摘要：我國西南地區(qū)巖溶廣泛發(fā)育，對西南地區(qū)巖溶地基處理的研究十分必要。本文對復(fù)雜巖溶環(huán)境下的地基處理方法：換填、深層密實、化學固結(jié)與加筋法。并展開全方位的討論與研究，因地制宜的提出措施與研究思路。同時對傳統(tǒng)方法的改進與新方法的研究展開論述，為西南地區(qū)復(fù)雜多變巖溶地基處理提供有效的方法與思路。
　　關(guān)鍵詞：巖溶，地基處理，持力層，穩(wěn)定性，承載力
　　0前言：
　　地基處理的方法很多。概括起來有七大類：換填、深層密實、排水固結(jié)、化學固結(jié)、加筋法、膠結(jié)法、熱學法。這些方法分別實用于不同的情況中，主要決定于地基特點和建筑物的特征。而在巖溶地基中主要使用的方法有：換填、深層密實、化學固結(jié)與加筋法。下面分別對這幾類方法展開論述。
　　1換填(replacementmethod)
　　當巖溶地基因風化作用而使其承載力、變形或由于表層溝壑不平滿足不了建筑物的要求，而風化層厚度又不大時，將基礎(chǔ)底面下處理范圍內(nèi)不良土層全部挖去，然后分層換填強度較大的砂碎石、素土、灰土、礦渣或其他性能穩(wěn)定的材料，并壓實，這種方法即為換填法。
　　1.1墊層法
　　在巖溶風化嚴重或巖溶紅粘土地基中比較實用。如圖1-1。
　　1.1.1墊層厚度的確定
　　由墊層承載力和建筑物的特點，當下臥土層的承載力確定時，應(yīng)符合下式：
　�。�1-1）
　　————相應(yīng)于荷載效應(yīng)標準組合時，墊層底面處的附加壓力值；
　　————墊層底面處土的自重壓力值；
　　————修正后墊層底面處軟弱下臥層土的地基承載力特征值。
　　1.1.2墊層寬度的確定
　　墊層寬度應(yīng)以滿足基礎(chǔ)底面壓力擴散和不破壞墊層側(cè)面土質(zhì)進行設(shè)計。應(yīng)符合：（1-2）
　　————墊層底面寬度；
　　————墊層壓力擴散角（可由規(guī)范查得）；當時，可按取值。

　　圖1-1換填法示意圖
　　Thehintofreplacementmethod
　　而墊層承載力的確定可根據(jù)墊層材料、壓實系數(shù)查《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB-5007-2002）得到相關(guān)數(shù)據(jù)。
　　1.2填石強夯法
　　對于處理大面積土積土洞、塌陷群及軟弱地基的有效措施。爆開溶洞(或“鷹嘴巖”)頂板，清除其內(nèi)充填物，回填毛石或毛石砼等。其填充材料可因地制宜，對與貴州地區(qū)煤炭開采較多，可以利用煤矸石等填充。填充夯擊后使墊層承載力滿足上述要求既可。
　　2深層密實(deepcompaction)
　　深層密實是指采用爆破、夯擊、擠壓和震動等方法，對松軟地基土進行振密和擠密。該方法可使用于巖溶山區(qū)的紅粘土地基。
　　2.1爆破法（blasting）
　　該方法是將炸藥放在地面深處，引爆炸藥后在地基土內(nèi)了高速壓力波，從而在爆炸源附近的區(qū)域，沖擊波使土的疏松結(jié)構(gòu)液化，形成密實結(jié)構(gòu)，以達到地基土的加固目的。
　　2.2強夯法（heavytamping）
　　是一種將幾十噸的重錘，從幾米到幾十米的高處自由下落，對土進行強力夯擊的方法。
　　2.3擠密法（densification）
　　該法是以震動、沖擊、或套管等方法成孔，然后向孔中填入砂、石、土、石灰或其他材料，再加以振實而成為直徑較大樁體的方法。
　　該法對不同的地基土的加固機理不盡相同，對溶山區(qū)的紅粘土地基，密實樁的作用是置換，是一種換土置換，既以性能良好的的碎（砂）石樁來代替不良地基土。碎（砂）石樁它與粘性土構(gòu)成復(fù)合地基而共同工作，除了提高地基承載力、減小地基沉降量以外，還可以用來提高土體的抗剪強度，增大土坡的抗滑穩(wěn)定性。
　　3化學加固（chemicalstabilization）
　　化學加固指利用水泥漿液、粘土漿液或其他化學漿液，通過灌注壓入、高壓噴射或機械攪拌，使?jié){液與土顆粒膠結(jié)起來，以改善地基土的物理和力學性質(zhì)的地基處理方法。對于巖溶發(fā)育較強，溶洞、土洞多見的地區(qū)，若溶洞比較�。ㄒ妶D3-1情況）可根據(jù)實際情況采用高壓噴射注漿法（highpressurejetgrouting）。下面主要介紹該方法的使用。
　　
　　圖3-1高壓噴射注漿法圖3-2灌漿鋼管樁
　　HighpressurejetgroutingFillingpipepile
　　高壓噴射注漿法是利用鉆機把帶有噴嘴的注漿管鉆進至土層的預(yù)定位置后，以高壓設(shè)備使?jié){液或水成為20-40MPa的高壓噴射從噴嘴中噴射出來，沖擊破壞土體，同時鉆桿以一定的速度漸漸提升，將漿液與土顆粒強制攪拌混合，漿液凝固后，在土中形成一個固結(jié)體。
　　如圖3-1巖溶洞發(fā)育較小同時為提高持力層的承載力采用高壓噴射注漿法，使高壓漿液通過噴管注入洞下巖土達到加固的作用，之后漸漸提升洞壁部分巖土，通過噴漿可使弱化溶洞產(chǎn)生的土體不良力學性質(zhì)。之后如圖3-2成樁，可采用。
　　用旋噴樁處理的地基，應(yīng)按復(fù)合地基設(shè)計。旋噴樁復(fù)合地積承載力特征值應(yīng)通過現(xiàn)場載荷實驗確定，也可以由公式確定。
　　（3-1）
　　————復(fù)合地基承載力特征值；————面積置換率；
　　————單樁豎向承載力特征值；————樁的側(cè)面積；
　　————樁間土承載力折減系數(shù)；————處理后樁間土承載力特征值。
　　單樁豎向承載力特征值可通過現(xiàn)場單樁載荷實驗確定。也可以由公式得到。
　　（3-2）
　�。�3-3）
　　————與旋噴樁樁身水泥土配比相同的室內(nèi)加固土試塊（邊長70.7mm的立方體）在標準養(yǎng)護條件下28d齡期的立方體抗壓強度平均值（KPa）；
　　————樁身強度折減系數(shù)，可取0.33；————樁的周長；
　　n————樁長范圍內(nèi)所劃分的土層數(shù)；————樁周第i層土的厚度（m）；
　　————樁周第i層土的側(cè)阻力特征值（KPa），可按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2002）規(guī)定來確定。
　　————樁端地基土未經(jīng)修正的承載力特征值，可按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2002）規(guī)定來確定。
　　4加筋法（reinforcement）
　　加筋是指在人工填土的墊層、土坡、路堤或擋土墻內(nèi)鋪設(shè)土工合成材料；或在地基及邊坡內(nèi)打入樹根樁、碎石樁、土釘和土錨。以提高地基承載力、減少沉降和增加地基的穩(wěn)定性。加筋法的方法很多在巖溶發(fā)育地區(qū)當巖溶洞體較深，挖填困難或淺埋洞體頂板厚度和完整程度難確定時，可采用跨越法將跨越結(jié)構(gòu)置于巖溶地基基礎(chǔ)之上，據(jù)上部結(jié)構(gòu)性質(zhì)、荷載大小及跨度大小，分別采取板、梁、拱等方式跨越。在設(shè)置跨越結(jié)構(gòu)時，其支承面須有可靠基巖，粱式結(jié)構(gòu)支撐面須經(jīng)驗算。該法優(yōu)點在于不管巖溶的具體形態(tài)，將比較復(fù)雜的地下工程改變?yōu)檩^易進行的地面工程，而且不擔心地下水流重新帶走洞內(nèi)充填物。
　　4.1梁跨法
　　對于持力層內(nèi)存在溶洞切溶洞規(guī)模形態(tài)不宜填充或溶洞與地下水力聯(lián)系難以確定的情況可考慮梁跨法。如圖4-1為梁跨示意圖。
　　
　　圖4-1梁跨法
　　Thebeammeathod
　　該方法類似于橋涵建設(shè)，既在空洞上方設(shè)梁以達到填充目的，梁的設(shè)計方法種類也很多，當根據(jù)巖石環(huán)境來決定。如洞身較寬、深度又大、洞形復(fù)雜或有水流的巖溶地基，宜采用拱跨形式。拱分漿砌片石拱、砼拱、鋼筋砼拱。為增強拱身強度，拱下可砌筑垂直支撐柱，對建筑物本身而言，也可加設(shè)拉桿(或錨桿支撐)或其它預(yù)應(yīng)力鋼筋砼構(gòu)造。這些都要根據(jù)工程實際來定奪。
　　同時梁跨也可以與樁相結(jié)合這也要根據(jù)巖溶發(fā)育的具體特征來看。如圖4-2為梁樁相結(jié)合的示意。
　　
　　圖4-2梁樁相結(jié)合
　　Thebeamandpilemeathod
　　4.2樹根樁（rootpiles）
　　一般來說樹根樁是一種小直徑的鉆孔灌注樁，其通常為（100-250mm），其長度有達到30m。
　　早期樹根樁多是用于房屋建筑下條形基礎(chǔ)和橋墩基礎(chǔ)下建造起到托換加固的作用。樹根樁布置多為三維網(wǎng)狀體系稱為網(wǎng)壯樹根樁。在巖溶地區(qū)，當溶洞發(fā)育不規(guī)則或溶洞位置比較深，不易采用過深的樁進行施工的時候可考慮樹根樁的應(yīng)用如圖4-3。如圖4-4為樹根樁。左為條形基礎(chǔ)下樹根樁托換加固，右為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根樁。

　　圖4-3巖溶地基中樹根樁的應(yīng)用
　　rootpilesmeathodinKarstFoundation

　　圖4-4樹根樁設(shè)計示意圖
　　ThehintofrootpilesDesigning
　　網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根壯設(shè)計計算：
　　根據(jù)日本提出的設(shè)計計算方法，其基本原理是將土體與樹根樁群考慮為一復(fù)合加筋土體，將樁與土圍起來的部分可視作為一個整體結(jié)構(gòu)，根據(jù)材料力學的方法進行計算。
　�。�1）內(nèi)力計算
　　計算基準面處的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根樁加固體的等值換算截面積和等值換算截面慣性矩為：
　�。�4-1）
　�。�4-2）
　�。�4-3）
　　——計算基準面處網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根樁加固體的等值換算面積（cm2）；
　　——技術(shù)基準面處，加固體的等值換算截面積慣性矩（cm3）；
　　——樹根樁的等值換算面積（cm2）；
　　——樁與周圍土的彈性模量比（取200）；
　　——鋼筋與砂漿（或混凝土）的彈性模量比（取15）；
　　——計算基準面內(nèi)包括的樹根樁數(shù)；
　　——樹根樁布置的單位寬度及長度（cm）；
　　——計算基準面中和軸至各個樹根樁的距離（cm）；
　　——樹根樁的截面積（cm2）；
　　——鋼筋的截面積（cm2）。
　　由此求得計算基準面處，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根樁加固體上作用的最大壓應(yīng)力為；
　�。�4-4）
　　——計算基準面處，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根樁加固體上作用的最大壓應(yīng)力（N/cm2）；
　　——計算基準面處，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)樹根樁加固體上作用的彎矩（kNm）和垂直力（KN）；
　　——計算基準面中和軸至計算基準面邊緣的距離（cm）。
　�。�2）樹根樁加固體中土的壓應(yīng)力應(yīng)滿足；
　�。�4-5）
　　——計算基準面處，經(jīng)修正后的地基承載力特征值（N/cm2）。
　�。�3）作用于砂漿（或混凝土）與鋼筋上的壓應(yīng)力應(yīng)滿足：
　�。�4-6）
　�。�4-7）
　　——作用于砂漿上的壓應(yīng)力（N/cm2）；
　　——砂漿壓應(yīng)力設(shè)計值（N/cm2）；
　　——作用于鋼筋上的壓應(yīng)力（N/cm2）；
　　——鋼筋壓應(yīng)力設(shè)計值（N/cm2）。
　　（4）樹根樁設(shè)計長度確定
　�。�4-8）
　　——樹根樁與計算基準面以下土間粘結(jié)力設(shè)計值（N/cm2）；
　　——樹根樁直徑（cm）。
　　（5）鋼筋與壓頂梁間的粘著長度計算：
　�。�4-9）
　　——鋼筋的截面積（cm2）；
　　——鋼筋的直徑（cm）；
　　——鋼筋與壓頂梁粘著力設(shè)計值（N/cm2）。
　　5結(jié)語
　　西南地區(qū)巖溶地質(zhì)情況復(fù)雜多變。但隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，廣大西南地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來越多，這樣對地基處理技術(shù)要求也越來越高。本文總體上是從概括的角度來論訴對巖溶地基處理的基本方法，在應(yīng)對不同情況要有所變化。并希望以此能激發(fā)廣大從事工程地質(zhì)的朋友加入對地基處理的研究中。
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