濱江巖溶地區(qū)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法

柏競(jìng)

【摘要】廣州濱江地區(qū)長(zhǎng)伴隨巖溶的發(fā)育，特別是灰?guī)r地區(qū)，發(fā)育強(qiáng)烈。本工程溶洞的見(jiàn)洞率90%以上，針對(duì)不同的地質(zhì)情況，采取同的基礎(chǔ)處理方法。本工程整體的溶洞見(jiàn)洞率43%，局部超前鉆揭露的溶洞見(jiàn)洞率90%以上，針對(duì)此種情況，提出了不同基礎(chǔ)處理方法。地質(zhì)情況：從上到下，主要的土層有10～15的雜填土、3～5米的礫石層以及10～15的粘土層灰?guī)r層（巖溶強(qiáng)發(fā)育）。本文主要采用灌注樁，處理方案有2個(gè)，一是鋼套筒跟進(jìn)穿越溶洞法，二是對(duì)于臨近河流的樓棟，溶洞見(jiàn)洞率達(dá)到90%以上的樓棟，先采用地基加固（注漿法，高壓旋噴法），然后采用摩擦樁加筏板的基礎(chǔ)形式。

【關(guān)鍵詞】巖溶地區(qū);灌注樁;基礎(chǔ)形式

廣州濱江地區(qū)伴隨著巖溶的發(fā)育，屬于碳酸鹽溶洞，不僅是重要的組成部分之一，還形成了當(dāng)?shù)刂匾穆糜物L(fēng)景區(qū)。淺層巖溶洞穴充填物較多，深層巖溶充填物較少，通常為流動(dòng)塑性至軟塑性的填充材料處于完全填充，半填充或非填充狀態(tài)，巖溶洞穴容易在構(gòu)造破裂和地下水活躍的部分發(fā)展。地下水多產(chǎn)，甚至存在地下河道和通道，巖石表面起伏并且?guī)r石露頭在較大的高度上，呈現(xiàn)出沒(méi)有連續(xù)性或規(guī)律性的特征，表層巖層通常會(huì)破裂。以上這些都嚴(yán)重影響了樁基的類型，施工質(zhì)量和樁基安全[1]。

1、巖溶地區(qū)樁基的工程特性

在廣東省濱江地區(qū)，樁基操作過(guò)程存在很大困難，并且可能會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的隱藏質(zhì)量問(wèn)題。一些常見(jiàn)的問(wèn)題如下：在打孔（鉆孔）樁操作過(guò)程中，可能會(huì)發(fā)生漏漿、漏水、鉆孔塌陷、鉆頭卡死、鉆頭埋入、鉆頭掉落，鉆孔傾斜的情況。一個(gè)坐墊帽的樁長(zhǎng)差異很大，從幾米到十多米不等質(zhì)調(diào)查中的巖石表面深度與鉆孔（打孔）樁或人工開(kāi)挖樁的深度不一致，超長(zhǎng)的樁可能會(huì)出來(lái)，同時(shí)人工開(kāi)挖樁時(shí)可能會(huì)發(fā)生注水、倒砂、掉入土洞的情況[2]。

目前在巖溶地區(qū)，樁基的類型主要是人工開(kāi)挖樁、鉆孔灌注樁、沖孔灌注樁等方式。從承載特性來(lái)看，嵌巖端承樁是最常見(jiàn)的類型，并且相對(duì)安全。在成功降低地下水的條件下，人工開(kāi)挖樁是最經(jīng)濟(jì)的一種，而與沖孔樁相關(guān)的鉆探是最安全，最可靠的方法。

手動(dòng)開(kāi)挖樁：由于易于確定支護(hù)路線并控制底部的沉降物料，可以很容易地進(jìn)行樁端擴(kuò)大以增加單樁的承載能力，施工時(shí)間短，成本低，因此廣泛使用手動(dòng)挖樁。但是，在操作上仍然存在一些困難，在富含孔隙水的沖積層中，可能會(huì)發(fā)生傾砂，如果涌土和注水，將有可能?chē)?yán)重影響開(kāi)挖和胸壁，其中的巖溶和壓裂水很容易造成洪水泛濫。處于流塑至軟塑狀態(tài)的硅藻土和砂土填充物會(huì)嚴(yán)重影響胸壁的穩(wěn)定性和開(kāi)挖安全性，由于地下水的流動(dòng)性強(qiáng)，在混凝土填充過(guò)程中增加孔中的水量會(huì)導(dǎo)致水灰比變化或砂漿松動(dòng)，從而可能引起樁體松動(dòng)和隔離等問(wèn)題。

鉆孔灌注樁：這種樁具有操作快速、可采用反循環(huán)大口徑法，不受地下水影響以及施工安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。但是在施工中仍然存在問(wèn)題，在薄弱的層中（流動(dòng)塑料中的軟土層到包含大量地下水的軟塑料），很容易發(fā)生孔塌陷、鉆頭卡住，甚至有可能會(huì)掉落，胸墻很難制造，混凝土很容易流失。

沖孔灌注樁：由于沖孔樁的沖擊力大，滲透性強(qiáng)，不受地下水的影響，其長(zhǎng)度和直徑是柔性的。沖孔樁已在巖溶地區(qū)得到廣泛應(yīng)用，但在具體的實(shí)施過(guò)程中存在一定的困難。在薄弱的土壤層中，尤其是在巖溶地區(qū)，很難形成胸壁。沖動(dòng)鏟斗可能卡在溶液通道中，而且液斗和鏟斗易于沿巖石表面傾斜。

2、巖溶地區(qū)樁基檢測(cè)方法分析

巖溶地區(qū)的端承樁能否滿足設(shè)計(jì)要求，主要取決于樁端下基巖的完整性，樁身混凝土的質(zhì)量和樁端下的沉降材料，這些是灌注樁試驗(yàn)的關(guān)鍵[3]。（1）樁端下方的基巖完整性。施工前的一孔一樁預(yù)鉆已經(jīng)進(jìn)行了先期測(cè)試，設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)根據(jù)該報(bào)告確定了設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)。（2）樁身質(zhì)量，由于樁端下的集成硬巖強(qiáng)度大于樁身混凝土的強(qiáng)度，因此只要滿足樁身強(qiáng)度，就可以滿足工程樁的安全性。（3）在樁端下方沉降物料。如果沉降的材料太厚，則不能保證工程樁的安全性。

3、測(cè)試樁身完整性

當(dāng)前，樁完整性的測(cè)試方法是低應(yīng)變，高應(yīng)變，聲波傳輸方法。本文就巖溶地區(qū)的摩擦樁而言，通過(guò)三種測(cè)試方法的比較，聲波傳輸方法具有更多的優(yōu)勢(shì)[4]。

（1）聲波傳播方法可以直接判斷實(shí)際樁長(zhǎng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，通過(guò)測(cè)量樁頂高度和實(shí)際樁長(zhǎng)可以判斷樁端是否達(dá)到預(yù)定深度。盡管低應(yīng)變和高應(yīng)變也可以根據(jù)間接方法獲得真實(shí)的樁長(zhǎng)，但它們都有誤差。例如，根據(jù)假定的波速和混凝土的傳輸時(shí)間來(lái)計(jì)算工程樁長(zhǎng)，假定實(shí)際樁長(zhǎng)已知，則反算混凝土波速。

（2）聲波傳輸法可以逐點(diǎn)測(cè)試樁身混凝土的質(zhì)量，而低應(yīng)變和高應(yīng)變根本無(wú)法做到。聲波傳輸方法可以準(zhǔn)確地定位樁身混凝土的斷層（例如斷裂，土質(zhì)混合），也就是說(shuō)，低應(yīng)變和高應(yīng)變方法可以定性地判斷樁身混凝土質(zhì)量，而聲波傳輸方法可以定量地判斷。特別是對(duì)于可能發(fā)生混土，打樁等現(xiàn)象的打孔灌注樁，聲波傳輸法是判斷其是否滿足設(shè)計(jì)要求的最佳方法。

（3）聲波傳輸法可用于測(cè)試樁身質(zhì)量和樁端下方的沉降物質(zhì)。就打孔灌注樁而言，樁端下方的沉降材料是最常見(jiàn)的問(wèn)題。如果沉降的材料太厚，則在澆注混凝土?xí)r，一方面樁端位于軟基上，另一方面，沉降的材料會(huì)與混凝土混合，這會(huì)導(dǎo)致樁端混凝土的質(zhì)量變差。另外，在巖溶地區(qū)沖孔灌注樁的底部經(jīng)常存在半巖石現(xiàn)象。一側(cè)的碎石較弱或土壤與混凝土的摻混會(huì)導(dǎo)致樁端混凝土的質(zhì)量下降。

4、濱江巖溶地區(qū)的地基處理方法

針對(duì)于廣東省濱江巖溶地區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)，本文采用灌注樁，處理方式有兩個(gè)。一是直接采用鋼套筒跟進(jìn)穿越溶洞法。另一種方法是先采用地基加固，利用注漿設(shè)備，使水泥漿液或其他的混合漿液注入巖體中的裂縫中，從而使之形成一個(gè)完整的整體。同時(shí)注漿法加固了原本不穩(wěn)固的地基，阻礙了地下水通道，方法簡(jiǎn)單且成本低。進(jìn)而采用摩擦樁加筏板的方式，樁徑較小，約為600mm左右，可以形成質(zhì)量良好、剛度性以及整體性優(yōu)良的塊體基礎(chǔ);樁筏整體性好，剛度大，調(diào)整不均勻沉降能力強(qiáng)，同時(shí)筏板下樁均勻布置，容錯(cuò)率高，即使個(gè)別樁因?yàn)榕R空面或其他原因?qū)е鲁休d力不足，周?chē)渌麡犊梢苑謸?dān)其部分荷載。

結(jié)語(yǔ)：

濱江巖溶地區(qū)的溶洞的見(jiàn)洞率90%以上，端承樁能否滿足設(shè)計(jì)要求，主要取決于樁端下方的基巖完整性，樁身的質(zhì)量以及樁端下方的沉降物，這是巖溶地區(qū)嵌巖端承樁試驗(yàn)的重點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳滿，李銳楓，朱海春.廣東省巖溶區(qū)橋梁樁基設(shè)計(jì)[J].交通世界（建養(yǎng)機(jī)械），2018，000（011）：94-95.

[2]楊劍榮.巖溶地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及施工探討[J].冶金叢刊，2019，004（010）：192-193.