淺議石灰巖地區基礎設計方法

文/楊青 廣西交通投資集團有限公司 廣西南寧 530000

石灰巖廣泛分布于廣西地區，造就了以喀斯特地貌聞名于世的桂林山水。由于分布在地表淺層，工程上常作為地基持力層。石灰巖地區常會遇到灰巖孤石、溶洞、溶槽（溝）甚至地下暗河等對工程不利的不良地質狀況，造成基礎施工難度大、持力層不均勻、基礎費用超支和工期拖延。本文結合廣西武鳴西江河畔的住宅項目介紹石灰巖地區基礎設計經驗。

1、工程地質條件

1.1 雜填土、素填土層①：灰褐、褐黃色，稍濕，松散，以粘性土為主，土質不均勻，屬欠固結土，具高壓縮性。層厚0.30～3.00m。不能作為持力層。

1.2 紅粘土②：棕黃、灰黃色，稍濕，硬塑狀態為主，土質較均勻，揭露層厚0.70～10m。承載力為100-250kpa，可作為天然基礎和樁基礎的持力層。不利因素：個別位置存在軟弱下臥層或土洞（空洞）。

1.3 孤石③：褐灰、灰白、灰色，堅硬，裂隙發育，在場地部分鉆孔有揭露，分布于紅粘土②層內中、下部。豎向厚度0.30～2.50m。不能作為持力層。

1.4 破碎石灰巖④： 灰色、白灰色，強風化，巖質較堅硬，裂隙為方解石充填，局部有少量泥質填充。揭露層厚0.3～6m。承載力為300-400kpa，可作為天然基礎和樁基礎的持力層。

1.5 溶洞充填物⑤-1：全充填狀態的溶洞，充填物以硬塑、可塑狀紅粘土為主，局部為灰巖碎塊。溶洞高度為0.30～6m。

1.6 石灰巖⑤：灰色、白灰色，主要為碳酸鹽，中風化，巖溶稍發育，裂隙為石英方解石充填，巖體較完整，巖質堅硬，為較硬巖。層厚超過15m，承載力為300-400kpa，可作為天然基礎和樁基礎的持力層。

2、基礎設計與施工情況

2.1 聯排住宅

地上三層和一層地下室，框架結構，柱底荷載較小，采用了天然獨立柱基礎，基礎持力層選擇紅粘土②層。地基驗槽采用釬探不少于5米或至石灰巖⑤層。施工開挖時遇到下列情況進行了處理：a.基礎超深，因地勢起伏或局部軟弱土層造成基礎底部懸空或未達持力層，當局部超深部位不大于5米時，回填毛石混凝土至基礎底標高；當超深大于5米，則基礎底下降至持力層，并每隔3米增設地圈梁與框架柱連接。b.基礎持力層下方5米內出現土洞，按基礎設計規范，加密釬探，并按超深處理。c.局部出現孤石應挖除處理。d.局部灰巖與粘土混雜，兩種土層同時作為持力層時，采取在灰巖持力層上設置200mm厚砂褥墊層處理。

2.2 商業及大地下室

為三層框架和一層地下停車庫，框架結構，柱底荷載較大，采用了天然獨立柱基礎。基礎持力層為紅粘土②層和石灰巖⑤層。根據詳勘報告，發現少量有填充物的溶洞。為進一步探明溶洞的分布，進行了一柱一孔施工勘察。超前鉆結果發現更多溶洞，有部分溶洞無填充物。根據附近存在落水洞及溶巖漏斗等情況，推斷存在地下暗河或連通西江河的裂隙。因此補充了物探勘察。物探成果揭露場地存在較多溶洞、溶溝、溶槽，且絕大多數分布于淺層，個別溶溝、溶槽較大較深，對上部建筑產生較大的安全隱患。根據物探結果進行了整體開挖，局部超深達10米，揭露了數個相互連通溶洞裂隙，最寬達1米，最深達10米。處理方案如下：a.對于洞頂巖石頂蓋厚度小于2米的小型溶洞，挖開巖石頂蓋，清除洞內軟土，再用毛石混凝土回填處理。b.對于洞頂巖石頂蓋厚度不小于2米的小型溶洞(溝、槽)，分兩種情況處理：情況一，對于物探報告或超前鉆資料上顯示為全充填的溶洞(溝、槽)，在其寬度方向兩側鉆孔，以查明溶洞(溝、槽)的寬度，設計再根據此寬度驗算筏板跨越或采取設梁跨越溶洞(溝、槽)的方式解決。鉆孔數量視驗證出的溶洞寬度與物探結果吻合情況定。情況二，對于物探報告或超前鉆資料上顯示為半充填的溶洞(溝、槽)，采用注漿填滿的方式處理，處理前，先做好注漿方案。c.對于大型溶溝(槽、洞)，處理前，如柱位下方的溶溝(槽、洞)存在地下水（或地下河）,柱位下方的一定范圍內采用毛石+注漿固定的方式處理，其余位置的大型溶溝(槽、洞)采用拋級配毛石回填至筏板底下方2.5米，然后頂部再封閉2.5米厚毛石混凝土的方式處理。處理前，均須清除溶溝(槽、洞)下部的軟土。d.對溶溝（槽）較大，巖石發育較強烈及現場情況復雜的部位，基礎采用筏板+柱下暗梁的基礎形式；對巖石完整性較好的部位，基礎采用天然獨立柱基礎，并根據開挖和入巖情況，加強驗槽。

2.3 高層住宅

分11+1層、18+1層兩種，無地下室。為框剪結構，柱底荷載較大。根據超前鉆結果，存在部分溶洞，但溶洞均有粘土填充，土層分布均勻，地下水位低于10米。由此設計采用了人工挖孔樁墩，直徑0.8～1.5米，墩長不超過6米。實際施工過程中，約總數一半的樁墩未能順利進入石灰巖⑤持力層。原因：一是超前鉆結果與實際開挖土層情況相差較大，未能完全揭示孤石位置和石灰巖層真實標高，造成樁墩超深；二是石灰巖硬度高，人工無法施工，需爆破處理；三是出現樁孔出現地下水，推斷地下水在12M左右可能延溶洞形成貫通水系，影響人工施工。經分析研究，對存在問題的樁增加2個孔超前鉆，查明溶洞，采用機械旋挖樁和沖孔樁試鉆。最后決定以下四種情況采用沖孔成孔施工工藝：a.溶洞埋深超過15米的，成孔困難，并且存在不安全因素的樁孔；b.溶洞高度超過1.5米，護壁成孔困難的樁孔。c.樁孔及周邊與溶洞相連的樁孔存在地下水抽不干情況的；d.超過20米深的樁孔。沖孔樁施工過程出現了混凝土超灌量大、樁底沉渣厚、持力層難判斷、工期長、場地臟亂和成本高等問題，但最終基礎工程得以順利完成。 后續高層住宅均調整了基礎方案，采用筏板基礎或補償地下室筏板基礎，施工較為順利。后期沉降觀測結果均符合規范要求。

總結：

（1）石灰巖地區基礎設計應重視施工勘察。對可能存在溶洞的樁孔或柱底，宜增加勘探孔數量。

（2）石灰巖地區基礎宜盡量淺埋和利用粘土層為持力層。承載力都能滿足情況下，采用天然基礎和筏板基礎的施工可控性、便利性和經濟性均優于樁基礎。

（3）石灰巖地區樁基礎采用沖孔工藝比較容易實現。

（4）石灰巖地區基礎宜采取褥墊層等技術措施解決持力層不均勻問題。