中铁四院集团南宁勘察设计院有限公司
摘要：我国西南地区广泛分布碳酸盐岩地层，溶洞、岩溶裂隙带及土洞等隐蔽型岩溶现象较发育，是引发地面塌陷的主要因素之一，直接影响铁路路基的设计、施工及运营安全。为有效解决岩溶地区地基的稳定性，需要采取科学、合理的加固措施。本文针对岩溶发育的特点及岩溶地基稳定性影响因素，对岩溶地基加固的原理及方法进行分析。
关键词：岩溶地基；加固；原理；方法
在铁路建设蓬勃发展的今天，铁路设计的安全性尤为显得重要，尤其在岩溶发育地区，如何合理地选择铁路地基加固处理方法往往是铁路设计的重难点。笔者认为在充分利用地质勘察成果的基础上，了解岩溶发育特点及机理，才能正确预测其发展趋势，以此确定地层的稳定条件，从而针对性地采取地基加固方法，增强岩溶地基的稳定性。
1、岩溶发育特点
（1）形成条件
各种岩溶形态发育的先决条件是具备可溶性的石灰岩、白云岩等碳酸盐岩地层，其次是具备频繁活动的地下水，再者是地层中具备原生解理裂隙、断层裂隙或风化节理裂隙。
岩溶发育机理为：在地质条件长期演变的过程中，裂隙发育的可溶岩地层在地下水频繁活动的过程中，裂隙附近地层中的可溶性物质碳酸钙不断被溶于水中并随地下水沿原裂隙带离，裂隙逐渐被扩大，形成溶隙、溶腔等小型岩溶形态，在此过程中，裂隙亦在不断向周边发展，逐渐在局部形成溶蚀裂隙带，岩石被溶蚀裂隙切割成数个小岩块，最终形成溶洞、溶槽、溶厅等大型岩溶形态。同时，在岩石与上覆土层的接触面，由于地下水的频繁升降活动，在接触面形成真空吸蚀环境，土层中的细颗粒逐渐被地下水经土体裂隙带离至岩石中的溶隙、溶洞、溶槽等岩溶通道中，土层中裂隙逐步扩大，最终失稳坍塌形成土洞，并随着时间的推移，土洞不断扩大，最终顶板土层失去支撑，坍塌后引发地面塌陷。
（2）发育特点
因不同地区甚至同一地区不同地点的地层、地下水条件都存在差异，根据岩溶发育机理，岩溶发育在空间上、强度上具有不确定性及不均匀性的特点，在地表及地下的表现形态也不同。
对于特殊地段，岩溶发育具有一定的线性规律，如断层裂隙带地段的岩溶形态往往呈水平、倾斜或垂直带状分布。
2、岩溶地基稳定性影响因素及加固原理
根据岩溶发育的机理，影响岩溶地基稳定性的主要因素为岩溶发育程度、地下水活动程度、溶蚀顶板的厚度及完整程度、上覆土层的厚度。岩溶发育强烈、地下水升降活动频繁、溶蚀顶板厚度小且岩体破碎、上覆土层厚度小的地带是不稳定的，极易形成岩溶塌陷，反之则不易形成岩溶塌陷。
此外，在铁路工程建设过程中，周边生产、生活等活动也会对岩溶地基的稳定性产生影响，尤其在铁路线路附近频繁抽取地下水极易引起岩土接触面处水位的急剧升级，真空吸蚀强度增大，从而快速引发岩溶塌陷现象，且发生频率高、范围广，对铁路建设的影响极大。
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由以上分析可知，岩溶地基加固处理的原理是通过工程措施堵塞岩溶通道，进而阻断地下水的活动，防止岩溶塌陷的发生，并以保证地基的稳定性为原则。
3、加固处理方法的选用分析
根据岩溶发育特点、稳定性影响因素分析及岩溶地基加固处理原理，可采用揭开回填、注浆、桩板结构跨越等方法进行岩溶地基加固处理，各方法的适用条件分析如下。
（1）揭开回填法
当上覆土层厚度小、溶洞顶板薄时，可采用揭开回填法，指揭开溶洞顶板及上覆土层后回填满足强度要求的粗颗粒材料的处理方法。当溶洞中无充填物，直接回填；当溶洞中充填物厚度小于2.0m时清除充填物后回填，厚度大于2.0m时可对充填物进行水泥搅拌桩处理、片石挤淤法处理或注浆处理后回填剩余空间。
（2）注浆法
当上覆土层厚度大时，岩溶发育程度中等且历史上岩溶塌陷发生频率不高的地段，一般采用注浆法，指对岩土体进行钻孔后作注浆处理，采用水泥浆封闭岩石裂隙通道，阻断地下水流通，以达到控制岩溶塌陷发生条件，防止塌陷发生的目的。注浆宜采用“探灌结合”的分序施工方法，根据塌陷预测等级合理布置注浆孔，注浆孔间距可根据浆液扩散半径计算确定，一般采用5.0～7.0m，在岩石段的处理深度不宜小于5.0m。注浆顺序宜先外围后中间，先形成帷幕，防止注浆过程中水泥浆的大量流失影响注浆效果。
（3）桩板结构跨越法
当上覆土层厚度大时，岩溶发育程度强烈且历史上岩溶塌陷发生频率较高的地段不宜采用注浆法，宜采用桩板结构跨越，顾名思义，指以钢筋混凝土桩+板的结构物作为路基基础，桩基底部一定深度范围内为稳定的地层。
历史上岩溶塌陷发生频率较高的地段往往地下岩溶通道极为发育，且周边一般为城镇，有大型抽水井，采用注浆法可能出现“灌不满”或“漏灌、假满”的现象，注浆效果较差。如某车站路基经多次注浆后仍偶尔发生岩溶塌陷，至今仍在严密监控，后经加密勘探、周边调查，发现该地段岩溶强烈发育，很多呈串珠状分布，岩溶通道极其发育，注浆过程中不能保证每条裂隙注满水泥浆，且周边的一座工厂内有一个大口径深水井，供工厂内生产及生活用水，间接诱发了岩溶塌陷。
相比注浆法，采用桩基托梁法虽然不能从根本上解决岩溶塌陷的问题，但利用结构物保证了铁路运营的安全，效果较好。
总之，在铁路工程建设过程中，应以适用、实用为出发点，以保证地基的稳定性为原则，并结合工程经验，合理选择岩溶地基的加固处理方法。
4、结语：
本文通过岩溶发育的特点及机理，分析了岩溶地基稳定性的影响因素，在此基础上得出了岩溶地基加固处理的原理，并对加固处理的方法进行了具体分析。
参考文献：
[1]吴洪群，王艳明，李捷.综合检测技术在岩溶地基注浆质量评定中的应用[J].国防交通工程与技术，2014，03：77-80.
[2]曾永红，丁兆锋，李楚根.确定高速铁路高填方软土及岩溶地基加固方案[J].铁道工程学报，2016，02：25-27+63.
论文作者:罗鑫
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/27
标签：岩溶论文; 地基论文; 裂隙论文; 注浆论文; 地下水论文; 厚度论文; 溶洞论文; 《基层建设》2016年10期论文;