淺談溶洞地區(qū)剛性—亞剛性樁（CM）三維高強復(fù)合地基的應(yīng)用

黃志鵬

摘 要：巖溶地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，土洞、溶洞發(fā)育分布廣又沒有一定規(guī)律，在高層基礎(chǔ)工程中面臨采用天然基礎(chǔ)承載力不足而預(yù)制管樁承載安全又不能保證。本文通過介紹三維高強復(fù)合地基處理的工作基理及工程應(yīng)用示例，闡述一種因地制宜、靈活補足原地基承載能力的新型復(fù)合地基處理方法，希望對今后類似的工程能起到借鑒啟發(fā)的作用。

關(guān)鍵詞：巖溶地基處理；CM復(fù)合地基；褥墊層；工程實例

中圖分類號：TU472 文獻標(biāo)識碼：A

一、剛性-亞剛性樁復(fù)合地基（簡稱CM復(fù)合地基）概述

CM復(fù)合地基由剛性樁（C樁）、亞剛性樁（M樁）、樁間土和褥墊層組成。適用于處理淤泥、淤泥質(zhì)土、粉土、砂土、粘性土、素填土、雜填土等土層和下伏巖溶地區(qū)、非飽和土地區(qū)、花崗巖球形風(fēng)化孤石地區(qū)及巖層“軟弱”夾層多的地區(qū)等。

二、CM復(fù)合地基設(shè)計特點

CM復(fù)合地基的C樁（長樁）宜設(shè)計為端承樁或摩擦樁，持力層宜選擇可塑粘土層、中密砂層、強風(fēng)化以上巖層（巖溶地區(qū)）等承載力相對較高、壓縮較低的土（巖）層；M樁（短樁）樁端可選淺層較好的土層中。通過褥墊層協(xié)調(diào)變形受力、長短樁的優(yōu)化布置把空間三層土體的承載能力結(jié)合起來，既可以調(diào)動淺層土又可以調(diào)動深層土參加工作，從而可提高天然地基承載力3～8倍。

三、CM復(fù)合地基應(yīng)用于巖溶地區(qū)的特點

巖溶地區(qū)的溶洞（土洞）、溶溝、溶槽可分為大而廣的廳式洞穴和小而密的海綿式溶洞。

CM復(fù)合地基更適合用于海綿式溶洞地區(qū)。將作用于溶洞頂板上強大的樁端集中力變?yōu)榫鶆虻摹⑤^小的附加應(yīng)力，使巖面應(yīng)力大大減小或通過巖層的空間應(yīng)力傳遞可調(diào)動深層高承載力的巖層參加工作。

巖溶地區(qū)的溶洞還有一個特點就是單靠野外鉆孔的勘探無法全面了解土洞（溶洞）的分布情況。溶洞發(fā)育且無規(guī)律分布使工程設(shè)計施工無法規(guī)避或預(yù)先處理溶洞，必須預(yù)先設(shè)定現(xiàn)場應(yīng)對方案，做到發(fā)現(xiàn)一個處理一個。

當(dāng)C樁采用長螺旋泵送混凝土灌注樁時，還可同時對現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的土洞（溶洞）進行填堵而不需要采用專用設(shè)備另行處理。如遇到開口溶洞或貫通土洞即可采用間歇式填堵，這樣即可避免土方上層崩塌，又填堵土體顆粒外移通道，抑制新土洞的形成。長螺旋泵送混凝土灌注樁還可通過加插鋼筋籠滿足地下室抗拔要求。集多功能于一體的設(shè)計考慮可有效提高施工進度及節(jié)省工程成本。

四、CM復(fù)合地基工程應(yīng)用

（1）工程概況

廣州花都雅居樂107國道小區(qū)高層住宅項目，場地位于廣州市花都區(qū)三東大道和廣清高速公路交界的西側(cè)，建筑多個地塊25～32層高的高層建筑物（總高度接近100m），采用鋼筋混凝土框剪力墻結(jié)構(gòu)，工程重要性等級為一級。由于場地選址無法避開巖溶地區(qū)，但未發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、地面塌陷等不良地質(zhì)。

（2）地質(zhì)情況

根據(jù)鉆孔揭露，場地內(nèi)地基土按其成因類型自上而下分為：

（a）第四系人工填土層，層厚平均1.80m。

（b）第四系沖積層，分為4個亞層：粉質(zhì)粘土層層厚平均1.92m；粗砂層層厚平均8.62m；粉質(zhì)粘土夾層層厚平均1.54m；軟塑狀粉質(zhì)粘層層厚平均7.80m。地基承載力特征值的建議值fak為160kPa～180kPa。

（c）第四系殘積層，分2個亞層：可塑狀粉質(zhì)粘土層層厚平均2.93m；硬塑狀粉質(zhì)粘土層層厚平均2.62m；地基承載力特征值的建議值fak為170kPa～200kPa。

（d）石炭系沉積巖：場地下伏基巖有泥質(zhì)粉砂巖，粉砂巖和灰?guī)r三種，按其風(fēng)化程度從上到下可分為全風(fēng)化、強風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化四個亞層。地基承載力特征值相應(yīng)分別為300kPa，500kPa，1500kPa，4000kPa。

場地內(nèi)強～中風(fēng)化巖以及微風(fēng)化灰?guī)r巖面變化大，風(fēng)化裂隙夾層多，且場地屬灰?guī)r地區(qū)，有土洞、溶蝕溶隙、溶溝、溶槽、石芽發(fā)育或有溶洞發(fā)育且無規(guī)律分布。按場地內(nèi)勘探查明的62個鉆孔資料（一個地塊）中：僅有1個鉆孔存在土洞，有軟～流塑狀粘性土充填，鉆具自重迅速下落；僅有2個鉆孔有溶洞，為單層溶洞，充填程度為半充填～全充填，充填物為流塑～軟塑狀粉質(zhì)粘土。洞高均為1m～2m。

（3）技術(shù)分析

根據(jù)場地工程地質(zhì)條件，結(jié)合其荷載要求，擬建建筑物采用筏板基礎(chǔ)或聯(lián)合承臺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)類型列表比較：

（4）設(shè)計方案

采用CM復(fù)合地基處理方案進行設(shè)計施工。原土承載力特征值為180kPa；C樁長螺旋泵壓砼灌注樁，采用C20素混凝土，成樁直徑D=500mm。以強風(fēng)化巖面為樁端持力層，有效樁長為5m～20m，單樁承載力特征值取值500kN～600kN。M樁采用深層攪拌樁，成樁直徑D= 500mm，有效樁長L=7m。水泥用量為每米噴入32.5R復(fù)合硅酸鹽水泥55kg，采用四噴四攪施工工藝，單樁承載力特征值取值110kN～130kN。經(jīng)計算復(fù)合地基承載力特征值可達到450kPa～550kPa。結(jié)合該區(qū)域建造要求，經(jīng)地基處理后能較好地滿足上部荷載要求。

（5）工程總結(jié)

通過對基礎(chǔ)設(shè)計方案的對比，結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┕そ?jīng)驗和對已竣工項目的考察，應(yīng)用“CM三維高強復(fù)合地基技術(shù)”的新技術(shù)能獲得較好的經(jīng)濟效益并且是安全可靠的。該樓盤五個地塊（建筑面積共約80萬m2）均應(yīng)用CM復(fù)合地基處理進行基礎(chǔ)設(shè)計。已全部通過竣工驗收。對主體框架砼持續(xù)沉降觀測，累計沉降值均控制在10mm～20mm。沉降量很小，各測點變形沉降量均勻，點之間沉降差不大，符合一般建筑物的負載沉降規(guī)律，滿足規(guī)范要求。

五、CM復(fù)合地基設(shè)計應(yīng)注意問題

（1）C樁、M樁、樁間土是通過褥墊層的協(xié)調(diào)變形隨著豎向荷載的變化而變化。當(dāng)褥墊層厚度較大時，樁參加工作少；褥墊層厚度較小時，樁參加工作多，相當(dāng)于樁筏承臺。故褥墊層厚度是會改變復(fù)合地基中樁的受力情況，并不是越厚越好；復(fù)合地基強度也不是簡單的單樁承載力加地基土的承載力。

復(fù)合地基簡單用樁基試驗來檢測復(fù)合地基承載力是不合適的，應(yīng)進行CM復(fù)合地基組合后的地基原位載荷試驗來檢測。

復(fù)合地基應(yīng)運用“缺多少補多少”的概念進行設(shè)計，即補的是需要的標(biāo)準(zhǔn)組合下的荷載值與修正后的樁間土承載力特征值的差值。

參考文獻

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