浅析贵州山区岩溶地基
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【摘 要】贵州地貌区域分异明显，类型复杂多样，岩溶为贵州地区建筑地基基础工程中常遇到的工程地质问题。本文简单介绍了几种常用地基处理方法,并讨论了这些方法的适用范围和特点,为贵州地区类似工程地基的处理提供参考。
关键词：岩溶，溶洞分析，地基处理，
一、贵州地貌
贵州地貌区域分异明显，类型复杂多样，有高原、山原、山地、丘陵、台地、盆地（坝子）和河流阶地。
贵州地貌深受地质构造控制，山脉高耸、切割强烈、岭谷高差明显，整个的大地貌以高原、山原、丘陵和山地为主。山原是贵州分布面积较大的地貌类型之一，主要是由起伏的高原受河流侵蚀切割而成，有相当一部分是岩溶作用形成的岩溶山原。
贵州是岩溶极为发育的省份，岩溶地貌类型齐全，分布广泛，碳酸盐岩石出露面积占全省总面积的73％。贵州几乎可见到岩溶区所有的地貌形态和类型。
贵州山区建筑地基，由于地质条件复杂，与平原地区相比，具有如下特点：
1、溶洞、裂隙发育。为贵州最常见的建筑地基问题之一，处于岩溶发育带的岩溶，岩溶洞隙数量较多，施工开挖中常遇到裂隙式串珠状溶洞，很难找到完整的基岩作为地基持力层。这种情况下如果只考虑要达到基底完整基岩的要求，一味向下研究，势必会造成工期长、费用高、难度大，并且还不一定能达到目的的情况。
2、基岩起伏变化较大。由于基岩起伏，上覆土层的厚度不同，常常使建筑物一部分基础置于坚硬的基岩上；另一部分基础置于土层上，使建筑物地基产生不均匀沉降。
3、石芽、孤石、溶沟、溶槽发育。主要表现在地基的不均匀性和场地稳定性两个方面。由于自然环境和地基土的生成条件影响，场地中可能存在大孤石或较深的溶槽。
不良地质现象形成年代有远有近，埋藏有深有浅，分布有疏有密，范围有大有小，没有规律可循，只有认真作好地质勘测，分析判断，精心处理，才能除掉建筑物的隐患。在查明了不良地质现象之后，处理方案要谨慎选择，且要有建设（监理）单位，设计单位、施工单位大家共同重视、共同努力，方能得到圆满解决。
三、贵州山区地基基础主要问题（岩溶）的处理
1、溶洞裂隙的处理。贵州岩土碳酸盐类岩石的岩面普遍发育溶沟溶槽，岩体内多岩溶洞隙，岩溶谷地岩溶洼地多漏斗落水洞，岩面上普遍覆盖红粘土。
1.1 地基中的岩溶孔洞和洞隙可根据其类型、规模、发育特征以及和建筑物的位置关系，采用跨越、填塞、加固、绕避、穿越等措施加以处理，同时可考虑适当加强基础和上部结构的整体性及刚度，避免引起失稳造成破坏。
1.1.1 跨越：对溶蚀洞隙可根据实际情况采用梁、板、拱等型式进行跨越，除跨越构件需有足够强度外，跨越两端必须有足够的支承长度和安全可靠的支承点。
1.1.2 填塞：基础施工中遇到的洞隙可采用浆砌毛石、块石或混凝土填塞。填塞前可用高压水枪并配合人工，将其中的充填物清洗、搬运。
1.1.3 加固：当地基持力层有足够厚度，但局部因孔洞发育而强度较低时，可钻孔后高压注浆进行加固。基槽中局部松动的较大岩块可钻孔插筋并注浆锚固等等。
1.1.4 绕避：调整基础的平面位置，避开岩溶十分发育的部位和层段或有大型溶洞以及串珠状溶洞等地基均匀性和稳定性不良的部位，将基础改放在比较可靠的部位。
1.1.5 穿越：调整基础埋深，使其穿过岩溶很发育或有溶蚀洞隙等地基稳定性不可靠或岩体质量差的层段，使基础落在下部比较理想的地基持力层中。
1.2 岩溶洞穴顶板安全厚度评价：贵州省已知岩溶发育深度在300米以上，我省的建筑基础必须面对和解决岩溶发育地基问题已是不争的事实。洞穴顶板稳定性评价就成为一个比较突出的工程问题。
1.2.1 评价洞穴稳定性必须掌握和分析以下因素：
洞穴条件：包括洞穴的位置、形态、大小、顶板厚度、洞顶形态、跨度、围岩岩性、岩体强度、岩层产状、节理裂隙状况、顶板岩体的岩溶发育状况等等。
相关条件：荷载状况（受荷时间、荷载性质、荷载大小），岩石含水量及温度变化影响、水动力条件及其搬运作用等。
1.3 洞穴稳定性评价是一个复杂而且比较困难的问题。目前工程实践中只能把以上因素加以概化，提出一些近似的办法加以处理。以下几点可供参考：
1.3.1 完整顶板安全厚度评价：洞穴顶板岩体节理裂隙少或节理切割不深，或节理胶结良好者为完整顶板。
1.3.2 近似结构分析法：荷载传递线交汇法：参照梁的设计，假定荷载扩散角为30°～35°向下传递，此传递线交于顶板与洞壁的交点以外时，即认为洞壁直接支承顶板上的外荷与自重，顶板是安全的。
1.3.3 双向板分析法：完整的水平顶板，可以近似地作为四周嵌制的矩形板验算其稳定性。
1.3.4 临界厚跨比法：影响洞穴顶板稳定性的主要四个因素为顶板的完整度、洞顶形态（成拱状况）、顶板厚度和建筑物跨过溶洞的长度。以未成拱的水平顶板受力最不利。当洞顶板都属完整时，则可取水平顶板的厚度h与跨长L之比为最小者，作为评价完整顶板安全厚度的临界值，大于此值的顶板为安全。
1.3.5 国内不同研究资料对安全厚跨比提出了不同的经验值，为0.2～0.87，建议使用铁二院的建议值0.5～0.78。和应力传递线交汇法比较，h/L=0.5相当于混凝土应力扩散角为30°。
洞穴顶板冲切承载力计算：四川省《建筑地基基础设计规范》（DB51/5003-93）即重庆规范，提出的计算式为：
顶板冲切极限承载力设计值：
1.3.6 成拱分析法：根据洞穴顶板被节理裂隙切割的形状，将岩体视为自承重体系进行结构力学分析，可按梁、板、拱、壳等结构体系进行验算。对于略成拱形的完整顶板及成穹窿形（拱形）但并不十分完整的顶板，且拱脚以下围岩稳定，溶洞无横向扩大可能者，可近似地用石砌拱桥的拱圈厚度作类比来评价溶洞拱顶的安全厚度。用拱形溶洞的矢跨比和跨度与矢跨比相近的石拱桥比较，如溶洞顶厚度大于石拱桥拱圈厚度，则拱形溶洞是稳定的。
1.4 溶洞顶板安全厚度的评价是一个比较复杂的问题，建议在工程实践中采用多种方法进行比较和综合评价，另方面必须进行施工勘察，进一步了解岩溶发育形态、规模、边界和发育规律等，保证基础置于完整性好、强度高、有足够安全厚度的岩质地基上，以充分确保建筑工程的安全稳定。
2、基岩起伏变化较大的处理。可采用人工挖孔桩、机械成孔桩等打入桩将基础支撑在坚硬土（石）层上，使建筑物的沉降差满足设计要求，这种方法能同时取代或减少地基处理和开挖基坑的土方工程，可以节约人力和缩短工期，山区普遍采用此法。要使桩基础达到经济上合理，技术上安全可靠，必须做到精心设计和精心施工，否则虽采用了桩基础也会发生问题。
3、石芽、孤石、溶沟、溶槽发育的处理。不均地基的处理应以地基处理为主，基础及结构处理为辅原则。一般作地基的软硬调整，换土有两种，一种是以硬换软，一种是以软换硬，其目的都是为了获得整个建筑物的均匀沉降。一般来讲，在一个建筑场地内，若以土层为主，个别石牙或土层局部过薄（硬地基少，软地基多），则处理石牙及土层过薄处，一般处理方法为打掉石牙进行中压缩性土的褥垫处理，石牙处褥垫处理厚度不少于0.5-1.0倍基宽。若主要为基岩或个别土层过厚或过软（软地基少，硬地基多），则应局部桩基或换土处理。就是将表层不良地基土挖除，然后回填有较好压密特性的土进行压实或夯实，形成良好的持力层，从而改变地基的承载力特性，提高抗变形和稳定能力。若软硬地基各一半，宜采用设置沉降缝与局部换土相结合的方法。
施工要点：将要转换的土层挖尽、注意坑边稳定；保证填料的质量；填料应分层夯实。
五、结束语
贵州山区工程地质条件比较复杂，只有在查清工程地质结构和水文地质条件的情况下，经过认真勘测才能对地基采用因地制宜的合理方案。因此山区建设中搞好地质勘测工作，显得尤为重要。
地质条件比较复杂的地区，主要建筑物的基槽（坑）开挖后，应组织质监、地勘、设计、监理、建设、施工单位进行验槽后，方能进行下一道工序的施工，基础施工应作好隐蔽工程记录，特殊处理记录。