岩溶地区工程地质问题处理

A. 岩溶区的主要工程地质问题有哪些

主要工程地质问题有三类：

渗漏问题；

地基稳定性问题；

地下洞室稳定和突然涌水、涌泥问题；

B. 常见的工程地质问题和对工程危害程度的评述

一、常见的工程地质问题

深圳地区常见的工程地质问题有软土地基不均匀沉降，岩溶地面塌陷，砂页岩互层软弱地层的崩塌、滑坡和对工程桩的影响，中生代晚期花岗岩中北西向断裂对工程桩的影响，北东向断裂对工程的影响。

二、对工程危害程度的评述

（一）软土地基不均匀沉降对工程的影响

深圳湾沿岸、珠江口东岸的沙井-妈湾、盐田港区、坝光西岸等地广泛分布着浅海相或海-陆交互相淤泥、淤泥质黏性土、泥炭、泥炭质土等，一般厚度为5～10m，部分为10～16m，最厚达22 m，加上填海造地时填土为5～10m，总厚度为15～25m。软土的特点是含水量高，压缩性高、强度低、透水性差，具有流变性和不均匀性，其工程特性远不能满足建筑物的变形和承载力及地面使用要求，必须进行加固处理。深圳地区近十多年来进行了皇岗口岸、福田保税区、深港西部通道口岸、后海填海区、滨海大道及其北部填海区、前海湾填海区、铜鼓航道填海区、深圳国际机场、盐田港填海区、坝光化工基地等大面积的填海造地，已经或将要填海总面积60km²以上，必须对厚5～22m的淤泥或淤泥质土进行加固处理，否则将会出现地基沉降或不均匀沉降，总变形量达软土总厚度的20%～30%。目前填海造陆普遍采用的方法是先抛石挤淤或爆破挤淤形成海堤或隔堤，然后抽排海水，晾晒淤泥、铺砂垫层、插塑料排水板，堆载预压或强夯加固等方法处理。

工程实例一福田保税区的赛意法（超大）厂区软土地基不均匀沉降对工程的影响

该厂位于福田保税区西部，地貌单元为海积平原，软土厚度10～15m。在进行保税区大面积软基处理时，未对该厂区的软基进行插塑料排水板，堆载预压或强夯加固处理，直接进行桩基础和上部建筑物施工，建筑物竣工后出现室内外地面不均匀沉降，造成室内隔墙严重变形开裂、设备倾斜下陷、室外道路严重下沉，管线变形断裂，无法按期交付使用。经国内外岩土专家论证分析，认为是因桩间软土未进行加固处理引起地面不均匀沉降。

工程实例二益田中学软土地基不均匀沉降对工程的影响

益田中学位于益田村东侧，地貌单元为海积平原、软土厚度5～10m。设计建筑地面采用搅拌桩处理，设计桩长均为14m，上部建筑基础采用桩基础，以残积土中下部或强风化岩为持力层。建筑物竣工后，在使用的初期，礼堂、部分教室及连廊地面出现不均匀下沉、倾斜、开裂，无法按期提供使用。经检测，部分搅拌桩未穿过淤泥层，桩底残留淤泥1～3m，因淤泥的沉降变形引发部分地面下沉。

（二）岩溶及岩溶地面塌陷对工程的影响

深圳市龙岗区的横岗、龙岗、坪地、坪山、坑梓、葵涌等地面覆盖层下，广泛分布有石炭系下统石磴子组灰岩、白云质灰岩、大理岩，多为厚层状、质纯。分布面积100km²以上。可分为覆盖型和埋藏型两种，覆盖型岩溶分布于横岗-龙岗-坪地河谷平原，碧岭-坪山-坑梓河谷平原和葵涌盆地中，覆盖层厚度一般10～25m，部分5～10m，覆盖层上部为第四系冲洪积粉质黏土，厚度8～20m，下部为含卵石砾砂，厚度1.0～5.0m。埋藏型岩溶分布于上述河谷平原的两侧及葵涌盆地周边，埋藏于石炭系下统测水组砂页岩的下部，多呈假整合接触，即石磴子组海相灰岩形成后，地壳上升，灰岩露出地表，接受风化剥蚀，地表水的冲刷溶蚀，形成溶沟、溶槽、石芽、石笋和石柱等岩溶地貌，并在沟槽中堆积了坡积物。地壳又缓慢下降形成浅海，接受浅海相砂泥质沉积，形成测水组砂岩、页岩、炭质页岩、泥岩等互层。埋藏深度一般大于30 m。据大量工程场地岩土工程勘察资料，钻孔见溶洞率为40%～80%，溶洞高度一般为0.5～3.0m，个别大于20m，可分为3～5层，上部溶洞大多为开口型，多被冲洪积或坡洪积含碎石粉质黏土全充填，分析可能属溶沟或溶槽堆积。下部溶洞较小，多为闭合型，半充填，深部溶洞为无充填。沿断裂带溶洞更为发育，溶洞和溶蚀裂隙中含丰富的岩溶裂隙水，且一般连通性好，与地表水联系密切。据志联佳、龙跃大夏场地群孔抽水试验，水位降深1.58～11.90m时，单井涌水量173.15～4968.00m³/d，渗透系数28.3～83.1m/d。

强岩溶发育区因地下岩溶和土层内土洞的不断发育和抽取地下水，引发地面塌陷。从1990年起该区发生多起地面塌陷灾害。例如：1990年冬在坑梓镇深汕公路两侧约10km范围陆续发生10余处大小不一的突发性地面塌坑；人民大道塌陷约10m²，深5m，造成一辆正在行驶的汽车掉入坑内；田心村在建的四层民居的中心柱下突然塌陷，陷坑面积30 m ²，深度4 m。1992年3月4日晚，龙岗镇巫屋村商业一条街刚封顶不到一个月的一栋三层楼的一角墙基突然塌陷，陷坑直径3 m，1994年6月龙岗镇盛平村一栋施工到三层的宿舍楼，突然倒塌，造成数十人伤亡。

上述强岩溶发育区为建设用地适宜性差区，被判定为不适宜建高层、超高层建筑区，如要兴建高层建筑则地基处理难度大，处理费用相当高。

工程实例一 龙岗中心城志联佳大厦岩溶塌陷对工程的影响

志联佳大厦原设计地上27层，地下2层，采用挖孔桩基础，先挖两层地下室基坑，再进行挖孔桩施工，基坑挖至冲洪积含卵石砾砂层时涌水量并不大，可用明沟及集水井和常用水泵排除。当各挖孔桩至灰岩顶板时则涌水，水头高约4m，一般涌水量5～20m³/h，最大50m³/h，整个基坑总涌水量大于3000 m ³/d，基坑很快被水淹，深约4 m。后采用封闭式降水井方案，在基坑周边布置18口大口径降水井，19个观测井，先进行试验性抽水试验，最大水位降深7.5m，观测井水位降低1.58～4.96m，平均3.72m，涌水量4968.0m³/d，降落漏斗半径约40m。然后选5口降水井，采用大排量水泵同时抽水，21个观测井，水位降低5.9～11.9m，平均8.28m，观测井水位降低1.71～7.58m，平均5.95m，总涌水量10841m³/d，平均单井涌水量2168.26m³/d，降落漏斗半径50m。数天后，基坑底及降水井周围出现5处地面塌陷，塌陷面积0.84～14.8m²，体积0.72～36.0m³。为了将地下水位降下去，满足挖孔桩施工要求，持续降水近一个月，每天排水量保持在11000m ³/d左右，后来引发场地南部800m处的西瓜铺村中道路突然塌陷，直径约15m，深度大于3m，四周30～40m范围内的房屋出现不同程度裂缝和倾斜。在村民集体向龙岗区政府强烈要求下，区建设局下令志联佳大厦停止降水。就此宣告志联佳大厦人工挖孔桩失败，直接经济损失400多万元人民币，间接经济损失难于估量，延误工期1年多。此后龙岗区政府一直未批准过在龙岗中心区（强岩溶发育区）超过20层的建筑物。

工程实例二 深圳市东部供水地下干线横岗西坑段地面塌陷对工程的影响

深圳市东部供水网格干线工程用于统筹解决深圳市的缺水问题，是深圳市城市供水系统的重要组成部分。取水点设在东江的惠州市东部水口镇，经惠阳县的马安、永湖、秋长、至龙岗区坑梓，引入松子坑水库。干线起点在松子坑水库11号坝下部，终点为南山区的西丽水库和宝安区的铁岗水库。输水建筑以隧洞为主，全线采用重力流输水方式。一号隧洞从碧岭谷地南缘汤坑村附近进洞，在深圳水库沙湾大望桥北侧出洞，全长17958m。隧洞断面净宽4.2m，净高5.3m。隧洞穿越横岗镇西坑村北侧，该段地面标高82.0m，设计隧洞底板标高40.2m，埋深42.0m。隧洞顶部地层自上而下为第四系全新统冲洪积砂卵石层，厚度1.3～11.2m；上更新统冲洪积含砾粉质黏土，厚度2.9～23.8m；石炭系下统测水组绢云母片岩、泥质粉砂岩风化残积土；石炭系下统石磴子组大理岩化灰岩或大理岩，西坑段隧洞位于灰岩部位。一号隧洞由东向西掘进至西坑村东北部F₃₈断裂破碎带时（2000年5月3日）洞内突然涌水，涌水量约200 m ³/h。因大量地下水被排出地表，引起西坑老屋村水井水位大幅下降或干枯，大面积地面下沉开裂，民居墙壁倾斜开裂，一处民居突然倒塌，地面塌陷、陷坑直径大于4m，深度不详，总变形面积约7.3×10⁴m²，地面普遍下沉2～5cm。塌陷出现在晚上，“轰”的一声巨响，振动新老屋村几平方公里范围，当地居民以为是发生地震。村、镇领导立即将老屋村村民紧急疏散，撤离到高处空旷地带，涌水事件震动了省、市政府各部门及大、小报媒体。市领导责令市水务局邀请在深圳的地质专家，研讨涌水原因和处理方法。并请深圳市勘察研究院对西坑盆地隧道段和老屋村受影响范围进行详勘，布置钻孔46个，群孔抽水试验2组，隧道段钻孔结合跨孔CT进行探测。请深圳市地质建设工程公司进行地表地质测绘和地面物探。总勘察费用80多万元人民币，隧洞停止施工长达半年以上，后采用径向全断面小导管超前注浆加固的堵水方法，逐段掘进，获得成功。直接经济损失近千万元人民币，延误工期近一年。

（三）软弱地层的崩塌、滑坡对工程的影响

深圳市龙岗区的横岗、平湖、龙岗、坪地、坪山、坑梓及葵涌镇等广泛分布的石炭系下统测水组泥质粉砂岩、石英砂岩、泥岩、页岩、炭质页岩互层。地貌单元一般为低丘陵或残丘谷地。当道路建设和开发建设用地的削坡坡度大于30°时则极容易出现崩塌或滑坡，多为顺层（顺层面或裂隙面）崩塌或滑坡，支护治理很困难，工程费用高，且难于根治，在台风暴雨季节极易复发。

工程实例 深圳市龙岗区坑梓街道北通道市政工程的主道和匝道路堑边坡，分东西两侧边坡，坡长180m，坡高12～42m，分3～5级，每级高约8m，坡角45°～60°。除坡顶有薄层坡残积土层外，均为强-中风化泥质粉砂岩、泥岩、页岩、炭质页岩互层。在道路建设中已采用浆砌石格构梁+植草进行支护。在交付使用前又出现多处崩塌及滑坡（图2-2-17至图2-2-20）。崩塌及滑坡长15～24m，高10～15m，厚2～3m，总体积300～500m³，多为顺层或顺裂隙面滑动或崩塌。

图2-2-17 北通道匝道区东侧边坡崩塌

图2-2-18 北通道匝道区西侧边坡崩塌

图2-2-19 北通道匝道区东侧边坡顺节理面崩塌

图2-2-20 北通道主道路堑北段沿炭质岩崩塌

（四）石炭系下统测水组砂页岩对工程桩的影响

深圳市龙岗区大面积分布石炭系下统测水组石英砂岩、泥质粉砂岩、泥岩、页岩和炭质页岩互层。因各种岩性的矿物成分不同，其风化程度相差悬殊。石英砂岩难于风化，一般呈中风化状态，泥质粉砂岩呈强风化状态；泥岩、页岩、炭质页岩容易风化，多呈泥状、土状软弱夹层，相互组成软硬互层。软岩风化深度大，深达百米，硬夹层难于风化，呈中等风化夹层。有的场地地表就见到中风化石英砂岩，但钻穿后数米，甚至上百米见不到中风化地层，造成一栋建筑物的桩长相差很大，甚至找不到稳定的中风化地层。

工程实例 深圳市龙岗区欧景花园三期10、11号楼石炭系下统测水组砂页岩对工程桩的影响

欧景花园三期10、11号楼位于龙岗区中心城，龙岗区人民医院与妇幼保健院之间，建筑物高度为地上17～28层，地下3层的商住楼。场地原始地貌为残丘坡地。地层岩性：①第四系残积粉质黏土，层厚3.05～36.00m，由炭质粉砂岩、页岩风化残积而成，普遍夹强—中风化石英砂岩；②石炭系下统测水组炭质粉砂岩、页岩全风化带，厚度4.00～15.70m，夹较多强—中风化石英砂岩薄层；③强风化炭质粉砂岩、页岩，厚度3.20～36.00m，夹中风化石英砂岩；④中风化炭质粉砂岩，厚度2.30～20.10m，层顶埋深0.00～39.00m；⑤微风化炭质粉砂岩，揭露厚度1.74～13.30m，顶板埋深3.20～40.80m；⑥石炭系下统石磴子组灰岩，层顶埋深14.00～55.00m。场地处于构造小背斜的轴部，背斜轴为北东向。场地属埋藏型岩溶区，其轴部埋藏浅，场地东西两侧（两翼）埋藏深，由轴部向两翼逐渐加深，深达55.00m以下。两翼岩层倾角约75°，且地层挠曲现象明显。灰岩中岩溶发育，其中有13个钻孔见溶洞，洞高0.60～5.40m，大部分为无充填溶洞。

该工程采用冲孔桩基础，以微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩作持力层，施工前进行了施工勘察，基本上采用一桩一孔，复杂部位为一桩2～3个超前钻孔。发现同一根桩各超前孔见微风化灰岩顶板埋深一般相差1～3m，多者相差5.0～7.2m；见微风化炭质粉砂岩顶板埋深相差12.6～13.4m。说明同一根桩的微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩顶板埋深相差悬殊，起伏变化很大，极难将桩端嵌入稳定完整的微风化基岩中。各桩在终桩时均检验岩样后才下钢筋和浇灌混凝土。达到规范规定的龄期后才进行钻心法抽心检测，检查结果发现桩身混凝土质量完好，但有40多根桩的桩底持力层没有达到设计持力层（微风化灰岩或微风化炭质粉砂岩）要求，甚至部分桩底基岩仍为强风化或全风化炭质粉砂岩。后采用补桩处理，基本上是一根不合格桩补二根桩，增加基础费用200多万元人民币。综上所述，证实在石炭系下统测水组砂页岩分布区不适宜采用端承桩和以微风化砂岩夹层为持力层，宜采用摩擦桩或摩擦端承桩，应尽量采用天然地基基础或复合地基，以避开下伏灰岩强岩溶发育带对基础的影响。

（五）中生代晚期花岗岩中的北西向断裂对工程桩的影响

中生代晚期花岗岩中的北西向断裂一般规模较小，且多被第四系掩盖，地表很难见到露头，但对山间溪谷有较明显的控制作用。断裂走向多为北西30°～50°，大部分倾向北东，个别倾向南西，倾角60°～75°。该组断裂形成于晚中生世以后和喜马拉雅期，几乎切截了北东向和东西向断裂，水平断距一般50～200m，多属张扭性断裂，构造岩为压碎岩、碎裂岩、角砾岩夹薄层糜棱岩，视厚度10～35m，为富水断裂。构造岩风化强烈，上部为土状，中部为砂砾状，下部为碎石状。断裂破碎带部位中、微风化岩埋深比断裂两侧正常基岩埋深大10～35m，对高层建筑工程桩持力层选取造成很大困难，且施工难度大，造价高。

工程实例一 深圳市国通大厦（原名无线大厦）北西向断裂对工程桩的影响

国通大厦位于深圳市福田区滨河大道与新洲二路交汇处的西南侧。设计建筑为四足鼎立的单体塔楼，主塔楼43层（其中地下3层），正方形、边长45m×45m，框架结构，基础砌置深度10m，单位荷重7500kN，属一级建筑物，对差异沉降敏感；副楼9层，矩形，框架结构，基础砌置深度5m，单位荷重180kN。场地地貌为残丘坡地，地面标高7.10～10.10m，下伏基岩为中生代晚期粗粒花岗岩。据详勘资料，主楼微风化花岗岩顶板埋深大部分地段为32.5～46.9m，标高-22.17～-38.3m。主楼的西南角见北西向断裂破碎带，断裂倾向南西，倾角约65°，构造岩为压碎岩，角砾岩夹薄层糜棱岩，厚度11.0～17.3m，铅直厚度24.3～38.2m，构造岩中可见绿泥石化和挤压现象，构造岩自上而下可分为土状、砾状和块状。主楼基础设计为人工挖孔桩，90%桩端以微风化岩作持力层，有效桩长23.0～36.5m，西南角位于断裂破碎带之上，完整基岩埋深81.0m，地下室底板以下埋深为71.0m，无法采用人工挖孔桩。经勘察、设计单位论证，借鉴已建成高层建筑在构造岩中的成桩处理经验，将西南角的桩端置于砾状构造岩之上，桩长40.0～45.0m，砾状构造岩的桩端承载力标准值取3700kPa。主楼西南角可节约桩长25～30 m，节约基础投资数百万元人民币。建筑物早已建成，安全使用近10年，主楼四角沉降量12.0～15.0mm，相差3.0mm，核心筒沉降量13.8～19.7mm，相差5.9mm，绝对沉降量及沉降差均满足规范要求。

工程实例二 深圳市福田区赛格群星广场北西向断裂对工程桩的影响

赛格群星广场位于深圳市华强北商业街北部，华强北路与红荔路交汇处的东南侧，建筑物由一栋40层写字楼及两栋32层商住楼组成，裙楼4层，局部8层，设3层地下室，基础埋深14.5m，建筑结构采用框剪-核心筒结构。建筑结构荷载大且差异大，单柱单桩荷载10000～152500 kN。场地地貌为残丘坡地，地面标高13.1～14.5m，下伏基岩为中生代晚期粗粒花岗岩、微风化基岩顶板埋深一般为27.5～38.8m，标高-14.0～-34.8m。写字楼西侧受北西向断裂影响，微风化基岩顶板埋深50.8～60.5m，标高-36.9～-46.6m，微风化基岩面与一般地段微风化基岩面相差22.9～11.8m，构造岩厚度10.0～14.2m。设计采用人工挖孔桩基础，一般桩端以微风化岩作持力层，写字楼西侧桩端以砾状构造岩带作持力层，取桩端承载力标准值3500kPa，经设计计算可满足单桩承载力及布桩要求，缩短了桩长，节约了基础投资400万元人民币。建筑物已建成使用7年，沉降量20～32mm，建筑物东西端沉降差6mm，绝对沉降量及沉降量差均满足规范要求。

C. 如何做好岩溶地区地质勘查与探测

岩土工程勘察常用的方法有钻探工程、坑探工程及地球物理勘探三类。钻探和坑探专工程是直接勘属探手段，能较可靠地了解地下地质情况。钻探工程是使用最广泛的一类勘探手段，普遍应用于各类工程的勘察中。由于它对一些重要的地质体或地质现象有可能会误判、遗漏，所以也称它为“半直接”勘探手段，而坑探工程勘探人员可以在其中观察编录，以掌握地质结构的细节，但是重型坑探工程耗资高，勘探周期长，使用时应考虑经济要求。地球物理勘探简称物探，是一种间接的勘探手段，它可以简便而迅速的探测地下地质情况，且具有立体透视性的特点，但其勘探成果具多解性，使用时往往受一定条件的限制

D. 岩溶地区的主要工程地质问题是什么及其研究意义.

主要工程地质问题有三类：渗漏问题；地基稳定性问题；地下洞室版稳定和突然涌水、涌泥问题权。
研究意义：岩溶地区有许多可以利用的有利条件，如地下蕴藏丰富的喀斯特水资源；地下洞穴中富集石油、天然气、砂矿及矿泉资源；各种奇特的地貌现象常是很好的旅游资源；喀斯特洞穴曾是人类祖先的栖居地，蕴藏着宝贵的考古资源。但是，岩溶也带来许多问题，如喀斯特山区耕地少、地表水少，洼地易积水成灾；采矿、地下开挖工程会遇到喀斯特涌水；地面工程建设中会遇到工程地基的地面塌陷、水库漏水和喀斯特气爆水库地震、坝基溶蚀引起溃坝等，这对工农业建设是不利因素。总之，对岩溶地区工程地质研究有利于人们合理开发利用自然资源、尽量保证工程安全等。

E. 隐伏岩溶岩土工程

一、隐伏型岩溶类型

岩溶（又称为喀斯特）是可溶性岩石在水的溶蚀作用下产生的各种地质作用、形态和现象的总称。可溶性岩石包括碳酸盐类岩石（石灰岩、白云岩等）、硫酸盐类岩石（石膏、芒硝等）和卤素类岩石（岩盐等）。

岩溶按其埋藏条件可分为3类：即裸露型、覆盖型和埋藏型，其中覆盖型岩溶和埋藏型岩溶统称为隐伏型岩溶。各类岩溶的埋藏条件见表2-3-37。

表2-3-37 岩溶按埋藏条件分类

深圳地区可溶岩为下石炭统大塘阶石磴子组碳酸盐岩，多已变质为大理岩和白云岩，部分为结晶灰岩，埋藏于下石炭统大塘阶测水组下段砂页岩层之下，在龙岗河、坪山河及其支流断陷谷地、盆地区，以及葵涌盆地，隐伏于第四系河流冲积堆积层及早第三系红色砂砾岩层之下。按其出露条件可分为埋藏型与覆盖型两种类型。

覆盖型岩溶主要分布在龙岗、坪山、坪地、坑梓、葵涌等河谷及河岸平原区和坑梓东部低台地边缘。埋藏型岩溶主要分布在龙岗、坑梓地区的第四系谷地、盆地边缘及两侧山体低洼处测水组砂页岩层之下。

隐伏型岩溶发育形态主要有溶洞、溶沟、溶槽、溶隙及溶孔等。此外，由于岩溶地下水活动，在地下水潜蚀作用下形成土洞及开口溶洞。土洞及开口溶洞向上扩展，易形成地表塌陷地质灾害。

二、隐伏岩溶岩土工程勘察

拟建工程场地或其附近存在对工程安全有影响的岩溶时，应进行岩溶勘察。岩溶勘察宜采用工程地质测绘和调查、物探、钻探等多种手段结合的方法进行。岩溶勘察的方法、手段及报告编写的要求，在《岩土工程勘察规范》（GB50021）及《工程地质手册》中均有详细的要求和规定。

深圳地区隐伏型岩溶岩土工程勘察主要以地质钻探为主。各种物探方法中采用地质雷达和跨孔电磁波层析成像（CT）技术较多，主要用于探测基岩面起伏、岩溶洞穴位置、形状、大小及充填情况。物探方法应根据物性条件采用有效的方法，不宜以未加验证的物探成果直接作为设计依据，应尽量采取多种方法相互印证，结合解释。

隐伏岩溶岩土工程勘察时，应注意以下几个问题：

1.测水组地层软硬不均

埋藏型岩溶上覆地层为下石炭统测水组砂岩、石英粉砂岩与泥质页岩、炭质页岩的互层，在地质构造作用下岩层陡倾。泥质、炭质页岩风化残积土呈软塑状，在龙岗中心城主干道规划建设初期，曾误定为淤泥质土。该套地层岩性变化大，差异风化极明显，易形成软硬互层或夹层，工程特性极其复杂。勘察期间应根据周边露头、钻孔揭露等准确判断岩层产状。

2.覆盖层中的软土

覆盖型岩溶地区，石灰岩（或大理岩）上部沉积有第四系冲积层、冲洪积层及坡洪积层。在上覆土层中分布有淤泥、淤泥质土、泥炭及泥炭质土，特别是在与灰岩接触带附近普遍分布有软塑一流塑状粉质黏土。勘察期间应准确分层，进行原位测试、室内土工试验等。

3.钻探详细记录内容

钻探资料编录时应详细记录：①钻具自然下落或自然减压的情况及起止深度；②发生异常声响；③孔内掉块；④钻具跳动等情况及起止深度；⑤冲洗液变化情况，如漏水、涌水和水色突变的情况及起止深度；⑥测定岩心的岩溶率等。

4.岩溶发育强度分级

根据钻探和物探结果，对岩溶发育强度予以分级（表2-3-38）。

表2-3-3旧 岩溶发育强度分级

5.岩溶地面塌陷现状及预测

收集场地周围已发生的地面塌陷资料，对工程建设过程中及建成后可能发生的地面塌陷进行预测评价，并提出防治措施。必要时，应进行专门的地质灾害危险性评估。

三、隐伏岩溶地基处理

1.地基处理基本原则溶洞属于石质洞穴，石灰岩的强度较高，由于溶洞而引起建筑物的塌陷事例尚未有报道。一般建筑物基础设计时主要根据洞顶部的厚度、形状即洞跨，估算可能承受的荷载来考虑基础方案。当洞体顶板厚度接近或大于洞跨，或洞体断面呈拱形时，这类溶洞都可以认为是稳定的洞体。当溶洞上覆土层较厚，可充分利用上覆土层作为持力层，使基础荷载通过土层扩散作用，较均匀地传到溶洞上，也可以得到满意的效果。当溶洞较浅，柱荷载较大，为了安全起见，采用大直径灌注桩，穿过溶洞，直到比较稳定的岩层。

对于浅埋的溶沟和溶槽，一般采用换填，并用板、梁、拱跨越的方法。当沟宽较大时，也可以采用桩基。如果溶沟、溶槽或溶洞中有水流通过，应根据水流量及流速考虑处理措施，决不可堵塞流水通道，造成场地淹没。

隐伏岩溶地区，应考虑由人工降低地下水引起土洞或地面塌陷的可能性。在塌陷范围内不允许采用天然地基。由地表水形成的土洞或塌陷地段，应采取地表截流、防渗或堵露等措施；应根据土洞埋深，分别选用挖填、灌砂等方法进行处理。由地下水形成的塌陷及浅埋土洞，应清除软土，抛填块石作反滤层，面层用黏土夯填；深埋土洞宜用砂、砾石或细石混凝土灌填。在上述处理的同时，尚应采用梁、板或拱跨越。对重要建筑物可采用桩基处理。

2.复合地基技术应用的适宜性

灰岩上覆土层中的填土、淤泥质土、泥炭土、泥质炭质页岩风化残积土、与灰岩接触带的软塑-流塑状粉质黏土均属软弱土层，可以采用复合地基处理方法将软弱土层予以处理，增强体桩可落在相对较好的土层中；采用复合地基最大的特点，不去触动坚硬而起伏不平的、岩溶发育的基岩。因此，复合地基技术可以在隐伏型岩溶地区使用。

在龙岗隐伏岩溶地区工程建设中，桩基础和复合地基技术的应用均较普遍。桩基础类型常用冲（钻）孔桩、预应力管桩以及人工挖孔桩等。当岩溶地下水丰富时，使用人工挖孔桩需特别慎重。位于龙岗中心城的志联佳大厦挖孔桩施工期间，因涌水量大，且与河水联系密切，降水无效，对周围环境影响大，停止抽水后基坑被淹，后将挖孔桩改为冲孔桩，地下室2层改为1层，地上27层改为19层。

在各种复合地基技术中，常采用水泥搅拌桩复合地基、旋喷桩复合地基和刚性桩复合地基技术。水泥搅拌桩复合地基是一种成熟的技术，一般的规范、规程中都有叙及。当设计要求经地基处理后，地基承载力提高幅度大、地基变形小时，可采用刚性桩复合地基，或多种复合地基联合使用。与桩基础相比，无论是从工程投资还是施工进度上，刚性桩复合地基均具有一定优势。

3.素混凝土桩复合地基技术的应用

CFG桩复合地基、素混凝土桩复合地基、预应力管桩复合地基等均属于刚性桩复合地基。素混凝土桩复合地基与CFG桩（水泥粉煤灰碎石桩）复合地基相比，仅在于桩体材料的构成不同，而在其受力和变形特征方面没有什么区别。在龙岗隐伏岩溶地区，常使用低标号素混凝土桩复合地基，简称LC桩复合地基（LoW-grade plain concrete pile composite foundation的英文缩写）。

（1）龙岗文化中心ABC区复合地基工程

龙岗文化中心位于龙岗中心城，西侧为龙城广场，东侧为志联佳大厦；3～5层框架结构，设1层地下室。A、B、C 3个区基础平面面积约15388 m ²（图2-3-31）。A区和C区大理岩覆盖层厚度为12.3～37.7m，平均为22.0m；B区下伏基岩为测水组砂页岩，钻探深度100m内仍未见微风化岩；在A、B区分布有0.5～22.3 m厚的泥炭土，以夹层或透镜体状分布于冲洪积粉质黏土中。采用低强度素混凝土桩复合地基处理，地基处理后建筑物基础采用筏板基础，厚0.6m。素混凝土桩等边三角形布设，间距1.8～2.0m，复合地基承载力A区为220 kPa；B区为210kPa；C区为200kPa，桩端要求进入粉质黏土或含砾粉质黏土中不少于2.0m。设计要求地基处理后沉降量小于30mm，沉降缝两侧沉降差小于10mm。长期沉降观测结果表明，建筑物沉降量仅3.8～14.0mm，平均为9.42mm。

图2-3-31 龙岗文化中心总平面图及部分钻孔点位置

D区大理岩覆盖层厚度为4.5～24.0m，平均厚13.1m，该区岩面起伏大、溶槽堆积物软弱，采用了109根直径Φ800和Φ1000的冲孔嵌岩桩。因岩溶强烈发育，给冲孔桩施工造成了相当大的麻烦。D区冲孔桩施工工期达6个月之久，而A、B、C3个区的素混凝土桩施工仅2个月。

（2）东森商业大厦复合地基工程

建设场地属冲洪积平原与覆盖型岩溶发育区。建筑物主楼地上16层、裙楼地上4层，设2层地下室。基础底板以下的第四系土层有冲洪积黏土、砾砂及含碎石粉质黏土。黏土层及砾砂层仅分布在场地东北部裙楼区，黏土厚1.6～4.8m；砾砂厚0.7～4.7m。含碎石粉质黏土全场地均有分布，黏土呈褐黄、褐灰色，可塑-硬塑状，底部稍软，不均匀含20%～35%砾（碎）石，局部为卵石，砾（碎）石直径2～30mm，最大80mm，大小不一，杂乱无章，层厚5.0～34.6m。

基础范围内底板以下的覆盖层厚度为5.8～21.0m，平均为12.1m。场地东南部电梯井区域，基岩埋藏浅，钻探揭露基底以下灰岩埋深5.8～8.7m，基坑开挖后却发现电梯井中部灰岩已出露坑底；电梯井以南即发育一溶蚀深槽，基岩面埋深达34.6m（图2-3-32）。

在场地东南部电梯井区域，有4个钻孔揭露到溶洞，另在场地北侧裙楼和主楼中部各1个钻孔内揭露到溶洞，溶洞高一般为3.3～21.4m，溶洞顶板厚0.3～5.8m，洞内均充填褐红色黏土，可塑—硬塑状态，含灰岩角砾。在东南部基础外的zk15钻孔，揭露到一个土洞，洞高1.6m，洞底以下6.5m内土质松软，钻具自动下沉。

图2-3-32 东森商业大厦典型地质剖面图

裙楼区复合地基承载力特征值220kPa，素混凝土桩正方形布设间距2.0m，桩长12.0～15.0m；主楼区复合地基承载力特征值360kPa，电梯井处为400 kPa，素混凝土桩正方形布设间距1.2～1.6m，设计桩长6.0～11.0m，施工时均要求桩端落在岩面上。

素混凝土桩采用长螺旋钻孔高压泵送混凝土成桩工艺。在成桩过程中，部分桩位出现涌水、塌孔、串孔等现象。在北部裙楼76＃桩钻孔时，揭穿了岩溶承压水，初喷时水柱高达4.0m；有18根桩在提钻或浇注混凝土后，地下水随钻杆叶片流出、或从桩心桩周渗出；有6根桩桩身塌陷1.1～8.0m，有3处发生2桩串孔现象。

地基处理后采用筏板基础（厚1.2m）。沉降长期观测结果显示，建筑物沉降量最大仅18mm。

（3）龙岗中心医院门急诊综合大楼复合地基工程

该工程位于龙岗河畔岩溶强烈发育区，主楼地上14层（局部8层）、阳光大厅区地上4层，筏板基础厚1.5 m。原拟设2层地下室，经专门抽水试验，查明场地内岩溶地下水丰富，且存在以管道形式连通，为防止基坑开挖时岩溶地下水从坑底涌出、大量抽排地下水导致严重的地面塌陷事故，地下室遂改为1层。场地东北部基底覆盖层最薄仅6.0m，而在西部溶蚀深槽处覆盖层厚度达48.0m（图2-3-33）。采用素混凝土桩复合地基处理，要求桩端落在岩面上（仅溶蚀深槽要求桩长28.5m为限）。经地基处理后，要求地基承载力特征值大于320kPa（阳光大厅区140kPa），沉降小于60mm。

图2-3-33 建设场地基岩面三维图

在抽水试验时，发生了3起地面塌陷；在素混凝土桩成桩过程中，发生了29起地面塌陷、桩身混凝土塌陷或涌出现象。除桩身混凝土塌陷或地面塌陷补灌混凝土外，一般情况下混凝土充盈系数达1.453。

其他部分工程实例见表2-3-39所示。

表2-3-39 龙岗岩溶地区部分刚性桩复合地基工程实例

4.素混凝土桩复合地基的应用探讨

（1）经济合理的覆盖层厚度

在龙岗岩溶地区山前缓坡、中高阶地、台地、丘陵地带，第四系覆盖层物质主要为可塑—硬塑黏性土，厚度一般大于20 m，岩溶不发育或弱发育，建筑物常采用预应力管桩基础，当然也适宜采用刚性桩复合地基。但在邻近地表水体的低洼地、平原、谷地和低阶地地带，第四系覆盖层主要为砂性土和黏土，常分布有软弱土层，厚度一般小于20 m，岩溶中等发育或强烈发育，选用深桩基础还是刚性桩复合地基则应慎重。

上覆土层薄时，若采用嵌岩桩，桩端需全断面落在稳定基岩中，桩长较短，但入岩后常碰到溶洞，处理措施麻烦，施工周期长且费用高。若采用刚性桩复合地基，刚性桩桩长有限，单桩承载力发挥有限，复合地基承载力提高幅度也有限。特别是深圳地区岩溶发育主要集中在基岩浅部，溶洞顶板薄、岩面起伏大，荷载作用下刚性桩还存在自身稳定性问题。那么，第四系覆盖层多厚时，采用刚性桩复合地基技术比采用桩基础更经济合理呢？

陆显超等（2006）在关于《广东省地质灾害预测分区的研究》中认为：在河谷平原及低阶地，第四系覆盖层厚度小于10m时，岩溶强烈发育，工程活动时极易发生地面塌陷；覆盖层厚度10～20m时，岩溶中等发育，工程活动时易发生地面塌陷。因此，可以考虑，覆盖层厚度小于10 m时，地基土稳定性差，不宜采用复合地基；覆盖层厚度10～20 m时，地基土稳定性较好，应通过论证比较后择优选用桩基础或复合地基。

龙岗文化中心A、B、C区覆盖层厚度大于20 m，采用了刚性桩复合地基，而D区覆盖层平均厚度为13.1m，采用了冲孔嵌岩桩。龙岗中心医院门、急诊综合大楼，岩面起伏大，基底下覆盖层平均厚度为16.5m，经3次长达7个月的专题论证，认为刚性桩复合地基具有优势。结合龙岗岩溶地区的已有工程实践，覆盖层厚度大于15.0m时应用刚性桩复合地基技术为经济合理厚度。

（2）刚性桩桩端持力层的选择

刚性桩应选择承载力相对较高的土层作为桩端持力层。龙岗岩溶地区灰岩上覆土层中的冲积及冲洪积相的黏性土、砂土或坡洪积相粉质黏土中上部，均可作为桩端持力层，但淤泥质土、泥炭土、与灰岩接触带的软塑—流塑状粉质黏土或溶槽堆积物，则不能作为桩端持力层。如果覆盖层较薄，基底下局部出现灰岩接触带的软弱土层深厚，桩端则必须落在岩面上。在东森商业大厦、龙岗中心医院门（急）诊综合大楼等复合地基工程中，大部分刚性桩均落在基岩面上。

有人认为，桩端落在基岩面上就不能称为刚性桩复合地基。这种看法并不恰当。龚晓南教授指出：在图2-3-34示意图中，荷载作用下，通过刚性桩基础具有一定厚度的柔性垫层的协调，也可保证桩和桩间土共同承担荷载。在荷载作用下，增强体桩和桩间土共同承担上部结构传来的荷载是复合地基的本质，而不能以是否落在岩面上作为复合地基的判断标准。

图2-3-34 复合地基形成条件示意图

（3）复合地基承载力提高幅度问题

复合地基承载力由增强体单桩承载力和桩间土承载力组成，岩溶地区灰岩上覆土体的天然地基承载力相对较低，经刚性桩复合地基处理后的地基承载力提高幅度有限。目前，龙岗岩溶地区刚性桩复合地基承载力特征值最大为410kPa。

岩溶地区与残积土深厚地区的刚性桩复合地基有较大的差异，比如花岗岩残积土地区，自上而下土质越来越好，地基土天然承载力高，刚性桩复合地基承载力提高幅度大。如位于深圳宝安南路的雅轩居住宅楼，地上29层地下2层，框筒结构，采用刚性桩复合地基处理后地基承载力特征值达550kPa，建筑物沉降量6.84～15.45mm；位于南山区的世纪花园C栋，地上33层地下1层，复合地基承载力特征值大于570kPa，建筑物沉降量小于15mm。

近年来，在广州花都地区广花盆地隐伏型岩溶地区也开始使用刚性桩复合地基技术，如龙珠小区（11～19层），复合地基处理后地基承载力特征值达600kPa，建筑物沉降量仅12.07mm；汇侨新城（地上16～25层地下1层），复合地基处理后地基承载力特征值420～600kPa，建筑物最大沉降量仅6.98mm。但是，与龙岗岩溶地区相比，花都地区岩溶上覆土层土质好，特别是在灰岩面上分布有较深厚的硬塑状灰岩残积土，而龙岗地区缺失灰岩残积土层。

根据龙岗岩溶地区工程实践，经刚性桩复合地基处理后，建议地基承载力特征值宜小于450kPa

在基底以下一般分布有土质相对较软土层，为充分利用地基土的空间承载能力、提高复合地基承载力、节约地基处理投资，可以采用柔性桩处理桩间土，形成以刚性桩为主的刚柔结合的复合地基，在文献中常称为混合桩复合地基和长短桩复合地基。表2-3-39中的个别复合地基工程采用了素混凝土桩与水泥搅拌桩或旋喷桩联合处理。

近年来，在广东地区还应用预应力管桩复合地基技术，已在深圳机场站坪扩建（约6.7×10⁴m²）、东莞世纪城国际公寓（地上26层地下2层）等工程中应用。在龙岗岩溶地区已开始探索使用此种技术。

（4）复合地基沉降控制问题

复合地基沉降计算在复合地基设计中具有很重要的地位，但就目前的认识水平，复合地基沉降计算理论还不成熟，正在发展中。在覆盖层厚度平均较薄但岩面起伏大的场地，即使刚性桩落在基岩面上，也会因地基压缩层厚度不同存在较大的差异沉降。复合地基设计时，必须以沉降控制为目标。

对设有地下室的高层建筑物或重要建筑物，刚性桩复合地基处理后常设计筏板基础，筏板基础调节差异沉降的能力相当强。根据已有沉降观测资料，总沉降量均小于20mm，差异沉降很小，在覆盖层厚度大的部位沉降稍大。因此，基础设计时，尽量考虑采用筏板基础。

在溶蚀深槽发育部位，如果存在“鹰嘴岩”，结构设计时必须考虑特殊处理措施。东森商业大厦东南部电梯井区域外紧邻溶蚀深槽，在东侧南侧基础边筏板基础内增设暗梁，以防荷载作用下鹰嘴岩破坏导致结构损伤。

F. 岩溶地区岩土工程勘察现状

我国的可溶性碳酸盐岩分布面积达3.44 ×10⁶ km ²，占国土面积的1/3以上，其中碳酸盐岩出露面积约91 ×10⁴ km ²，为岩溶的发育提供了根本条件。贵州、云南、广西、湖南、湖北、四川、西藏、新疆、青海、河北、山西、内蒙古等省区均有大面积出露。

1.1.1岩溶岩土工程勘察方法手段

随着社会经济的发展和西部大开发政策的落实，岩溶地区的工程建设项目越来越多，岩溶地区的岩土工程勘察技术和水平也不断地提高。在岩溶地区，岩土工程勘察分析方法及岩溶探测技术，目前常用的方法或手段有：

（1）工程地质钻探：是岩溶区岩土工程勘察中最直接、最可靠的方法手段，也是用得最广泛的勘察方法，对查明岩溶场地岩土工程条件，具有不可替代的地位。

（2）工程地质调查与测绘：包括岩溶地形地貌调查、地层岩性、水文地质调查、测量及试验等内容的野外调查，能够从宏观上把握岩溶发育的分布和特点，并据此可进一步进行工程地质勘探工作。该方法简单，方便实用，能获得直观的野外工程地质资料。主要用于大型工程场地选择，以及公路、边坡等工程。

（3）地球物理勘探：适用于对岩体中复杂的岩溶洞穴进行探测，除了电阻率（电剖面和电测深）法、高密度电法、无线电波透射法、地面地震反射波法、声波透射法、微重力法、射气测量等以外^[1],20世纪80年代以后发展起来的探地雷达GPR（地质雷达）、层析成像（CT）技术等在岩溶工程地质勘察中得到了广泛的应用，尤其是在确定岩溶溶洞、土洞及塌陷等的分布、形态和充填情况时，发挥了很大的作用。在查明大范围的区域岩溶发育和深部岩溶的分布规律方面，地球物理勘探是最理想的方法之一，但探测的准确程度受场地的干扰、技术人员的解译水平等因素影响。

（4）工程地质原位测试技术：主要采用原位标准贯入试验、动力触探试验等测定溶洞和土洞中充填物、岩溶塌陷堆积物的工程地质性质和地基土承载力。该技术在各岩溶地区有较成熟的应用经验，施工简单，成本较低，应用广泛。

（5）插钎：用一定长度钢钎（筋）按一定的间距插入上覆土层，用来查明土层中是否发育有岩溶土洞。例如广西桂林岩溶地区，在地基基坑开挖后，一般采用插钎来进一步查明土层中是否存在土洞或塌陷软弱层，实践证明该法效果显著。该方法还具有施工简单、经济实用的特点。

1.1.2岩溶地基稳定性评价

岩溶地基稳定性的评价，是岩溶地区岩土工程勘察的重要内容，直接关系到地基基础方案的选择确定，目前常用的岩溶稳定性评价方法如下。

1.1.2.1定性评价方法

主要根据已查明的地质条件，对影响溶洞稳定性的各种因素（地质构造、岩层产状、岩性和层厚、洞体形态及埋藏条件、顶板情况、充填情况、地下水等），并结合基底荷载情况，进行分析比较，作出稳定性评价，它是一种经验比拟方法，仅适合一般工程。

1.1.2.2定量评价方法

主要是根据一些公式对溶洞或土洞的稳定性进行分析，目前有以下几种方法[2～7]:

（1）根据溶洞顶板坍塌自行填塞洞体所需厚度进行计算；

（2）根据顶板裂隙分布情况，分别对其进行抗弯、抗剪验算；

（3）根据极限平衡条件，按顶板能抵抗受荷载剪切的厚度计算；

（4）普氏压力拱理论分析法；

（5）坍塌平衡法；

（6）溶洞局部破坏型式稳定性分析法；

（7）有限元数值分析法；

（8）多元逐步回归分析和模糊综合分析法。

总体说来，目前对岩溶地基稳定性的评价，大多是采用《工程地质手册》（ 第四版）^[2]。或《岩土工程手册》^[3]中所推荐的计算方法，或者是依据《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）和《建筑地基基础设计规范》（ GB 50007—2002）中有关规定^[8,9]。由于评价计算方法较单一，由溶洞及土洞对建筑地基所产生的影响的评价分析，往往与实际情况有出入。

目前常用的岩溶地基稳定性评价方法，都是在一定的条件下得到的，具有其自身的特点和适用性，《建筑地基基础设计规范》（GB 50007—2002）或《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2001）所建议的方法，仅仅是根据基础底面以下土层厚度的大小来判别地基的稳定性，而没有考虑以下几个因素对岩溶地基稳定性的影响：下伏溶洞或土洞的规模尺寸及形状、地下水的存在及水位的高低、地基土层的组成、土洞内的充填物等。

1.1.3岩溶地基承载力和沉降

1.1.3.1岩溶地基承载力

岩溶地基承载力的确定和地基沉降验算，是地基基础设计的重要内容。当地基中存在溶洞、土洞或塌陷时，它们对地基承载力和沉降的影响，国内很少进行过系统研究，也没有可供工程实践使用的成熟的计算公式。更多的是关于岩溶桩基础施工的经验报道。

地基中溶洞或土洞的存在，将影响地基的承载能力。其实我们可以通过分析地基中溶洞周围应力状态，在保证溶洞地基稳定的前提下，进行反算求得地基的承载能力。含溶洞岩石地基承载力，除与溶洞跨度、顶板厚度等因素有关外，还与洞顶覆盖层厚度（重量）、地基荷载、基础尺寸大小、岩石的泊松比（侧压力系数）等诸因素有关。

1.1.3.2岩溶地基的沉降变形

在岩溶地基勘察时发现土洞，一般都会进行地基处理，如换填、灌浆等，在进行地基处理后，地基的沉降变形与正常的地基同样考虑，并无特别之处。但有些岩溶地区在岩土工程勘察中没有发现土洞，在建筑物建成后，由于地基中有地下水，且地下水位经常波动，地下水（或地表水）产生的潜蚀作用或崩解作用，往往会形成土洞。起初土洞的规模尺寸不大，若不采取有关处理措施，土洞则会继续扩大，产生地基土体变形，继而引起建筑物开裂。在岩溶地区，有许多建筑物在建成后，由于地下水或地表水的活动，形成土洞继而产生地面变形而引发建筑物墙体开裂，这一点往往被工程技术人员忽略。文献[10]根据弹塑性理论，推导了岩溶地基发育的土洞对地基变形影响的计算公式，并且发现，地下水位的下降，仅仅是由于存在土洞，引起土洞应力状态的改变而产生附加的沉降，就足以导致某些敏感结构建筑（如框架结构）的开裂。

对于已经产生塌陷的岩溶地基的变形计算，文献[11]指出塌陷土层中的应力及沉降不能按常规方法来计算，并利用散体极限平衡条件，推导了单层或多层地基塌陷土层的应力计算公式，并用推导的附加应力来进行塌陷土体的沉降计算。

对于含溶洞岩石地基的沉降变形，一般情况下其变形可忽略不计。

G. 岩溶和土洞的工程地质问题有哪些

1、下伏基岩是可抄溶岩袭；
2、地下水对可溶岩作用形成各种岩溶现象；
3、构造对岩溶发育往往起控制作用；
4、可溶岩上覆松散土体，盖层厚度3-20m易产生土洞；
5、地下水位有升降变化；
6、地形地貌特征是低洼区岩溶更发育。

H. 岩溶地区的主要工程地质问题是什么

主要工程地质问题有三类：渗漏问题；地基稳定性问题；地下洞室稳定和突然涌水、涌泥问回题.
研究意义：岩答溶地区有许多可以利用的有利条件,如地下蕴藏丰富的喀斯特水资源；地下洞穴中富集石油、天然气、砂矿及矿泉资源；各种奇特的地貌现象常是很好的旅游资源；喀斯特洞穴曾是人类祖先的栖居地,蕴藏着宝贵的考古资源.但是,岩溶也带来许多问题,如喀斯特山区耕地少、地表水少,洼地易积水成灾；采矿、地下开挖工程会遇到喀斯特涌水；地面工程建设中会遇到工程地基的地面塌陷、水库漏水和喀斯特气爆水库地震、坝基溶蚀引起溃坝等,这对工农业建设是不利因素.总之,对岩溶地区工程地质研究有利于人们合理开发利用自然资源、尽量保证工程安全等.