芻議建筑工程巖溶地基處理技術

李平

（云南省第二建筑工程公司，云南 昆明650203）

前言

巖溶是由石灰巖，泥灰巖等可溶性巖石長期受水的化學溶蝕和機械作用而形成的。基巖內有溶洞存在，在附加荷載或振動作用下，會使地基變形塌陷，建筑物倒坍，當其上履蓋土層時，由于土層厚度不均，往往導致地基產生不均勻沉降，影響建筑物的使用。目前國內外對于建設在巖溶地區的高層、住宅等民用建筑的地基處理已有一定的成熟的經驗。如大直徑嵌巖樁基礎方案就是多數設計部門設計高層建筑時的首選基礎方案，而對于與工程質量、工程造價、工程進度等密切相關的工業建筑巖溶地基處理還需進一步的討論和研究。巖溶地基的處理方法有很多，如挖填或填充、跨越、灌注或支承、壓漿處理流動水、排導等，這些都是一些很常規的處理方法。

1 工程概況

1.1 工程概況

某工程占地面積大，約為33000m2；主要建筑物為鋁板帶箔工程壓延車間，熔鑄車間，為多跨(5跨)單層裝配式廠房，最大跨度24m；車間內有對沉降敏感的重型設備；有多臺吊車，最大吊車噸位為50t；邊柱柱距6m，中柱抽柱，柱距12m，柱底內力大；車間內還分布著許多小型設備基礎，以及輔助設施，如通風機室、變壓器室、過濾間、電控室、高壓配電室、辦公室等等。

1.2 建筑場地的地質特征

1.2.1 地質情況

自上而下為

(1)素填土：主要成份為粉質粘土，夾少量礫砂、卵石，土質均勻性較差，厚度約0．3～4．5m。

(2)粉質粘土：濕～很濕，可塑，局部呈硬塑狀，分布于場地的西南面，層厚約1．2～2．5m。地基承載力建議值為60-120kPa。

(3)中粗砂：含5%～8%的卵石，稍密，濕，厚度約0．9～2．4m。

(4)卵石層：主要成份為砂巖及石英巖，層厚為1．3～3．4m。(此層在第一期的勘察報告中為6．5～10．2m，呈厚層狀，與實際情況嚴重不符，地基承載力為350kPa)。

(5)礫砂、中粗砂粉土或粉質粘土：殘積層，淺黃色，稍密或軟塑～可塑，局部流塑狀，濕，壓縮性高，厚度一般為0．3～8m，局部呈巨厚層出現(厚度達9．8～19．6m)。

(6)灰巖：灰色、深灰色，含較多的碳質物，巖質較堅硬，局部為泥灰巖，局部裂隙發育，溶洞發育，洞內多見粉質粘土及砂礫充填物，呈軟塑到流塑態，巖層埋深一般為5～9m，巖面起伏大。

1.2.2 場地內溶洞發育情況

該工程在進行施工圖詳勘階段，從鉆孔資料已發現巖溶都比較發育，洞內充滿著淤泥質土和泥漿，為進一步摸清溶洞的分布情況和建筑揚地的工程地質條件，勘察部門進行了多次補勘。

(1)本工程場地先后四期勘察共92個鉆孔，其中有16個鉆孔揭露發育溶洞，溶洞高約為0．3～6．4m，洞內多充填流塑粘土，部分為開口溶洞，灰巖頂板厚度很小，厚為0～2．2m，大部分溶洞頂板破碎，裂隙發育，鉆進時嚴重漏水，很可能相互串通，且巖面陡傾，場地工程條件很復雜。

(2)場地內的溶洞發育無一定的規律性，溶洞的大小、埋深、規模也很難確定。同時灰巖面上多發育軟塑及流塑的軟土層，為保證建筑物的安全穩定，必須對場地內灰巖溶洞及局部軟弱地基(包括軟土層)進行加固處理，以切斷溶洞與第四系的地層的水力聯系，并防止溶洞繼續發展，提高地基承載力，消除溶洞及軟弱土層對建筑物基礎的影響。

2 地基處理

本工程針對以上工程情況及地質情況，在建筑場地內針對不同的基礎采用了溶洞灌漿、高壓旋噴注漿及灌漿鋼管樁三種方案。

(1)溶洞灌漿：溶洞灌漿是加固方法之一，主要針對眾多的小型設備基礎及輔助用房下的淺層多溶洞及軟弱土，處理范圍廣，但造價低。其加固機理主要是使溶洞填充密實，形成具有一定強度的穩定體，其次盡量切斷溶洞與土層及地下水之間聯系，防止溶洞的發展，危害建筑物的安全。由于場地溶洞多為軟塑狀粘性土或夾有砂礫充填，存在嚴重漏水現象，有的則與上部土洞相通，為了保證加固效果，采用聯合灌漿方法：即對溶洞內的充填物進行擾動清洗后，旋噴一定量的水泥漿，然后采用類似水下混凝土澆注方法對溶洞灌注水泥混合漿，至孔口返漿，使溶洞內的沖填飽滿，達到加固目的。對洞內無充填物則不進行旋噴洗孔。高壓旋噴清水及注漿為了是保證灌注水泥混合漿液前溶洞內漿液的穩定，也保證加固處理后形成的灌漿體性質均勻穩定，不存在軟弱"灶"，并使溶洞沒有繼續發育的條件及空間。施工中應注意地層情況，準確控制需處理的溶洞的規模、深度、范圍及充填情況。復合地基承載力要求為150kPa，實踐證明溶洞灌漿是大面積處理小型設備基礎及輔助用房下的淺層溶洞的首選方案。

(2)高壓旋噴注漿：主要針對廠房基礎加固，由于施工時發現地質情況與第一期的地質報告(提供給設計院的)嚴重不符，而且工程必須趕在雨季來臨前完成廠房基礎的施工，廠房基礎的地基處理必須后延至基礎完成后進行，即施工完成后進行加固處理，對需加固的基礎采用高壓旋噴注漿法及砂漿灌漿加固處理，即對溶洞先進行高壓旋噴注漿后，再砂漿灌漿處理，形成旋噴樁，并在樁端及承臺底部分進行復噴，以達到類似擴孔樁的效果。加固效果如圖1所示。設計要求地基承載力為350kPa，根據《建筑地基處理技術規范》求出的復合地基承載力及靜載試驗證明，高壓旋噴注漿處理地基完全可以滿足設計要求，達到對新建建筑地基加固的目的。施工中特別應該引起注意的是灌漿量的控制，以免出現廠房柱基隆起或產生水平位移。

(3)灌漿鋼管樁：對重型設備及動荷設備的基礎，對沉降要求嚴格，應以完整灰巖作持力層，可采用有孔鋼管作為灌漿孔進行灌漿，以擴大灌漿影響范圍，并利用鋼管支承在完整灰巖中，獲得較大的樁端承載力，最后在鋼管內灌注強度較高的水泥砂漿成為鋼管樁。灌漿鋼管樁加固效果如圖2所示。鋼管樁具有強度高、施工進度快、施工工藝易行和施工質量易保證等特點。其他方案如：人工挖孔樁基礎，雖然成本低、施工簡單，施工技術、施工工藝也比較成熟、完善，但受施工手段的限制，對于持力層深度大、地下水豐富、有軟弱土或基巖巖溶強烈發育的地方，如果強行開挖，往往因護壁困難或涌水量聚增而無法施工，由此而導致基礎施工停滯，工期延長，甚至造成環境質量等問題。鋼管樁布置根據要求的復合地基承載力=250kPa，鋼管樁的單樁承載力，應按照樁身強度與地基強度分別計算，取最小值。本工程最后取鋼管樁的單樁承載力為343kN，鋼管樁為群樁承載，端承樁群樁承載力等于各單樁承載力之和，根據設備基礎的地面積即可確定樁數。鋼管樁施工應保證純水泥漿灌漿量及砂漿灌漿量，以保證鋼管樁的樁徑。目前國內運用鋼管樁處理巖溶地基還未普及經濟方面應該是主要原因，有關施工規范尚需完善，對鋼管樁間非完整基巖承載力的利用，更需在今后的實際工程和實驗中加以總結和歸納。

3 結語

溶洞灌漿及旋噴樁地基處理可以起到地基加固和基坑止水雙重作用，可將石灰表面的溶溝，溶槽及淺層溶洞充填密實，若樁端下有3m厚的完整石灰巖巖面，保證樁端及上部結構的穩定可靠，可不考慮下部石灰巖溶洞對地基基礎穩定性的影響，溶洞灌漿和旋噴注漿在淺層多溶洞，且巖面凹凸不平，高差變化大的情況下，對地基進行處理，是能滿足加固要求的，且技術上是可行的。

鋼管樁是將數根鋼管通過鋼孔由基巖面安放在下部完整基巖上，使上部荷載通過鋼管樁直接作用于深部完整基巖上，因此不需要考慮樁底基巖的巖溶發育程度，涌水大小，基巖完整程度等等因素，并可將單樁承載轉化為群樁承載，比較適用于持力層深度大，地下水豐富，基巖巖溶強烈發育的地方。

[1]彭第，潘殿琦，李海礁，張坤.地基處理新技術及發展趨勢[J].長春工程學院學報(自然科學版)，2007，(03).