巖溶地區基礎設計的建議

周少淵（華南理工大學建筑設計研究院，廣東 廣州 510641）

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巖溶地區基礎設計的建議

周少淵
（華南理工大學建筑設計研究院，廣東 廣州 510641）

摘 要：由于巖溶地區地質條件復雜，工程師們在該地區選擇合適的基礎類型是比較困難的。通過一些工程實踐的總結，提出巖溶地區基礎設計的建議。

關鍵詞：巖溶；基礎；淺基礎；樁基礎

一、巖溶地區地質條件的特點

巖溶是指可溶性巖石長期受水的物理化學作用而形成溶洞、溶溝、石筍、暗河等地貌地質形態。由于現有的勘察技術的局限性很難對建設用地的地質情況包括溶洞分布情況、溶洞大小、溶洞深度、洞頂頂板厚度、溶溝寬度、巖面起伏等情況給出準確和全面的描述，造成工程師們難以選擇恰當的基礎類型，有時會有基礎方案的反復，因此巖溶地區建筑物的基礎設計常常是困擾工程師的難題。

二、工程實例的簡要分析

1. 廣西柳州某宿舍區，7層。地質資料顯示持力層為均勻的紅黏土。擬全部選用天然地基上的獨立基礎，持力層為紅黏土。但施工過程發現其中一個單體，紅黏土層并不均勻，有一大半面積的紅黏土層承載力特征值低于地質資料提供的數值，且基巖巖面起伏大，局部外露石筍，存在土洞，而非地質資料所顯示的均勻的紅黏土。經過現場踏勘，決定補充超前鉆作為設計的依據。最終的處理方式是采用換土墊層法，避免以巖層為持力層，并根據勘察單位超前鉆提供的地質資料，適當降低持力層（紅黏土）的承載力特征值，然后改為柱下條形基礎。

2. 廣州槎頭某訓練樓，11層。地質情況由上到下為：液化細砂層、微風化石灰巖，采用鉆（沖）孔灌注樁。樁徑為800mm、900mm及1000mm。要求每一樁進行超前鉆探，入巖深度不少于3.5倍樁身直徑且不小于5.5m。但由于施工原因未進行超前鉆，造成個別樁持力層或樁底沉渣未滿足設計要求。因此采用樁底壓力注漿方式進行加固。

3. 肇慶某門診醫技樓，地下一層，塔樓6～18層。地質情況由上到下為：淤泥、礫砂、粉質黏土、微風化石灰巖，發育溶洞、土洞、溶溝等多種巖溶形態。見洞率為31%，洞高0.40m～7.25m不等。局部溶洞呈串珠狀。設計之初選擇鉆（沖）孔灌注樁，但考慮到基礎施工工期較長，且層數不多，大部分柱軸力不太大，最終采用直徑為500的PHC樁，單樁承載力特征值為1200kN。在施工過程中發現個別單樁承載力特征值和樁長變化較大，分別采用補樁或適當降低承載力特征值的方式處理。斷樁率約為9%。

4. 肇慶某商住樓，地下兩層，裙樓5層，塔樓30層。地質情況由上到下為：雜填土、淤泥、黏土、微風化石灰巖。巖面起伏較大，而且巖溶（溶溝、溶槽、溶洞等）發育。勘察階段見洞率為31%，實際施工超前鉆時見洞率為66%。溶洞深0.5m～10m不等，局部溶洞呈串珠狀。采用鉆（沖）孔灌注樁，持力層為微風化石灰巖。要求每一樁進行超前鉆探，根據樁徑的大小不同采取1樁一鉆、1樁兩鉆或1樁三鉆。本工程的樁基工程施工歷時約兩年，盡管施工難度大、工期長、檢測費用高，但是它畢竟是滿足承載力要求的一種可行的樁型。

三、巖溶地區基礎設計的建議

1. 全面地把握擬建建筑的地質情況是基礎選型和設計的必要前提。擬建建筑做設計前甲方已委托了地質勘查部門進行了地質勘察，但由于鉆探孔的間距一般較大，常常很難反應建設場地的地質全貌。因此對高層或軸力較大的建筑采用一樁一鉆，對于直徑大的樁，宜采用一樁多鉆，若發現地質情況復雜，應對建筑采用一樁一鉆，必要時應加密鉆孔。力爭盡量詳細、準確的了解場地的地質情況，除了查明溶洞、土洞的分布、規模及埋深外，應留意溶洞的填充情況、填充物的性狀、地下室的特征、地下水位的高低、有無地下河等。以此為依據，對場地的穩定性作出評價。以便為基礎選型和設計提供必要的技術資料。

2. 如果地基是穩定的，且擬建的建筑為多層建筑，軸力不大時，應首先考慮是否存在做天然地基下的淺基礎的可能性，可根據實際情況采用柱下獨立基礎、條形基礎、筏板基礎等，也采用復合地基。但此時應注意淺層土洞的影響。一般的中低壓縮性土層的基底應力影響范圍為：對于獨立基礎，基礎以下土層厚度為約3～4倍基礎寬度；對于條形基礎，礎以下土層厚度為約為6～7倍基礎寬度。淺層土洞和溶洞可采用回填碎石、或壓力注水泥漿等方式。巖面起伏大時，盡量選用巖面以上的土層作為持力層，對局部有突出的石筍，可采用褥墊法處理，以減少不均勻沉降。

3. 如果天然基礎不能滿足要求時，且擬建的建筑為18層以下的建筑，當巖溶上覆蓋土層的穩定性有保證，且樁端持力層承載力及厚度滿足要求，可考慮采用小直徑的預應力管樁、旋挖樁等樁型，必要時可采用樁筏基礎或箱型基礎，此時應盡量利用基巖以上土層提供的承載力，避免樁直接支撐于基巖上。

預應力管樁施工時，當發現巖面起伏很大，樁長不好控制，同一個承臺或間距不大的樁樁長可能會相差很大，且并未能滿足設計所要求的終壓值，超前鉆也只是判斷樁基巖的頂面標高的輔助手段，此時建議在弄清樁長相差太大的具體原因，必要時可以采取補樁或適當降低單樁承載的措施。

4. 對于擬建建筑為20層及以上或柱底內力較大的建筑且基巖以上的土層沒有合適的持力層，可采用的樁型已不多。通常可采用鉆（沖）孔灌注樁。雖然鉆（沖）孔灌注樁有較多缺點如：施工難度大（施工過程中會遇到斜巖偏孔、較大的無填充的溶洞、終孔的清底等問題）、工期長、成樁費用較高、檢測費用高等。但是它畢竟是滿足承載力要求的一種可行的樁型。當地下水位低，有可能采用干作業的情況下，也可采用人工挖孔樁。

結語

巖溶地區的基礎設計應在盡可能全面了解地質情況下，根據擬建場地的地質情況結合擬建建筑的軸力大小合理選擇基礎形式，以確保擬建建筑安全經濟地順利建成。

參考文獻

［1］方小丹.巖溶地區基礎設計的一般原則［S］.廣東省巖土力學與工程學會成立20周年暨學術研討會，2006.

［2］ DBJ 15-31-2003，建筑地基基礎設計規范［S］.

［3］ GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規范［S］.

［4］ JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范［S］.

中圖分類號：U452

文獻標識碼：A

Abstract：Because of the complexity of the geological conditions in Karst area.It's difficult for Civil Engineer to choose the right foundation type， in Karst area. Based on the summary of some engineering practice， some suggestions for the foundation design in karst area are put forward.

Keywords：Karst； foundation； shallow foundation； pile foundation