[摘要]针对广西部分碳酸盐岩分布区域岩溶发育的复杂特征，结合某变电站区域工程实例，通过现场工程勘察、室内试验及地基处理技术分析研究，提出了岩溶区域较适合采用的地基处理方法及基础方案，对同类工程具有一定的参考价值。
[关键字]岩溶 勘察 试验 地基处理
0引言
随着近年来我国社会的飞速发展和国民经济水平的提高，电力负荷需求大幅增长，因此变电站作为一种配电型建（构）筑物群每年都会大量兴建，而同时伴随着“资源节约型和环境友好型”的逐步落实，变电站站址的选择越来越复杂[1]。变电站的选址不再单纯的考虑地形地质条件较好的场地，因此在复杂的地形地貌条件下建设变电站也日益普遍，由于岩溶区天然地质条件客观复杂性，再加上电力设备的大荷载和贵重性、保证运行稳定性和可靠性要求等特点，在变电站规划建设的前期阶段，特别是勘察设计过程中对复杂地质条件的分析研究也显得尤为重要。
1岩溶作用的形成及形态
水对可溶岩石进行化学溶解，并伴以冲蚀作用及重力崩塌，在地下形成大小不等的空洞，在地表造成各种独特的地貌现象以及特殊的水文现象，上述作用及由此产生的各种现象称为岩溶（喀斯特）[2]。岩溶是可溶性岩石与水相互作用的产物，岩溶作用实质上就是水作为介质对可溶岩层的改造过程，因此岩溶发育必需具备三个条件：⑴岩性条件，即岩石必须是可溶性的岩石；⑵介质条件，即必须有侵蚀能力的和足量的流动水；⑶通道途径，即发育区具有地表水下渗、地下水流动的途径[3]，同时构造条件和气候作用等因素也对岩溶形成和发育有着不同程度的影响。岩溶可以划分为地表岩溶和地下岩溶，一般形态包括峰林谷地、峰丛洼地、溶洞、溶沟、溶槽、裂隙和石芽、漏斗、落水洞、岩溶泉、地下暗河、钟乳石等。岩溶地貌在我国主要分布在贵州、广西、云南等，其中广西是岩溶地貌的典型发育省份之一。
2工程概况
本文研究结合的变电站位于广西壮族自治区西南部，属岩溶低缓丘坡地貌，整体地形为北高南低，西北部起伏稍大，东南侧地形较为平坦，站址范围内地面高程130.76m～135.25m，地形坡度约3°～8°左右，高差约0.3m～4.5m，站址区及附近基岩大面积出露，地表以石芽、落水洞等岩溶形态为主，仅西北侧及西部少部分区域为覆盖层较厚。经现场地质调查测绘，场地内部无地表水系分布，站址区内及周边无大规模不良地质作用分布，仅场地东南侧有小落水洞群分布，地表有耕土覆盖，雨后可见孔径为0.1m～0.3m近似圆孔。
3岩土层分布特征
根据钻孔揭露及现场调查，站址区场地上覆土层主要为第四系冲洪积（Qal+pl）粘土和洞穴堆积层（Qca）粘土，下伏基岩主要为三叠系下统马脚岭组（T1m）灰岩。其中第四系冲洪积粘土包括耕植土①层和粘土②层，洞穴堆积层主要为粘土③层，下伏基岩根据溶蚀分带划分为强溶蚀灰岩④层和弱溶蚀灰岩⑤层。其中粘土③层为局部地段分布地层，其余岩土层为工程区主要岩土层。显然，岩溶集中强烈发育地段主要位于基岩浅部溶蚀带，即强溶蚀灰岩④层，特征如下：灰色、灰白色，中厚层～厚层状，浅部岩溶作用发育，溶孔、溶隙较多，部分钻孔揭露有溶洞分布，多为粘土充填，岩体破碎，岩芯呈碎石状、短柱状为主，少量为柱状及长柱状，岩芯采取率较低，岩质较坚硬，分布全场。下部弱溶蚀灰岩⑤层岩溶作用少量发育，主要表现为溶隙，闭合，多为方解石脉充填，岩体完整性较好，岩芯呈长柱状、柱状，锤击声较清脆。勘察过程中在上、下部基岩内共取了6组岩样进行岩体饱和单轴抗压强度试验，平均值为62.45 MPa，为坚硬岩。
4岩溶发育特征
站址区属岩溶地貌，场地内及附近地表有较多灰岩出露，大部分具较有规律的单斜构造。场地内除发育小落水洞外，未发现有大规模溶洞、岩溶漏斗、地面塌陷等岩溶发育形态，在钻探深度内多个钻孔发现岩溶洞隙，未见有土洞发育。因此场地内岩溶发育的特征主要有岩溶洞隙、溶沟、溶槽、溶蚀裂隙及石芽等，一般规模较小，但局部地段岩溶发育较强烈，溶槽深度达8.0m～10.0m。钻孔揭露基岩岩芯上部较破碎，呈碎块状，采取率低；下部岩芯较完整，多呈柱状、长柱状，采取率大于80%，RQD值大于60%。根据统计结果，在10个钻孔中发现岩溶洞隙，洞隙内被可塑～硬塑粘土填充，洞高0.7～5.8m不等，整个场地内遇洞率为25%，钻孔线溶率为13.54%。
根据现场勘察结果，结合站址区4条剖面的高密度电法勘探分析，得出以下结论：⑴站址区基岩面起伏较大，西北部埋深较深，西南部、东南部、南部埋深较浅；⑵站址区中部及南部岩溶作用发育明显，溶沟（槽）较多，北部、东部局部岩溶较发育；⑶表部强岩溶发育带厚度约3.0m～7.0m。
5岩溶稳定性分析及地基方案
由于场地内岩溶形态的复杂性，尤其是各种土岩组合地基的不均匀性，在强荷载尤其突然动荷载的作用下，易产生顶板下沉甚至塌陷，也会造成不均匀地基的差异沉降，也可能会造成基础之下的岩层沿倾向于软弱结构面的不利滑动，再加上后期场地的施工开挖平整，阻塞了原有的岩溶水力通道，会造成排水不良等新的岩土工程问题，因此应根据岩溶洞隙的位置、发育规模、埋深、顶板厚度及洞侧围岩的稳定性、有无充填物、充填物情况及岩溶洞隙水等进行岩溶稳定性分析。经现场各种实际条件的对比定性分析，结论如下：⑴场地土以粘土②层为主，土层厚度及分布较变化较大，且场地内大面积基岩出露，土层与岩层物理力学性质差异很大，故场地内多处出现土、岩组合的不均匀地基情况，为不均匀地基；⑵站址的中部、东侧、南侧岩溶发育较强烈，钻孔揭露有较多岩溶洞隙，部分洞隙顶板较薄，在外加荷载的作用下，容易发生岩溶塌陷；⑶对于站址内东南侧的小落水洞群，不利工况下具有一定的不稳定性；⑷对于溶沟、溶槽等隐伏型岩溶，基岩面高低起伏较大，易在基础下部形成不均匀地基，因此场地岩溶发育区现有的岩溶形态属中等复杂发育，为欠稳定状态，不宜直接作为持力层，需进行地基处理。
地基方案如下：⑴对于顶板较薄，易产生塌陷处的的基础，宜穿越顶板加深处理；⑵对于站址内东南侧的小落水洞群，不宜直接覆盖填土，清除耕植土①开挖后宜用块石挤密换填，当地下水充盈时以减小地下水压力，消除地基的不均匀性；⑶土岩组合不均匀地基采用换填法处理，即持力层以粘土②为主的土岩地基，建议褥垫层处理，将土中少部分的岩石挖深30cm换填砂层；持力层以强溶蚀灰岩④为主的土岩地基，对于其中的土层，厚度小的部分挖除，厚度大且分布面积小的建议采用地基梁跨越；⑷做好地表截流、防渗及地下水排水工作，减少地表水对岩溶的影响。同时对于局部换填法进行地基处理困难程度较大的地段可采用桩（墩）基础，以较完整基岩即弱溶蚀灰岩⑤层为桩端持力层。依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008） [4]并结合场地岩土层具体特征，提出桩（墩）基设计参数建议值见表1。
参考文献
[1] 王峰峰.对变电站建设用地使用权证办理情况的调查及建议[J].电力技术经济，2009，21（4）：64-68.
[2] 王大纯，张人权，史毅虹等.水文地质学基础[M] 北京：地质出版社，1995.
[3] 蔡杰兴.用热力学原理分析碳酸盐岩岩溶形成的基本条件和规律[J].工程勘察，1991，03：3-4.
[4]中华人民共和国住房和城市建设部.JGJ94-2008 建筑桩基技术规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[关键字]岩溶 勘察 试验 地基处理
0引言
随着近年来我国社会的飞速发展和国民经济水平的提高，电力负荷需求大幅增长，因此变电站作为一种配电型建（构）筑物群每年都会大量兴建，而同时伴随着“资源节约型和环境友好型”的逐步落实，变电站站址的选择越来越复杂[1]。变电站的选址不再单纯的考虑地形地质条件较好的场地，因此在复杂的地形地貌条件下建设变电站也日益普遍，由于岩溶区天然地质条件客观复杂性，再加上电力设备的大荷载和贵重性、保证运行稳定性和可靠性要求等特点，在变电站规划建设的前期阶段，特别是勘察设计过程中对复杂地质条件的分析研究也显得尤为重要。
1岩溶作用的形成及形态
水对可溶岩石进行化学溶解，并伴以冲蚀作用及重力崩塌，在地下形成大小不等的空洞，在地表造成各种独特的地貌现象以及特殊的水文现象，上述作用及由此产生的各种现象称为岩溶（喀斯特）[2]。岩溶是可溶性岩石与水相互作用的产物，岩溶作用实质上就是水作为介质对可溶岩层的改造过程，因此岩溶发育必需具备三个条件：⑴岩性条件，即岩石必须是可溶性的岩石；⑵介质条件，即必须有侵蚀能力的和足量的流动水；⑶通道途径，即发育区具有地表水下渗、地下水流动的途径[3]，同时构造条件和气候作用等因素也对岩溶形成和发育有着不同程度的影响。岩溶可以划分为地表岩溶和地下岩溶，一般形态包括峰林谷地、峰丛洼地、溶洞、溶沟、溶槽、裂隙和石芽、漏斗、落水洞、岩溶泉、地下暗河、钟乳石等。岩溶地貌在我国主要分布在贵州、广西、云南等，其中广西是岩溶地貌的典型发育省份之一。
2工程概况
本文研究结合的变电站位于广西壮族自治区西南部，属岩溶低缓丘坡地貌，整体地形为北高南低，西北部起伏稍大，东南侧地形较为平坦，站址范围内地面高程130.76m～135.25m，地形坡度约3°～8°左右，高差约0.3m～4.5m，站址区及附近基岩大面积出露，地表以石芽、落水洞等岩溶形态为主，仅西北侧及西部少部分区域为覆盖层较厚。经现场地质调查测绘，场地内部无地表水系分布，站址区内及周边无大规模不良地质作用分布，仅场地东南侧有小落水洞群分布，地表有耕土覆盖，雨后可见孔径为0.1m～0.3m近似圆孔。
3岩土层分布特征
根据钻孔揭露及现场调查，站址区场地上覆土层主要为第四系冲洪积（Qal+pl）粘土和洞穴堆积层（Qca）粘土，下伏基岩主要为三叠系下统马脚岭组（T1m）灰岩。其中第四系冲洪积粘土包括耕植土①层和粘土②层，洞穴堆积层主要为粘土③层，下伏基岩根据溶蚀分带划分为强溶蚀灰岩④层和弱溶蚀灰岩⑤层。其中粘土③层为局部地段分布地层，其余岩土层为工程区主要岩土层。显然，岩溶集中强烈发育地段主要位于基岩浅部溶蚀带，即强溶蚀灰岩④层，特征如下：灰色、灰白色，中厚层～厚层状，浅部岩溶作用发育，溶孔、溶隙较多，部分钻孔揭露有溶洞分布，多为粘土充填，岩体破碎，岩芯呈碎石状、短柱状为主，少量为柱状及长柱状，岩芯采取率较低，岩质较坚硬，分布全场。下部弱溶蚀灰岩⑤层岩溶作用少量发育，主要表现为溶隙，闭合，多为方解石脉充填，岩体完整性较好，岩芯呈长柱状、柱状，锤击声较清脆。勘察过程中在上、下部基岩内共取了6组岩样进行岩体饱和单轴抗压强度试验，平均值为62.45 MPa，为坚硬岩。
4岩溶发育特征
站址区属岩溶地貌，场地内及附近地表有较多灰岩出露，大部分具较有规律的单斜构造。场地内除发育小落水洞外，未发现有大规模溶洞、岩溶漏斗、地面塌陷等岩溶发育形态，在钻探深度内多个钻孔发现岩溶洞隙，未见有土洞发育。因此场地内岩溶发育的特征主要有岩溶洞隙、溶沟、溶槽、溶蚀裂隙及石芽等，一般规模较小，但局部地段岩溶发育较强烈，溶槽深度达8.0m～10.0m。钻孔揭露基岩岩芯上部较破碎，呈碎块状，采取率低；下部岩芯较完整，多呈柱状、长柱状，采取率大于80%，RQD值大于60%。根据统计结果，在10个钻孔中发现岩溶洞隙，洞隙内被可塑～硬塑粘土填充，洞高0.7～5.8m不等，整个场地内遇洞率为25%，钻孔线溶率为13.54%。
根据现场勘察结果，结合站址区4条剖面的高密度电法勘探分析，得出以下结论：⑴站址区基岩面起伏较大，西北部埋深较深，西南部、东南部、南部埋深较浅；⑵站址区中部及南部岩溶作用发育明显，溶沟（槽）较多，北部、东部局部岩溶较发育；⑶表部强岩溶发育带厚度约3.0m～7.0m。
5岩溶稳定性分析及地基方案
由于场地内岩溶形态的复杂性，尤其是各种土岩组合地基的不均匀性，在强荷载尤其突然动荷载的作用下，易产生顶板下沉甚至塌陷，也会造成不均匀地基的差异沉降，也可能会造成基础之下的岩层沿倾向于软弱结构面的不利滑动，再加上后期场地的施工开挖平整，阻塞了原有的岩溶水力通道，会造成排水不良等新的岩土工程问题，因此应根据岩溶洞隙的位置、发育规模、埋深、顶板厚度及洞侧围岩的稳定性、有无充填物、充填物情况及岩溶洞隙水等进行岩溶稳定性分析。经现场各种实际条件的对比定性分析，结论如下：⑴场地土以粘土②层为主，土层厚度及分布较变化较大，且场地内大面积基岩出露，土层与岩层物理力学性质差异很大，故场地内多处出现土、岩组合的不均匀地基情况，为不均匀地基；⑵站址的中部、东侧、南侧岩溶发育较强烈，钻孔揭露有较多岩溶洞隙，部分洞隙顶板较薄，在外加荷载的作用下，容易发生岩溶塌陷；⑶对于站址内东南侧的小落水洞群，不利工况下具有一定的不稳定性；⑷对于溶沟、溶槽等隐伏型岩溶，基岩面高低起伏较大，易在基础下部形成不均匀地基，因此场地岩溶发育区现有的岩溶形态属中等复杂发育，为欠稳定状态，不宜直接作为持力层，需进行地基处理。
地基方案如下：⑴对于顶板较薄，易产生塌陷处的的基础，宜穿越顶板加深处理；⑵对于站址内东南侧的小落水洞群，不宜直接覆盖填土，清除耕植土①开挖后宜用块石挤密换填，当地下水充盈时以减小地下水压力，消除地基的不均匀性；⑶土岩组合不均匀地基采用换填法处理，即持力层以粘土②为主的土岩地基，建议褥垫层处理，将土中少部分的岩石挖深30cm换填砂层；持力层以强溶蚀灰岩④为主的土岩地基，对于其中的土层，厚度小的部分挖除，厚度大且分布面积小的建议采用地基梁跨越；⑷做好地表截流、防渗及地下水排水工作，减少地表水对岩溶的影响。同时对于局部换填法进行地基处理困难程度较大的地段可采用桩（墩）基础，以较完整基岩即弱溶蚀灰岩⑤层为桩端持力层。依据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008） [4]并结合场地岩土层具体特征，提出桩（墩）基设计参数建议值见表1。
参考文献
[1] 王峰峰.对变电站建设用地使用权证办理情况的调查及建议[J].电力技术经济，2009，21（4）：64-68.
[2] 王大纯，张人权，史毅虹等.水文地质学基础[M] 北京：地质出版社，1995.
[3] 蔡杰兴.用热力学原理分析碳酸盐岩岩溶形成的基本条件和规律[J].工程勘察，1991，03：3-4.
[4]中华人民共和国住房和城市建设部.JGJ94-2008 建筑桩基技术规范[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.