溶巖強發育地區的基礎選型實例

王琳

摘 要：本工程屬溶巖發育地區，從甲方的工期及造價要求論證各種基礎的可行性，得出CFG樁復合地基較為適應本工程的結論，并總結CFG樁復合地基應用于溶巖強發育地區的實際設計及施工經驗。

關鍵詞：溶洞；溶巖強發育；復合地基

一、設計情況概述

合匯.巴塞羅溫泉度假酒店項目位于廣州市增城區派潭鎮上九坡村，其中酒店主樓結構類型為框架結構，地上四層，地下三層，建筑物高度約20.0m。主要地層地質情況如下：

（一）、填土層

素填土層：填土為新近填土，大部分未經壓實。

（二）、沖洪積土層

1、粉質黏土：可塑狀，局部軟塑狀，地基承載力特征值fak取130kPa。

2、淤泥質粉質黏土：飽和，軟塑狀為主，推薦其地基承載力特征值fak取60kPa。

（三）、殘積土層（Qel）

1、硬塑狀粉質黏土層：硬塑狀，局部可塑狀。地基承載力特征值fak取180kPa。

2、可塑狀粉質黏土層：可塑狀，局部軟塑狀。地基承載力特征值fak取120kPa。

（四）、泥盆系上統天子嶺組（D3t）

1、微風化石灰巖（D3t），巖芯以灰色、灰黑色為主，隱晶質結構，中厚層狀構造，局部短柱、碎塊狀，錘擊聲脆，巖質硬。單軸飽和抗壓強度建議值為40.0MPa。

2、石灰巖溶洞，分布于石灰巖層中，溶洞填充物為流～軟塑狀粉質黏土，半填充。

根據本項目詳細勘察報告及施工超前鉆結果，本項目場地條件較為復雜，溶洞很發育，有61個鉆孔揭露到溶洞，見洞率61%，屬巖溶強發育。溶洞分布沒有明顯的規律，。大部分洞高小于3m，少數大于10m，最高23.9m，大于5m的有14個，洞頂板巖層厚度絕大部分小于1m。大部分溶洞為空洞，只有小部分溶洞有充填物，充填物為可塑狀粉質粘土，局部溶洞串珠狀。

根據甲方要求，設計對本工程可選用的基礎形式做如下論證：

Ⅰ、管樁方案：

樁型為PHC-500-AB-125，樁身混凝土標號C80，要求管樁樁端持力層為（4）1 微風化石灰巖層，要求單樁豎向承載力特征值不小于1200KN。樁總數為593根。平均樁長約17米。

優點：施工速度較快。

缺點：本項目微風化石灰巖層及溶洞頂埋藏深度較淺，巖面標高約為30.000m～45.000m，底板底面設計標高約為54.000m，即有效樁長約為10～24米。經測算，管樁樁端支撐在微風化石灰巖層及溶洞頂方可滿足承載力要求，本項目微風化石灰巖層起伏較大，超前鉆僅反映了柱下局部位置地質情況（一柱一鉆），實際樁長差異會比較大，預計斷樁率較高。且有約31個溶洞頂板厚度小于0.5m，樁端支撐于如此薄的巖層上，因基礎設計為柱下獨立承臺（點式受力），一旦個別樁基失穩，則柱下的樁基安全得不到保證。若要保證安全，則必須處理這些薄頂溶洞，因溶洞規模較大，相應處理費用及工期無法估計。因此，設計不建議采用此方案。相應如果采用鉆沖孔樁，也需要按此處理，設計亦不建議采用此方案。

Ⅱ、CFG樁復合地基方案：

CFG樁復合地基，采用D500素混凝土灌注樁，設計樁長約8～12米。

樁總數：共827根，預估樁總長約9784米

優點：CFG樁復合地基利用了底板下粉質黏土的承載力，反力較大的區域加設CFG樁（CFG樁主要作用是提高土層整體承載力），通過底板（筏板）的整體協調作用平衡上部結構的柱反力。對一般溶洞，CFG樁因單樁承載力較低，可直接支撐在溶洞頂，不需要特殊處理。對于土洞，可利用CFG樁穿越土洞處理。即便有個別樁基失穩，因底板為筏板基礎，通過整體協調作用，基礎安全仍有較大保證。

缺點：施工速度較慢，底板為筏板基礎、工程造價偏高。

Ⅲ、沖孔樁方案：

采用沖孔成孔灌注樁（必要時采用鋼護筒沖擊成孔工藝），樁徑D為0.6，0.8，1.0，1.2米等4種，樁端持力層為（4）1 微風化石灰巖層。600單樁豎向承載力特征值暫定為2000KN，800單樁豎向承載力特征值暫定為4000KN，1000單樁豎向承載力特征值暫定為6000KN，1200單樁豎向承載力特征值暫定為9000KN。

樁總數：600樁共30根；800樁共53根；1000樁共26根；1200樁共38根；平均樁長約15米。

優點：單樁承載力高，一柱一樁，基礎安全度高；對溶巖地區適應性較好。

缺點：施工速度較慢，實際造價受溶洞土洞影響不可控。

經過參建各方論證，最終選用CFG樁復合地基。

二、施工情況概述

1.由于地下水位較高，為保證樁身質量，CFG素混凝土樁采用C20水下混凝土。

2.局部微風化巖面埋藏深度較淺的區域，有效樁長偏短，設計要求適當放慢CFG樁提管速率。

3.實際CFG樁（長螺旋）施工過程中因溶洞土洞較為發育，地下水系連通，出現過底板管涌、單樁混凝土超40立方未灌滿、成樁后樁身再下沉等特殊地質情況。對于以上不利地質情況，施工采取樁身加鋼筋籠，添加水玻璃外加劑，或在樁身混凝土初凝之前再補鉆等應急施工措施等。

4.本工程全部819條CFG樁前后歷時約4個月，現復合地基檢測已合格，單樁承載力及復合地基承載力均滿足設計要求。

三、設計及施工經驗總結

在溶巖強發育地區，如上部荷載不大，可考慮采用CFG樁復合地基，此時基礎底板應設計為整體筏板基礎，并應適當考慮增大筏板厚度。對于土洞可利用長螺旋樁基一并處理，溶洞頂板如有一定厚度，經設計驗算溶洞頂板厚度滿足單樁承載力沖切驗算要求時，建議不做處理，利用復合地基及筏板的整體剛度協調CFG樁共同受力。建議CFG樁盡量按摩擦樁設計。

施工時應結合場地勘察資料，對場地內土洞預先處理，特別是場地地下水系發達連通的區域，施工應提出相應的應急處理措施。

參考文獻

[1]《建筑地基基礎設計規范》 DBJ15-31-2016

[2]《靜壓預制混凝土樁基礎技術規程》 DBJ/T 15-94-2013

[3]《建筑樁基技術規范》 JGJ94-2008

（作者單位：廣州市設計院）