岩溶地区天然地基的设计及应用研究

摘要："对于岩溶地区的中低层建筑物，除非底层柱荷载特别大，一般建议采用天然地基或处理后的复合地基。当独立基础以下3b或条形基础以下6b（b为基础宽度）范围内存在溶洞或土洞时，应采取注浆加固等地基处理措施。而溶洞范围的注浆填充效果需通过试验检测来判断。结合工程实例，论述了岩溶地区天然地基下的溶洞处理方式，以及注浆效果检测的要求和方法。该方法在工程中取得了较好效果。希望能为后续工程中岩溶地区的天然地基设计与地基处理检测提供一定的参考。

关键词："岩溶地区""天然地基设计""""地基处理""""注浆

中图分类号：TU475+.9""""文献标志码：A""""文章编号：

Research"on"the"Design"and"Application"of"Natural"Foundation"in"Karst"Areas

HE"Shasha

China"Energy"Engineering"Group"Guangdong"Electric"Power"Design"Institute"Co.，"Ltd，""Guangzhou，"Guangdong"Province，"510663"China

Abstract："For"middle-low"rise"buildings"in"karst"areas，"it"is"generally"recommendednbsp;to"use"natural"foundations"or"treated"composite"foundations"unless"the"ground"floor"column"load"is"particularly"large."When"there"is"a"karst"cave"or"soil"cave"within"the"range"of"3b"below"the"independent"foundation"or"6b"（b"is"the"basic"width）"below"the"strip"foundation，"foundation"treatment"measures"such"as"grouting"reinforcement"should"be"taken."The"grouting"filling"effect"within"the"karst"cave"range"needs"to"be"judged"through"experimental"testing."Based"on"engineering"examples，"the"treatment"methods"of"karst"caves"under"natural"foundations"in"karst"areas，"as"well"as"the"requirements"and"methods"for"grouting"effect"detection"discussed"in"this"paper."This"method"has"achieved"good"results"in"engineering."It's"hoped"that"it"could"provide"a"certain"reference"for"the"design"of"natural"foundation"and"foundation"treatment"detection"in"karst"areas"in"subsequent"projects.

Key"Words："Karst"areas;"Natural"foundation"design;"Foundation"treatment;"Grouting

在工程建设中，岩溶发育场地对建筑设计和施工安全均有着极大的威胁与挑战。岩溶区存在着不规则的溶洞和土洞，岩溶区的地基往往会在地下水的冲刷和裂隙的发展作用下发生地基承载力不足、不均匀沉降，甚至塌陷、滑移或者变形的情况[1]。本文将从设计角度阐述岩溶地基的基础设计方法，结合工程实例，论述岩溶地区天然地基的优势，以及岩溶地区的地基处理与检测。

1"岩溶地区的基础设计

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• "桩基础

岩溶地区的建筑物常用的桩基型式包括预应力混凝土管桩和钻冲孔灌注桩[2]等。

预制桩基础的优点是施工工期短，相对于灌注桩来说，其造价更低。但是，岩溶地区的桩基一般支撑在基岩面上，管桩在施工过程中很容易发生滑桩或断桩的情况。所以，除非地下有土洞、流砂或地下暗河导致灌注桩成桩困难的情况，一般岩溶地区不建议采用预应力混凝土管桩[3]。

钻冲孔灌注桩是岩溶地区的高层建筑或荷载较大的建筑中应用最多的桩型。其费用高，对场地环境污染较大，但是，大部分岩溶地区的地勘报告在对比过后均会建议采用钻冲孔灌注桩。灌注桩孔底清渣较困难，且岩溶地区难成桩，桩基施工中常见卡钻掉钻、塌孔偏孔等现象[4]。所以，成桩前，需先采取抛片石和粘土或注浆等措施辅助灌注桩成桩。钻冲孔灌注桩基础的主要问题是不可控的造价和工期的问题。

根据广东省标准《岩溶地区建筑地基基础技术规范》（DBJ/T"15—136—2018）"[5]的条文要求，端承桩桩端下完整基岩层厚度不宜小于3d（d为桩径）且不小于5"m。设计与施工时的桩长一般依据超前钻数据，以满足规范要求为准。而按照一桩一孔进行超前钻，很难准确地判断溶洞的分布范围及大小。当溶洞发育不规则状态（见图1）时，桩端承载力与稳定很难保证，因此，岩溶中等或强发育地区不建议采用单柱单桩的基础[6]。

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• "天然地基

当岩溶地区采用天然地基时，同样需要特别注意在基底受力影响范围内是否存在土洞和溶洞。因此，设计应依据规范要求和详勘资料合理地设计超前钻的布置和数量。对于中低层或柱底荷载不大的建筑，天然地基仍应是建筑基础方案的首选[3]。若局部天然地基土层条件不理想，则可配合采用地基处理等措施来解决。

根据规范条文要求[5]，当独立基础基底以下3b范围或条形基础6b（b为基础宽度）范围内无土洞或溶洞等临空面时，可不考虑土洞或溶洞的影响；当此范围内含有溶洞或土洞时，应采取注浆等地基处理措施。

2"岩溶地区天然地基的地基处理与检测

2.1"工程实例背景介绍

广州市白云区某电厂项目的材料库和检修车间共地上4层。厂区岩溶强发育，个别位置有孤石，地质资料显示少见全风化和强风化岩层，大部分钻孔均为粉质黏土直接过渡到基岩，故本项目不考虑采用预制桩。地基表层为素填土层，填土层厚度大概1～3"m，其下为可塑和硬塑的粉质粘土层，承载力可达150"kPa和250"kPa，完整岩面埋深较大，在地下28～35"m左右。

方案一：若采用冲钻孔灌注桩，则桩身需穿越强发育的溶洞，桩长基本在30"m以上。

方案二：若采用天然地基，由于荷载较大，则需采用宽度较大的双向条形基础，可保证基础有较好的整体性，然而，基底6b（b为基础宽度）范围内均有溶洞分布，需采取注浆等地基处理措施。

设计对两种方案进行了工程量对比，结果显示，仅就混凝土和钢筋用量而言，条基工程量明显优于灌注桩基工程量，前者约为后者的一半。结合考虑桩基的施工工期、桩基检测等，最终建设各方确定采用天然地基。

2.2"岩溶地区天然地基的地基处理

本工程材料库和检修车间采用条形基础，持力层为可塑粉质粘土层，地基承载力为150"kPa。设计条基的最大宽度达到6"m，要求基底以下6b或入岩5"m范围内无土洞溶洞等临空面。

根据规范条文要求[5]中对天然地基的施工勘测要求，设计在条形基础下布置了一系列的超前钻点，施工应根据超前钻显示的土洞或溶洞分布情况采取地基处理措施。

对于浅埋的土洞（基底以下3"m范围内），要求施工开挖至土洞底部并回填中粗砂的方式处理。而对于深埋的溶洞，则需对溶洞采取注浆等措施进行充填处理，避免土洞或溶洞的继续发育，从而影响建筑的安全和稳定[7]。

本工程采用水泥浆和水玻璃两种材料的双液压密注浆法对检修车间条形基础进行溶洞处理。在大面积溶洞处理前，施工先选取了检修车间部分区域进行了水泥浆、水玻璃双液注浆灌注试验施工，并检测了注浆效果。给本工程其余建筑的天然地基设计，提供合理、准确的设计依据，也为后续的溶洞处理注浆施工中的设备选择、施工工艺参数的确定，以及有关质量控制标准提供可靠依据。

试验选取了检修车间局部面积为3"m×6"m=18"m2的区域，以超前钻孔位为中心孔，以1.5"m为间距，按正六边形扩散开来引孔，如图2所示。引孔深度达到基底下6b（b为相应条形基础宽度）或入岩层5"m范围无软弱夹层、断裂破碎的程度，引孔与超前钻勘测孔位均投放注浆管。

注浆压力宜通过现场试验确定：岩溶强发育时不小于0.1～0.3"MPa，岩溶中等发育时不小于0.3～0.5"MPa，岩土分界面时最大不超过1.0"MPa。注浆总体施工顺序遵循“先外后里、先大后小”的原则，注浆自下而上进行，一次性全孔注浆。将注浆管道接上花管后，开始加压注浆，由工人根据引孔的地质情况将花管自下而上进行移动注浆。当达到以下3条标准的其中之一时，可以结束注浆。

（1）注浆孔口压力在0.5～1.0"MPa后，注浆压力呈直线上升状态。

（2）冒浆点在注浆范围外3～5"m时。

（3）浆液从出气口冒出。

2.3岩溶地区天然地基的注浆检测

根据规范的条文要求，岩溶地基处理后，需对处理结果进行检测。注浆检测应在注浆施工完成后28"d进行。应注重溶洞处理区域注浆前后的试验数据比较，注浆处理后的试样的平均无侧限抗压强度不应低于设计强度。检测孔应取在重点注浆区域，且数量不应少于注浆孔总数的5%，且不应少于3个。

本工程结合检修车间的地质与基底压力分布情况，采用标准贯入试验检测注浆区域的承载力，要求溶洞处理区域杆长修正后的标贯锤击数不少于7击，承载力要求不小于100"kPa。

标准贯入试验可用于评价注浆加固区域地基的承载力和变形参数等[8]。试验点取两个注浆孔中间的点，间距为1.5"m。需结合超前钻与引孔数据，当钻至原溶洞所在区域时，开始进行标贯试验并提取该区域芯样，通过观察芯样来可判断原溶洞注浆区域是否充填了注浆的浆液成分。

另外，试验过程中，可根据溶洞区域是否存在掉钻现象来判断溶洞是否充填；根据标贯试验记录的贯入锤击数来判别溶洞处理后的强度是否满足设计要求。

通过对标贯试验结果进行统计分析，并对标贯击数进行杆长修正后，得到3个试验点在原溶洞分布范围内的标贯修正击数的平均值分别为11击、12击和14击，标贯试验杆长修正后的标贯击数均满足不小于7击，溶洞处理注浆检测的合格率达到100%，满足设计要求。且试验钻孔过程中未出现掉钻的情况，说明溶洞均已充填。图3为试验点提取的芯样照片，可见溶洞处理范围的芯样有水泥浆液填充。

3"结论

岩溶地区的基础设计和施工往往是工程建设中的难点和重点，本文结合工程实例论述了岩溶地区的基础选型与地基处理办法，得出以下结论。

（1）对于岩溶地区的中低层建筑物，一般建议采用整体性较强的天然地基（如条形基础）或处理后的复合地基。

（2）当采用天然地基时，需尽量满足独立基础基底以下3b范围或条形基础基底以下6b（b为基础宽度）范围内无土洞或溶洞等临空面。

（3）若基底应力影响范围内存在溶洞或土洞，则应采取注浆等地基处理措施。

（4）溶洞的注浆效果需通过试验检测来判断，"本文论述的溶洞处理注浆效果检测的要求和方法已在工程实例中得到应用，并取得较好效果。

参考文献

[1]""张亮亮，王慧敏.广东省岩溶地区地基处理及基础选型浅析[J].西部探矿工程，"2024，"36nbsp;（7）："5-7.

[2]""张志华.强岩溶地区基础设计与施工[J].广东土木与建筑，"2024，"31（3）："84-86，100.

[3]""付经刚，欧阳竹青.某岩溶场地工程适宜性及基础选型分析[J].工程技术研究，"2020，"5（22）："174-175.

[4]""顾超.岩溶地区旋挖钻孔灌注桩基础施工关键技术分析[J].工程建设与设计，2023（5）："191-193.

[5]""韩建强.广东省标准《岩溶地区建筑地基基础技术规范》（DBJ/T"15-136-2018）"[S].广州：广州市设计院，"2017-08-30.

[6]""黑晓丹，苟斌斌，孙海峰，等.贵州某岩溶地区结构地基基础设计研究[J].建筑结构，2021，51（3）："126-131.

[7]""卜丹.某岩溶地区坡地建筑基础设计与施工[J].施工技术，"2020，"49"（17）："80-82.

[8]""饶斌.岩溶地区某工程土（溶）洞注浆处理与检测[J].福建建材，"2023（4）："71-72，76.