論巖溶場地地面塌陷處理措施

何橋英

廣西建大勘測設(shè)計有限公司 廣西玉林 537000

1 工程案例

玉林市地處廣西東南部，北回歸線以南，四周為低矮丘陵環(huán)繞，而城區(qū)處于巖溶盆地上。玉林市城區(qū)及周邊如茂林鎮(zhèn)、塘岸鎮(zhèn)、名山鎮(zhèn)旺瑤社區(qū)等，發(fā)生了較多地面塌陷現(xiàn)象。特別是名山鎮(zhèn)旺瑤社區(qū)，隨著城市建設(shè)步伐的加快，高樓大廈地下室建設(shè)越來越多，大量抽取地下水，較成了30多處地面塌陷，經(jīng)過勘探調(diào)查，發(fā)現(xiàn)地面塌陷范圍為直徑2米至20米，深有4至10米，造成相鄰房屋開裂10棟，直接經(jīng)濟損失2000多萬元。

為了查明玉林市城區(qū)及周邊地面塌陷原因，我在地面調(diào)查的基礎(chǔ)上，通過整理二十多年來，本人參與的地面塌陷案例的地質(zhì)勘查資料進行分析，得出一個結(jié)論是：造成地面塌陷主要原因是大量抽取地下水造成的。如地面塌陷嚴重的旺瑤社區(qū)，從90年代開始，有分布有2口出水量超過80方/小時的水井，作為當?shù)鼐用耧嬘盟凸喔扔盟?。再如茂林?zhèn)，該場地基本為巖溶場地，從80年代開始，居民的飲用水和灌溉用水基本是靠打井抽取地下水來提供的，該鎮(zhèn)有出水量達30方/小時以上的水井就有100多口，大量抽取地下水，造成了鎮(zhèn)地面經(jīng)過長期采取地下水，溶洞頂板附加應(yīng)力增加而崩塌，上覆土層不斷被潛（沖）蝕流失形成土洞，土洞頂板失穩(wěn)引起了地面塌陷。

2 地面塌陷原因

地面塌陷在巖溶地區(qū)是較為普遍的現(xiàn)象，根據(jù)其形成塌陷原因分析，主要是土洞頂板覆土塌陷造成，而直接原因是溶洞頂板塌陷，溶洞與上部土體連通，在水的作用下造成土體流失而形成土洞。而大量抽取地下水是形成以上土洞及塌陷的最終的根據(jù)原因。

3 土洞成因分析

根據(jù)土洞的成因進行分類，土洞分為兩種類型是，一種是由地表水形成的土洞，另外一種就是由地下水形成的土洞。在巖溶地區(qū)造成大量地面塌陷的，基本為由地下水形成的土洞造成的。在巖溶地區(qū)，在地下水位在上覆土層與下伏基巖交界面處作頻繁升降變化，而造土體被水浸泡、濕化、崩解，最后隨地下水位下降被潛蝕、搬運帶走，就在巖土界處形成土洞。在城市或農(nóng)村地區(qū)，正是由于長年累月大量抽取地下水，形成了很多土洞，直到地面塌陷。

4 地面塌陷的穩(wěn)定性分析

巖溶地區(qū)的地面是否穩(wěn)定，是否而要采取避讓或處理措施，首先是要對巖溶的穩(wěn)定性進行分析而決定的。溶洞頂板穩(wěn)定性的因素主要有以下幾點：

一是溶洞頂板埋藏深度及厚度；

二是溶洞頂板的完整性；

三是溶洞大小及充填情況。

而分析其是否穩(wěn)定，是綜合以上三種情況而分析確定。如當溶洞頂板完整巖石厚度等于或大于5米時，可判定為穩(wěn)定；當溶洞為全充填可塑以上粘性土時，可判定為穩(wěn)定；當溶洞頂板埋藏深度大于獨立基礎(chǔ)寬度的3倍或條形基礎(chǔ)寬度的6倍，且不具備形成土洞條件時，可判定為穩(wěn)定。但如淺層溶洞成群發(fā)育，洞徑大，或溶洞屬于淺埋且充填物為軟弱土體時，或巖溶水排排泄不暢有可能造成場地暫時淹沒時，均屬于不穩(wěn)定地段，未經(jīng)處理，不應(yīng)作為建筑物地基。

如名山鎮(zhèn)旺瑤社區(qū)，場地上覆土層基本較薄多為3至5米，常發(fā)生地面塌陷現(xiàn)象，說明該地區(qū)為溶洞屬于淺埋型居多，土洞發(fā)育地段，在建房前未對每個基礎(chǔ)部位進行勘察，查明基底以下巖溶發(fā)育情況，就采用土層作為建筑物地基持力層，是存在安全方險的。所以多處民房發(fā)生了因地面塌陷開裂情況，且隨著周邊房地產(chǎn)開發(fā)項目越來越多的情況下，這個現(xiàn)象只變得更加嚴重。而直接采用巖石作為持力層的建筑物基本未發(fā)現(xiàn)有建筑物開裂現(xiàn)象。

所以在巖溶地區(qū)項目建設(shè)前，即使是普通民房，應(yīng)進行地質(zhì)勘察，查明巖溶發(fā)育情況，才能正確評價巖溶地基的穩(wěn)定性，為地基與基礎(chǔ)的設(shè)計提供準確的地質(zhì)依據(jù)。

5 塌陷及溶洞的處理措施

根據(jù)我從事勘察行業(yè)多年來的經(jīng)驗，對巖溶地區(qū)地面塌陷處理方法，簡述如下：（1）首先進行必要的地質(zhì)勘察，查明巖溶發(fā)育情況，特別是巖溶發(fā)育范圍及特征，為下一步制訂處理方案提供可靠的地質(zhì)依據(jù)；（2）針對不同的地面塌陷情況，一般采用如下處理方法：①淺埋型土洞地面塌陷：直接塌陷的都屬于淺埋土洞頂部土體崩塌而形成開口形的塌陷區(qū)，一般洞體較淺，其底部充填的往往為軟弱土。建議采用挖掘機盡量把塌陷區(qū)域松軟土挖除，然后回填片石壓底，再采用0．50m素凝土封閉，然后采用粘性土壓實回填即可。當然如直接全部采用低標號素凝土回填至地面也可，就是成本高些，但快速便捷。②對于深埋型土洞，一般地面變形，未形成地面塌陷，建議采用鉆探設(shè)備成孔，然后回灌水泥砂漿回填處理。（3）針對地基下存在溶洞的，根據(jù)不同的地質(zhì)情況，結(jié)合建筑物的特征，建議采用如下處理措施：①對較小的巖溶洞隙，建議灌注水泥砂漿或細石混凝土充填處理，也可采用擴大基礎(chǔ)面積，采用跨越法處理；②對較大的巖溶洞隙，無法擴大基礎(chǔ)面積，可采用梁、板和拱等結(jié)構(gòu)跨越處理；③對于無法采用跨越法處理的，可采用樁基礎(chǔ)穿越處理。

4 結(jié)論

（1）地面塌陷主要是由于土洞上覆土體崩塌而形成，而土洞主要是由于長期大量抽取地下水形成。土洞發(fā)育的條件，一是巖溶地區(qū)，二是有水流動。

（2）在巖溶地區(qū)遇到地面塌陷，首要的是進行地質(zhì)勘察，查明地面塌陷的原因、規(guī)模及范圍，為下一下處理提代地質(zhì)依據(jù)是不可少的必要措施。對于小范圍的，可采用鉆機進行探明即可，對于大范圍的，建議采用鉆探和物探相結(jié)合的方法處理。

（3）在巖溶地區(qū)，根據(jù)不同的巖溶發(fā)育及土洞發(fā)育情況，采用不同處理措施，對于淺埋型的，一般采用直接開挖回填方法處理；對于深埋型的，一般采用灌注水泥砂漿或細石混凝土充填處理。

（4）對于在巖溶分布地區(qū)進行建設(shè)，對于溶洞處理措施，一般為：對較小的巖溶洞隙，建議灌注水泥砂漿或細石混凝土充填處理，也可采用擴大基礎(chǔ)面積，采用跨越法處理；對較大的巖溶洞隙，無法擴大基礎(chǔ)面積，可采用梁、板和拱等結(jié)構(gòu)跨越處理；對于無法采用跨越法處理的，可采用樁基礎(chǔ)穿越處理。