某巖溶強(qiáng)發(fā)育場地樁基選型因素的探討

楊 武 馬 俊

(武漢正華建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430010)

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某巖溶強(qiáng)發(fā)育場地樁基選型因素的探討

楊 武 馬 俊

(武漢正華建筑設(shè)計(jì)有限公司，湖北 武漢 430010)

結(jié)合某高層住宅的工程概況及地質(zhì)條件，從樁端持力層、巖溶影響、施工等方面，闡述了巖溶強(qiáng)發(fā)育場地樁基選型應(yīng)考慮的因素，有利于為該項(xiàng)目選擇出安全性、適用性以及可實(shí)施性的樁基形式。

樁基礎(chǔ)，巖溶，樁端持力層，承載力

巖溶強(qiáng)化發(fā)育場地的高層建筑樁基設(shè)計(jì)中，基礎(chǔ)的安全性一直是最為重要的。如果在巖溶強(qiáng)發(fā)育場地同時(shí)具有巖層交錯(cuò)、缺失等情況，則需要考慮的因素更為復(fù)雜。 現(xiàn)以某項(xiàng)目為例，對此類場地樁基選型中遇到的問題進(jìn)行分析。

1 工程概況

某項(xiàng)目位于武漢市光谷地區(qū)，1號樓～6號樓均為高層住宅，結(jié)構(gòu)形式為全現(xiàn)澆剪力墻結(jié)構(gòu)。根據(jù)該項(xiàng)目地勘報(bào)告中描述：場地區(qū)域地質(zhì)穩(wěn)定性良好，復(fù)雜程度為二級，地基復(fù)雜程度一級。場區(qū)地層為：表層為新近幾年回填的雜填土，其下分布的土層主要為粘性土和殘積土，基巖主要為泥巖、泥巖粉砂巖、泥灰?guī)r和含碳泥灰?guī)r、硅質(zhì)巖和碳質(zhì)泥巖、灰?guī)r。場地地層分布較為復(fù)雜，且分布不均，巖性復(fù)雜，巖面起伏較大，中風(fēng)化巖層強(qiáng)度差異也較大，基巖的摩阻力及端阻力特征值如表1所示。設(shè)計(jì)±0.00=37.45 m，場地自然地面標(biāo)高31 m～33 m。

2 場地地質(zhì)條件

2.1 巖溶發(fā)育情況

勘察揭露的下伏基巖中泥灰?guī)r及灰?guī)r為可溶性巖層，勘探過程中雖發(fā)現(xiàn)有溶洞、溶槽發(fā)育，但未發(fā)現(xiàn)有開口空洞及溶隙存在，可認(rèn)為在自然狀態(tài)下場地不具有形成大面積塌陷的可能，屬穩(wěn)定場地?？辈爝^程中揭露灰?guī)r鉆孔總數(shù)為61個(gè)，屬巖溶的強(qiáng)發(fā)育場區(qū)。揭露泥灰?guī)r的鉆孔均未發(fā)現(xiàn)有溶洞，巖塊有溶蝕現(xiàn)象，巖溶微發(fā)育。

表1 基巖的摩阻力及端阻力特征值 kPa

2.2 地層分布狀況

各棟主樓下地質(zhì)情況復(fù)雜，有如下特點(diǎn)：

1)各棟主樓兩側(cè)地質(zhì)剖面之間及同一剖面不同孔位之間地層分布差異較大，存在厚度不均，地層缺失等狀況。

鑒于本項(xiàng)目主樓地層情況復(fù)雜，經(jīng)與建設(shè)方及勘察單位協(xié)商，對各棟主樓中部均進(jìn)行補(bǔ)勘，以確定持力層分布狀況。根據(jù)補(bǔ)勘報(bào)告反映，3號樓地質(zhì)條件最為復(fù)雜，其典型剖面圖如圖1所示。

由圖1中巖層分布可見：⑥-1層強(qiáng)風(fēng)化泥巖層頂高程為16 m～22 m;下伏基巖包括⑦-1層強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r、⑦-2層中風(fēng)化泥灰?guī)r、⑧層強(qiáng)風(fēng)化硅質(zhì)巖、⑨-1層碳質(zhì)泥巖、⑨-2層中風(fēng)化碳質(zhì)泥巖及⑩層灰?guī)r；巖性復(fù)雜，巖面起伏較大，中風(fēng)化巖層強(qiáng)度差異也較大，孔位間距6 m～7 m即出現(xiàn)巖層缺失。

正因?yàn)閳龅氐刭|(zhì)條件復(fù)雜，在樁基礎(chǔ)選型之前，我方會(huì)同勘察單位、建設(shè)、監(jiān)理及施工單位對場地地質(zhì)情況進(jìn)行溝通，并對樁基選型考慮的因素進(jìn)行細(xì)致分析。

3 樁基礎(chǔ)選型考慮的因素

3.1 樁端持力層的不均勻性

如前所述各棟主樓下巖性復(fù)雜，巖面起伏較大，雖然部分主樓基底下分布有強(qiáng)度較高的第③層粘土，但局部較薄，下伏地層為相對較弱的第④層粘土和第⑤層紅粘土(均為殘積土)，不適合采用天然地基。因此各棟主樓均需采用樁基礎(chǔ)，在選擇樁基持力層的時(shí)候有如下幾點(diǎn)困難：

1)巖面高差較大帶來的承載力差異。主樓范圍內(nèi)⑥-1層強(qiáng)風(fēng)化泥巖高差在3 m左右，下伏⑦-2層中風(fēng)化泥灰?guī)r巖面高差達(dá)12 m以上，而且最深處(未揭示)覆蓋⑥-2層中風(fēng)化泥巖已達(dá)13.2 m。如采用⑦-2層作為樁端持力層，難以避免巖面較淺與巖面較深處的承載力差異；如果以⑦-2及⑥-2作為樁端持力層，雖然兩者端阻力較為接近，但由于⑥-2中夾雜破碎薄層，對承載力有較大影響，而且兩者分界困難，如果按坡度調(diào)整樁長，將造成樁型不統(tǒng)一，檢測驗(yàn)收困難。

2)相鄰孔位之間巖層缺失。部分勘察孔位間距僅5.8 m，但除⑥-1層強(qiáng)風(fēng)化泥巖外，一孔位下伏基巖為⑦-1層強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r、⑦-2層中風(fēng)化泥灰?guī)r及⑩層灰?guī)r，另一孔位下伏基巖為⑦-1層強(qiáng)風(fēng)化泥灰?guī)r、⑧層強(qiáng)風(fēng)化硅質(zhì)巖、⑨-1層碳質(zhì)泥巖、⑨-2層中風(fēng)化碳質(zhì)泥巖共計(jì)6種巖層而且相互缺失。如果選擇強(qiáng)度較高的⑩層灰?guī)r、⑨-2層中風(fēng)化碳質(zhì)泥巖及⑦-2中風(fēng)化泥灰?guī)r作為樁端持力層，將造成確定樁基承載力、樁長困難，即便采用一樁一孔的施工勘察，工程樁樁長、持力層都可能與試樁差異較大，工程樁施工困難。

3.2 巖溶影響

根據(jù)地勘報(bào)告中所提：⑩層灰?guī)r屬巖溶的強(qiáng)發(fā)育，當(dāng)采用灰?guī)r作為持力層的時(shí)候需進(jìn)行一樁一孔的施工勘察。樁基成孔施工過程中常會(huì)出現(xiàn)因揭穿頂板出現(xiàn)漏漿、卡鉆、掉鉆、埋鉆的困難。

3.3 試樁、工程樁施工問題

1)試樁結(jié)果應(yīng)具有代表性。工程樁的單樁承載力應(yīng)通過試樁確定，施工圖設(shè)計(jì)前應(yīng)進(jìn)行試樁承載力檢測，對于同條件的樁，單項(xiàng)工程不少于3根。由于本工程場地復(fù)雜，各棟工程樁按照同條件要求試樁較為困難。以3號樓為例：如果采用強(qiáng)度較高的⑨-2層中風(fēng)化碳質(zhì)泥巖及⑩層灰?guī)r作為持力層，工程樁樁長、持力層、穿越巖層均為未知，只有進(jìn)行逐樁超前鉆才能確定，再按同條件進(jìn)行試樁。但是在沒有試樁提供承載力之前，工程樁樁數(shù)及樁位均不固定，以孔位地質(zhì)復(fù)雜程度，超前鉆偏出樁身范圍即為無效，顯然此方案無法實(shí)施。

雖然各棟孔位地質(zhì)情況差異較大，但對單棟建筑來說，樁基承載力最好接近，以避免巖層分界區(qū)域差異帶來的布樁困難；同時(shí)按照同條件試樁每種樁型不少于3根要求，每棟樓實(shí)際上的試樁數(shù)量不可能無限制增加。因此需要選取工程樁樁長、持力層明確可控，基礎(chǔ)范圍內(nèi)巖層分布可以基本滿足要求的方案，試樁結(jié)果才能用于工程樁設(shè)計(jì)。

2)工程樁施工應(yīng)具備一定可控性。該項(xiàng)目部分場地巖溶強(qiáng)發(fā)育，設(shè)計(jì)應(yīng)按照“動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、信息化施工”的原則，在施工過程中進(jìn)行必要的補(bǔ)勘、檢測和監(jiān)測，針對具體條件及時(shí)修改設(shè)計(jì)和施工方案。巖溶地區(qū)施工通常會(huì)遇到入巖困難、樁長差異較大等情況，對工期及造價(jià)有一定影響。而本項(xiàng)目中還存在巖層交錯(cuò)的復(fù)雜地質(zhì)條件，如果工程樁難以確定樁長及持力層，將加大工期和成本的不可控因素：一則施工過程中如果工程樁樁長或持力層與試樁嚴(yán)重不符，勢必要增加檢測數(shù)量，在沒有試樁的情況下也存在不滿足設(shè)計(jì)要求的可能；二則對持力層判別、全斷面進(jìn)入持力層深度等影響承載力的關(guān)鍵因素確定困難。

4 結(jié)語

通過以上對地質(zhì)條件、施工工藝及設(shè)計(jì)實(shí)施可能性的分析，在該項(xiàng)目復(fù)雜地質(zhì)情況下的巖溶強(qiáng)發(fā)育場地，通常采用的單棟單一樁型設(shè)計(jì)方式已不適用，需要采用分散地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)、多樁型共同分擔(dān)上部荷載的樁筏基礎(chǔ)形式。為進(jìn)一步確定樁型的安全性及適用性，最終確定了按多種持力層、多樁徑進(jìn)行試樁，再根據(jù)試樁結(jié)果調(diào)整設(shè)計(jì)的方式。目前已開展試樁工作，保證該工程的順利推進(jìn)。

[1] 李炳行，肖尚惠，莫孫慶.巖溶地區(qū)嵌巖樁樁端巖體臨空面穩(wěn)定性初步探討[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2003,22(4):633-635.

[2] 鄭偉國，謝毓才，薛緒標(biāo).巖溶地區(qū)樁基選型淺談[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2011(S2)：404-407.

Inquiry on pile foundation selecting factors of strong karst development field

Yang Wu Ma Jun

(WuhanZhenghuaBuildingDesignCo.,Ltd,Wuhan430010,China)

Combining with the high-rise residential building engineering conditions and geological conditions, starting from aspects of pile-end bearing layer, karst influence and construction, the thesis describes factors needing consideration in pile foundation selection in strong karst development field, which will be good for selecting safe, adaptable and implementable pile foundation forms.

pile foundation, karst, pile-end bearing layer, bearing capacity

1009-6825(2016)27-0070-03

2016-07-13

楊 武(1982- )，男，工程師； 馬 俊(1983- ),男，工程師，國家一級注冊結(jié)構(gòu)工程師

TU473.1

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