巖溶發(fā)育地區(qū)基礎(chǔ)選型實例分析

【摘要】高層建筑的單柱荷載大，在巖溶發(fā)育的不良工程地質(zhì)情況下進行高層建筑基礎(chǔ)設(shè)計時，須在詳細勘察的基礎(chǔ)上結(jié)合相應(yīng)的地基處理，必要時應(yīng)進行施工勘察，準確確定樁端持力層的穩(wěn)定性，同時還應(yīng)充分發(fā)揮基底土層與筏板的共同作用，以確保建筑物的正常使用。文章根據(jù)某項目2#樓樁基施工過程中，由于巖溶發(fā)育導(dǎo)致原設(shè)計方案中的人工挖孔樁無法施工，但大部分人工挖孔樁已經(jīng)成孔，在不增加投資的前提下，把已經(jīng)成孔的樁做成CFG增強體，承載力不足部分再增加CFG小樁，與原有的樁基連成整片形成地下室底板標高所在土層的CFG樁地基加強，文中詳細介紹了該基礎(chǔ)選型及設(shè)計過程，可供同類工程設(shè)計人員參考。

【關(guān)鍵詞】巖溶；發(fā)育；高層建筑；基礎(chǔ)選型；基礎(chǔ)設(shè)計

1、工程概況

南寧市良慶區(qū)保障房項目位于南寧市玉洞大道北面，由中房集團南寧房地產(chǎn)開發(fā)公司興建，主要建筑包含9棟高層住宅樓（1#～9#樓，30F～34F），設(shè)一層地下室，1所幼兒園教學(xué)樓（3F），總用地面積約50271.48m2，抗震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計地震分組為第一組，設(shè)計基本地震加速度值為0.10g，地基基礎(chǔ)設(shè)計等級為甲級。限于篇幅所限，本文僅對該項目2#樓基礎(chǔ)選型及設(shè)計進行探討。

2、場地工程地質(zhì)情況及評價

2.1地層情況

根據(jù)2#樓施工勘察報告，場地各巖土層分布及特征自上而下分述如下：

（1）黏土③2：褐黃色，可塑～軟塑，殘積成因。無搖震反應(yīng)，刀切面較光滑，干強度較高，韌性高。含少許鐵錳質(zhì)。場地廣泛分布。屬高壓縮性土。

（2）灰?guī)r⑤：灰色，堅硬，厚層狀構(gòu)造，有少量風(fēng)化裂隙，巖體較完整，巖芯長柱～短柱狀，巖芯采取率較高，巖石質(zhì)量指標RQD好。屬堅硬巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅲ級。承載力特征值fa為8000kPa。

（3）灰?guī)r⑤1：灰白色，中厚層狀構(gòu)造，風(fēng)化裂隙發(fā)育，巖體被切割成塊狀，巖芯多呈碎塊狀，巖芯采取率低，巖石質(zhì)量指標RQD差。屬較硬巖。巖體基本質(zhì)量等級屬Ⅳ類。承載力特征值fa為5000kPa。

2.2巖溶發(fā)育特征

根據(jù)2#樓施工勘察報告，巖溶發(fā)育特征如下：

（1）土洞和地面塌陷：鉆探中未發(fā)現(xiàn)有土洞、地面塌陷跡象。

（2）溶洞與溶隙：本次鉆探287個鉆孔中有64個鉆孔遇到有溶洞，遇洞率為22.3%，線巖溶率為7.04%，按《廣西巖土工程勘察規(guī)范》11.1.3劃分巖溶發(fā)育等級為：巖溶中等發(fā)育，巖溶形態(tài)主要為溶洞、裂隙，在鉆探深度內(nèi)共遇到溶洞136個，洞高0.10～8.10m，平均1.54m。溶洞已被黏性土和碎石充填。

（3）巖面溝槽發(fā)育：根據(jù)鉆探資料，場地巖面變化較大，形成了較明顯的溶溝、溶槽和裂隙，在挖孔樁中表現(xiàn)為半邊巖、半邊土以及巖土混合層，單個樁孔內(nèi)巖面高差最大達到10.6m。

2.3巖溶評價

溶洞在天然狀態(tài)下是穩(wěn)定的，若上部增加建筑物基礎(chǔ)荷載，應(yīng)重新評定溶洞的穩(wěn)定性。以石灰?guī)r為樁基持力層時，地基的穩(wěn)定性取決于洞頂板石灰?guī)r的厚度、巖石的完整性、洞體形態(tài)及樁端壓力等因素。根據(jù)相關(guān)規(guī)范及設(shè)計要求，本建筑物采用樁基礎(chǔ)，要求樁端以下3d且不少于5m為完整石灰?guī)r。

參照上述要求，本次勘察64個鉆孔遇到的溶洞頂板厚度除165#鉆孔外均小于5m，溶洞頂板厚度不滿足持力層要求，屬不穩(wěn)定地基。因此，施工時應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求，對于未滿足厚度的溶洞頂板應(yīng)予清除，或穿越溶洞到達穩(wěn)定巖層。

本次場地未發(fā)現(xiàn)有土洞和地面塌陷現(xiàn)象，鉆探揭露有地下水，存在土洞和地面塌陷發(fā)育的條件。如大量抽排巖溶裂隙水，很可能誘發(fā)土洞的形成和地面塌陷等不良地質(zhì)作用?；邮┕r，對需抽取巖溶裂隙水的，不宜集中大量抽排，同時應(yīng)加強對周邊地面和建筑物進行監(jiān)測，以便及時發(fā)現(xiàn)及時處理。

3、基礎(chǔ)選型

根據(jù)勘察報告并結(jié)合設(shè)計經(jīng)驗，考慮人工挖孔樁可擴底以充分利用樁身承載力，工程造價較低，樁底清渣干凈，施工現(xiàn)場污染較小，故選擇人工挖孔樁樁型。但是在人工挖孔樁施工過程中，發(fā)現(xiàn)半邊巖半邊土、夾層等土質(zhì)現(xiàn)象，進行超前鉆施工勘察后，發(fā)現(xiàn)大部分樁孔存在3～13m左右的不完整巖層，有大量溶洞發(fā)育現(xiàn)象，與原巖土工程詳細勘察報告存在很大差異，導(dǎo)致人工挖孔樁無法繼續(xù)施工。

在大部分人工挖孔樁已經(jīng)成孔的前提下，為了不增加投資，經(jīng)施工勘察并會同各相關(guān)單位研究論證后，考慮將原有的樁基形式改變?yōu)镃FG樁地基處理形式，保留原有人工挖孔樁已成型的孔并以現(xiàn)有樁底作為持力層，在現(xiàn)有樁基礎(chǔ)間再行補充樁基，與原有的樁基連成整片形成地下室底板標高所在土層的CFG樁地基加強。將原有的樁基承臺改為筏板基礎(chǔ)，以筏板基礎(chǔ)落于CFG樁加強后的土層。

2#樓區(qū)段原有人工挖孔樁樁徑為φ800與φ1200兩種，增設(shè)長螺旋CFG樁樁徑為φ500，樁端持力層為灰?guī)r⑤，CFG樁有效樁長以施工勘察報告為準，且最小有效樁長不小于10m。承載力要求如下：

（1）人工挖孔樁增強體，φ1200樁徑的單樁承載力設(shè)計值1500KN，φ800樁徑的單樁承載力設(shè)計值750KN。

（2）CFG樁增強體，單樁承載力設(shè)計值1050KN。

（3）人工挖孔樁增強體與CFG樁增強體，復(fù)合地基承載力特征值不低于500KPa。

3.1樁基設(shè)計

場地大部分地段石灰?guī)r埋藏較深，承載力高，可作為基礎(chǔ)持力層。考慮采用CFG樁地基處理，利用現(xiàn)有的樁孔澆筑素砼作為復(fù)合地基增強體（CFG樁），經(jīng)設(shè)計驗算后再視情況增加樁數(shù)量，以灰?guī)r⑤作為CFG樁樁端持力層，基礎(chǔ)采用整體筏板基礎(chǔ)。根據(jù)施工勘察報告，CFG樁設(shè)計參數(shù)詳見表1。經(jīng)復(fù)合地基承載力驗算，均滿足設(shè)計要求。

樁體材料：人工挖孔樁增強體的混凝土強度等級為 C30，CFG樁的混凝土強度等級為 C25。CFG樁和基礎(chǔ)底面之間設(shè)褥墊層，褥墊層采用級配良好的沙石，最大粒徑不宜大于30mm，夯填度不大于0.9，墊層厚度，500直徑樁下250mm，1200直徑及800直徑樁下500mm，褥墊層每側(cè)寬出基礎(chǔ)外輪廓 500mm。

3.2樁基檢測

工程樁施工完成后應(yīng)對工程樁進行質(zhì)量檢驗，檢驗項目包含樁身完整性檢測、單樁承載力檢測及復(fù)合地基承載力檢測。

樁身完整性檢測采用聲波透射法或動測法進行，檢測數(shù)量不得少于總樁數(shù)的10%，且不得少于10根。

單樁承載力檢測采用靜載法進行，要求CFG樁單樁承載力設(shè)計值不小于1050KN，φ1200樁徑的單樁承載力設(shè)計值不小于1500KN，φ800樁徑的單樁承載力設(shè)計值不小于750KN。檢測數(shù)量可通過抽查進行，不得少于總樁數(shù)的1%，且不得少于3根。

復(fù)合地基承載力檢測采用靜載法進行，要求處理后的復(fù)合地基承載力特征值不小于500 KPa，對樁間土（粉質(zhì)黏土層）進行地基承載力檢測，要求承載力特征值不小于150KPa。每個單體工程的復(fù)合地基靜載試驗的試驗數(shù)量不少于3點。

3.3基礎(chǔ)型式

本工程基礎(chǔ)形式采用筏板基礎(chǔ)與獨立柱基，混凝土強度等級為 C40，筏板厚1800mm，用原有人工挖孔樁作為復(fù)合地基處理增強體，并增設(shè)長螺旋CFG樁進行地基處理，處理過后地基承載力fak=500kpa。

基礎(chǔ)平面布置見圖3，圖中筏板（FB1）的通長鋼筋未標注，配筋均為雙層雙向 25@150通長布置，原位標注為局部附加短筋。除注明外，圖中筏板附加短筋均為局部附加底筋，附加短筋中注明（頂），表示該短筋為筏板上部附加短筋，局部附加短筋與原有筏板鋼筋交錯布置。筏板鋼筋上下兩層之間應(yīng)設(shè)支撐鋼筋 16，間距@1500，梅花形布置。

結(jié)語：

本工程場地條件較為復(fù)雜，溶洞發(fā)育，在人工挖孔樁施工過程中，發(fā)現(xiàn)半邊巖半邊土、夾層等現(xiàn)象，導(dǎo)致人工挖孔樁無法繼續(xù)施工，但大部分人工挖孔樁已經(jīng)成孔，在不增加投資的前提下，把已經(jīng)成孔的樁做成CFG增強體，承載力不足部分再增加CFG小樁，在施工進度及工程造價上取得了良好的效果?？偨Y(jié)經(jīng)驗如下：基巖埋藏淺的場地，在滿足承載力及穩(wěn)定性的前提下，宜優(yōu)先采用天然地基淺基礎(chǔ)，其次選用復(fù)合地基或樁筏基礎(chǔ)，充分發(fā)揮樁間土與筏板的共同作用。

參考文獻：

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