一种浅埋型岩溶地区岩溶地面塌陷的充填方法

摘要

本发明公开了一种用于岩溶区浅埋溶洞地面塌陷的充填治理方法。该方法根据勘察找出的浅埋溶洞分布和发育情况，设计开挖覆土坡度，开挖后向溶洞充填砾石至洞口，填充的砾石直径200mm～800mm，然后，在坡面铺设土工布至地面并向外延伸长度不小于1.5倍的坑深，铺设完成后，自洞口填充级配砾石至地面并分层夯实，在回填砾石的表层铺设营养土并种植植被。避免了传统充填方法的弊端，既保证了防塌陷、导水治理效果，又有一定的耐久性。工程实践证明本发明的充填方法具有较好实用性，可用于岩溶地面塌陷的治理。本发明对环境保护具有较好效果，且材料易得、成本低廉。

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩溶地面塌陷的充填方法，特别是浅埋型岩溶地区地面塌陷坑的环保型充填处理方法，属于地基处理技术领域。

技术背景

岩溶地面塌陷是指在岩溶地区，下部可溶岩层中的溶洞或上覆土层中的土洞，顶板失稳产生塌落或沉陷的统称。自20世纪50年代以来，由于工程活动的快速发展，岩溶塌陷地质灾害也日趋频繁。特别是近10年来我国城镇化建设进程加快，对岩溶区水资源和土地资源的开发利用日益增强，岩溶地面塌陷发生的频率、强度和危害也越来越大。因此，岩溶地面塌陷的治理问题一直是岩溶地区工程建设需要面对和解决的重要问题之一。浅埋型岩溶区地面塌陷是经常出现的岩溶塌陷问题，现有技术对浅埋型岩溶区地面塌陷治理，一般采用素土、灰土、砂砾、碎石、混凝土材料充填法处理，但是都存在不足。其中素土、灰土的自稳定性差，容易造成二次塌陷，只能作为辅助充填材料；混凝土充填效果好，但制造过程存在高能耗、高排放、高污染的问题，而且混凝土填充物改变了陷坑处地下水的流通路径，造成其他处水位上涨，又形成新的塌陷；砂砾、碎石等材料易于获取，充填效果较好，但是存在由于材料砾径和级配选择不当，导致细颗粒或土层被冲刷造成二次塌陷问题，目前，在充填砾石级配设计方面尚无指导依据，也未见岩溶地面塌陷充填法的文献报道。为此，寻找一种既能保证回填材料结构稳定，又能防治渗水冲刷的有效充填施工方法，成为地基处理领域共同关注的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种浅埋型岩溶地区岩溶地面塌陷的充填方法，解决了目前常用的岩溶填充治理方法中，由于填充料问题导致的地下水通道堵塞或侧壁冲刷导致继续塌陷的技术问题。

本发明解决其技术问题采取的技术方案是这样的。一种浅埋型岩溶地区岩溶地面塌陷的充填方法，包括以下步骤：

（1）充填砾石的选择

选择未风化的非可溶类岩砾、石块，去除片状砾石，充填材料先选取试样进行室内抗硫酸盐侵蚀试验，且经过硫酸盐侵蚀后其质量减损比不能超过12%；

（2）充填级配砾石的级配设计

充填砾石应满足以下级配要求：

最大粒径不超过800mm，粒径均匀分布于200mm~500mm的砾石占比不小于50%，粒径小于等于50mm的砾石占比不超过10%；

（3）充填施工过程

第一步：查明岩溶土洞的分布和规模，并设计开挖放坡坡率；

第二步：将岩溶塌陷处按放坡坡率画出开挖范围，分级放坡开挖，直至土岩交界面，并保证基岩中的溶洞入口形状为椭圆形，最大直径尺寸为800～1200mm；

第三步：向溶洞中充填粒径为200mm~800mm的大块砾石，回填至砾石的顶面略高于土岩交界面；

第四步：在开挖的斜坡上铺设防渗土工布，要求土工布铺至坡顶并有一定距离的外延，外延距离不小于土层厚度的1.5～2.0倍，且不小于5.0m；土工布接缝采用热焊连接。

第五步：充填满足级配设计要求的石料，分层厚度400mm～600mm回填，并采用平板夯实器夯实，夯实时自中间向四周方向呈圆形夯实，回填至坡顶设计高程；

第六步： 回填土顶面砌筑200mm～300mm厚浆砌鹅卵石防护，砂浆强度为M15，厚度为200mm。

第七步：浆砌鹅卵石层以上充填第二步中的开挖弃土，直至原始地面，表层铺设营养土200～300mm，并种植适合当地环境的绿色植被。

本发明的基本原理为：

1、砾石级配要求是参照按反滤层原理并依据工程经验总结得出的；

2、溶洞中充填大块砾石，之后再充填中小粒径砾石的原理为：岩溶地

面塌陷机理分析表明，在地下水作用下，溶洞不断扩大并击穿溶洞顶板进而在第四系土层中形成土洞，土洞继续扩大到达地面就形成塌陷。在这个过程中，第四系覆盖层的土颗粒之所以能被水流带走是因为溶洞与基岩存在的径流通道相通的结果，因此为防止小粒径的砾石被水带入溶洞中的径流通道而形成二次地面塌陷，故而有此设计。

3、土工布的设置是为了避免或减少环境中的水进入溶洞，防止陷坑周

围的土被水流带入已治理好的陷坑和溶洞，造成溶洞二次坍塌或过水通道堵塞；

4、浆砌鹅卵石层是为了防止上层充填土发生潜蚀作用。

本发明取得的有益效果是：

本发明用于浅埋型岩溶土洞的治理，通过在充填砾石选择、充填砾石级配设计、充填施工工法等方面提出具体要求，使得充填法设计更合理准确，更易达成治理目标，避免了传统大概估计做法的弊端，既保证了治理效果，又有一定的耐久性。充填材料不选用混凝土，可减少水泥造成环境污染以及对周围环境的不利影响，对环境保护具有积极意义，材料易得，工程成本较低。

附图说明

图1是本发明的充填法示意图。

图中标号代表的含义是：

1、植被 2、回填土 3、鹅卵石砌层 4、第四系覆盖层 5、级配碎石 6、土工布 7、基岩。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明。

实施例

中国广西某岩溶区治理项目，场地为典型的岩溶地貌，场地溶蚀侵蚀形成的凹槽，凹槽之间有突出分布的石牙，场地分布有溶蚀洼地，局部表层覆盖红粘土。由于场地基岩岩溶发育，对于项目的建（构）筑物都采用了桩基础进行处理，但是厂区绿化区范围内，为了防止进一步塌陷，需对岩溶采取处理措施，使用本发明的方法进行充填处理。

利用本发明的岩溶塌陷充填工序为：

第一步：查明岩溶土洞的分布范围和规模，并设计开挖放坡坡率为1:1。

第二步：在岩溶塌陷处按放坡坡率划出开挖范围，采用小型挖掘机按1:1的坡比，分级放坡开挖，开挖深度3.5米至土岩交界面，开挖基岩中的溶洞入口为近似圆形，最大直径尺寸为1000mm；

第三步：向溶洞中均匀充填200mm～800mm的卵石，粒径均匀分布为：500mm～800mm所占比例25%，200mm~500mm的砾石占比例68%；大于粒径小于等于50mm的砾石占比7%。使填充碎石呈锥形分布与溶洞内，并适当压实填充至溶洞孔口。

第四步：在开挖的坡体上铺设土工布，土工布铺设至开挖坡顶以上延伸5.3m，如图1中标号6所示。土工布接缝采用热焊连接。

第五步：将级配碎石分层回填，每层回填厚度500mm，并采用平板夯实器夯实。夯实时按从中间向四面的方向进行。级配碎石回填至高于坡顶300mm，并将其断面堆填成为梯形。

第六步： 顶面采用浆砌鹅卵石防护，砂浆强度为M15，厚度为200mm。如图1中标号3所示。

第七步：在鹅卵石顶部回填素土，并采用平板夯实器夯实。回填土顶部覆盖200mm厚营养土并喷薄绿化植被，如图1中标号1。

通过上述处理，较好的解决了岩溶区溶洞的处理和环境绿化相协调的问题，取得很好的效果。