙土层时，如果采用以上各种桩型都难于施工或保证成桩质量和安全度的情况下，群桩不失为解决此类复杂地质情况的一种有效选择群桩的桩端并不一定要求支承在变化极其复杂的岩面上，只要在群桩桩端体的压力泡，能有效搜盖基岩面，即有坚硬的下卧层即可，这样就避开了复杂变化的基岩表面对桩基造成的危害或潜伏的危害。

采用静压预制管桩作为群桩是较好的一种方式。

4）复合地基
对于建筑荷载较小，土层较厚，土洞较多，岩面起伏大，采用复合地基处理可避免直接应用天然地基时的沉降量大和承载力小的
问题。

复合地基部分土体被置换成增强体，由周围地基土共同承担荷载，目前在工程实践中多采用深层搅拌桩或刚性桩作为增强体。

地基竣工验收应进行压板载荷试验，一般承载力可以达到220kpa 左右。

6结束语
唐山市中心区是岩溶较发育的地区，一般情况下应遵循岩溶勘察-岩土工程勘察-施工勘察三个阶段进行，每个阶段的勘察孔都应进行注浆处理，一是避免土洞、岩溶的进一步发育，二是对其土洞、溶洞等岩溶裂隙进行有效的治理。

岩溶地区勘察应充分利用物探，钻探与物探有效的结合。

增加物探手段，提高物探解析的准确度及精度，对土洞、溶洞的形态，形成由线到面再进入三维的立体映像，辅以岩层的产状、夹层的岩性等，以提供给设计人员一个明晰的认识。

努力探寻适应岩溶地区的基础型式，如发展桩端喷浆、后注浆技术；改善桩头的嵌固能力；发展与岩面有良好接触应力的夯扩桩，提高施工效率；发展半刚性桩复合地基基础型式等。