某巖溶強發育場地樁基選型因素的探討

楊 武 馬 俊

(武漢正華建筑設計有限公司，湖北 武漢 430010)

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某巖溶強發育場地樁基選型因素的探討

楊 武 馬 俊

(武漢正華建筑設計有限公司，湖北 武漢 430010)

結合某高層住宅的工程概況及地質條件，從樁端持力層、巖溶影響、施工等方面，闡述了巖溶強發育場地樁基選型應考慮的因素，有利于為該項目選擇出安全性、適用性以及可實施性的樁基形式。

樁基礎，巖溶，樁端持力層，承載力

巖溶強化發育場地的高層建筑樁基設計中，基礎的安全性一直是最為重要的。如果在巖溶強發育場地同時具有巖層交錯、缺失等情況，則需要考慮的因素更為復雜。 現以某項目為例，對此類場地樁基選型中遇到的問題進行分析。

1 工程概況

某項目位于武漢市光谷地區，1號樓～6號樓均為高層住宅，結構形式為全現澆剪力墻結構。根據該項目地勘報告中描述：場地區域地質穩定性良好，復雜程度為二級，地基復雜程度一級。場區地層為：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、泥灰巖和含碳泥灰巖、硅質巖和碳質泥巖、灰巖。場地地層分布較為復雜，且分布不均，巖性復雜，巖面起伏較大，中風化巖層強度差異也較大，基巖的摩阻力及端阻力特征值如表1所示。設計±0.00=37.45 m，場地自然地面標高31 m～33 m。

2 場地地質條件

2.1 巖溶發育情況

勘察揭露的下伏基巖中泥灰巖及灰巖為可溶性巖層，勘探過程中雖發現有溶洞、溶槽發育，但未發現有開口空洞及溶隙存在，可認為在自然狀態下場地不具有形成大面積塌陷的可能，屬穩定場地。勘察過程中揭露灰巖鉆孔總數為61個，屬巖溶的強發育場區。揭露泥灰巖的鉆孔均未發現有溶洞，巖塊有溶蝕現象，巖溶微發育。

表1 基巖的摩阻力及端阻力特征值 kPa

2.2 地層分布狀況

各棟主樓下地質情況復雜，有如下特點：

1)各棟主樓兩側地質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。

鑒于本項目主樓地層情況復雜，經與建設方及勘察單位協商，對各棟主樓中部均進行補勘，以確定持力層分布狀況。根據補勘報告反映，3號樓地質條件最為復雜，其典型剖面圖如圖1所示。

由圖1中巖層分布可見：⑥-1層強風化泥巖層頂高程為16 m～22 m;下伏基巖包括⑦-1層強風化泥灰巖、⑦-2層中風化泥灰巖、⑧層強風化硅質巖、⑨-1層碳質泥巖、⑨-2層中風化碳質泥巖及⑩層灰巖；巖性復雜，巖面起伏較大，中風化巖層強度差異也較大，孔位間距6 m～7 m即出現巖層缺失。

正因為場地地質條件復雜，在樁基礎選型之前，我方會同勘察單位、建設、監理及施工單位對場地地質情況進行溝通，并對樁基選型考慮的因素進行細致分析。

3 樁基礎選型考慮的因素

3.1 樁端持力層的不均勻性

如前所述各棟主樓下巖性復雜，巖面起伏較大，雖然部分主樓基底下分布有強度較高的第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，在選擇樁基持力層的時候有如下幾點困難：

1)巖面高差較大帶來的承載力差異。主樓范圍內⑥-1層強風化泥巖高差在3 m左右，下伏⑦-2層中風化泥灰巖巖面高差達12 m以上，而且最深處(未揭示)覆蓋⑥-2層中風化泥巖已達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，如果按坡度調整樁長，將造成樁型不統一，檢測驗收困難。

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層強風化泥巖外，一孔位下伏基巖為⑦-1層強風化泥灰巖、⑦-2層中風化泥灰巖及⑩層灰巖，另一孔位下伏基巖為⑦-1層強風化泥灰巖、⑧層強風化硅質巖、⑨-1層碳質泥巖、⑨-2層中風化碳質泥巖共計6種巖層而且相互缺失。如果選擇強度較高的⑩層灰巖、⑨-2層中風化碳質泥巖及⑦-2中風化泥灰巖作為樁端持力層，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

根據地勘報告中所提：⑩層灰巖屬巖溶的強發育，當采用灰巖作為持力層的時候需進行一樁一孔的施工勘察。樁基成孔施工過程中常會出現因揭穿頂板出現漏漿、卡鉆、掉鉆、埋鉆的困難。

3.3 試樁、工程樁施工問題

1)試樁結果應具有代表性。工程樁的單樁承載力應通過試樁確定，施工圖設計前應進行試樁承載力檢測，對于同條件的樁，單項工程不少于3根。由于本工程場地復雜，各棟工程樁按照同條件要求試樁較為困難。以3號樓為例：如果采用強度較高的⑨-2層中風化碳質泥巖及⑩層灰巖作為持力層，工程樁樁長、持力層、穿越巖層均為未知，只有進行逐樁超前鉆才能確定，再按同條件進行試樁。但是在沒有試樁提供承載力之前，工程樁樁數及樁位均不固定，以孔位地質復雜程度，超前鉆偏出樁身范圍即為無效，顯然此方案無法實施。

雖然各棟孔位地質情況差異較大，但對單棟建筑來說，樁基承載力最好接近，以避免巖層分界區域差異帶來的布樁困難；同時按照同條件試樁每種樁型不少于3根要求，每棟樓實際上的試樁數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，基礎范圍內巖層分布可以基本滿足要求的方案，試樁結果才能用于工程樁設計。

2)工程樁施工應具備一定可控性。該項目部分場地巖溶強發育，設計應按照“動態設計、信息化施工”的原則，在施工過程中進行必要的補勘、檢測和監測，針對具體條件及時修改設計和施工方案。巖溶地區施工通常會遇到入巖困難、樁長差異較大等情況，對工期及造價有一定影響。而本項目中還存在巖層交錯的復雜地質條件，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重不符，勢必要增加檢測數量，在沒有試樁的情況下也存在不滿足設計要求的可能；二則對持力層判別、全斷面進入持力層深度等影響承載力的關鍵因素確定困難。

4 結語

通過以上對地質條件、施工工藝及設計實施可能性的分析，在該項目復雜地質情況下的巖溶強發育場地，通常采用的單棟單一樁型設計方式已不適用，需要采用分散地質風險、多樁型共同分擔上部荷載的樁筏基礎形式。為進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、多樁徑進行試樁，再根據試樁結果調整設計的方式。目前已開展試樁工作，保證該工程的順利推進。

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

[2] 鄭偉國，謝毓才，薛緒標.巖溶地區樁基選型淺談[J].巖土工程學報，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，國家一級注冊結構工程師

TU473.1

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