溶洞地區建筑的基礎設計探討

陳永輝 （安徽省建筑設計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230022）

1 工程概況

廣西貴港萬達廣場位于廣西省貴港市，東臨民生路，西臨仙衣路，南臨布山大道。用地總面積5.96hm2。貴港萬達廣場為南北向長200m、東西向寬146m，由室內有頂步行街、超市、次主力店、影院、寶貝王、大玩家、早教、兒童零售、地下設備用房等多功能共同組成商業綜合體。地上3～4層，地下1層，總建筑面積約106140m2，其中，地上建筑面積85184m2、地下建筑面積20956m2，建筑高度19.60m。

2 地質資料

場地上覆土層依次為人工填土（Q4ml）雜填土、第四系更新統沖洪積（Q3al+pl）次生紅黏土、下伏基巖為石炭系（C1）石灰巖。

雜填土①：雜色、松散狀，稍濕、土質不均勻。成份以黏性土、淤泥為主，夾雜建筑垃圾、碎石、角礫，局部可見植物根系,堆填時間大于5年。土體自重固結尚未完成，具高壓縮性。該層在場地大部分區域內均有分布，層厚 0.5～8.6m。

硬塑紅黏土②：褐紅色、褐黃色、黃色，呈稍濕、硬塑狀，局部可塑，局部夾雜少量礫石。韌性中等，干強度高。液性指數平均值0.22；壓縮系數平均值為0.18MPa，屬中等壓縮性土。

可塑紅黏土③：黃色，呈可塑狀態，局部軟塑。場地內局部分布。

破碎石灰巖④：深灰色、灰色，風化強烈，節理裂隙發育，巖芯破碎，巖芯被溶蝕，一般呈碎塊狀，塊徑20mm～80mm不等。巖石堅硬程度屬較軟巖，巖體完整程度屬破碎，巖體基本質量等級為Ⅳ級。該層在場地大部分區域均有分布，局部厚度較大，層厚0.2～21.1m，平均厚度 4.09m。

較完整石灰巖⑤：深灰色、灰白色、灰色，中等風化狀態。巖石單軸飽和抗壓強度標準值41.51MPa，巖石堅硬程度屬較硬巖，巖體完整程度屬較完整。該層在場內全部區域均有分布，為場地穩定分布地層，勘察時未鉆穿該層，最大揭露厚度14.7m，平均層厚5.39m。

④、⑤層巖內分布有大量溶洞，溶洞屬空洞或半～全填充溶洞，填充物主要為黃色、灰色黏性土，呈可塑狀～硬塑狀，局部含有灰巖碎石塊、碎削。洞高大者近30.0m，掉鉆，不返水。

各土層（巖層）地基承載力特征值如下：

土層 硬塑性紅粘土②可塑性紅粘土③ 破碎石灰巖④ 較完整石灰巖⑤承載力特征值（kPa） 170 100 2000 4000

典型溶洞分布見圖1、圖2、圖3。

圖1

圖2

圖3

3 場地地震效應評價

本工程建筑的抗震設防分類為重點設防類，簡稱乙類。

貴港市抗震設防烈度為6度，Ⅱ類場地，基本地震峰值加速度值為0.05g，反應譜特征周期為0.35s，設計地震分組為第一組。

4 上部結構方案

負一層層高5.60m，一層高5.30m，二層5.10m，三層5.10m，局部院線挑高，建筑總高度19.60m。

上部結構采用框架結構。建筑長200.4m、寬146.4m，整棟樓不設變形縫。中庭部分樓板開洞多，樓板削弱大，結構計算考慮這些部位的樓板變形，樓板的厚度與配筋按大震不屈服控制。

5 基礎設計

本工程基礎位于溶洞多發的廣西地區，由于地質條件復雜，經多方論證后，確定基礎采用獨立基礎或樁(墩)基+防水板。獨立基礎持力層為破碎石灰巖④層或較完整石灰巖⑤層。設計過程按以下方案執行。

根據《巖溶地區建筑地基基礎技術規范》（DBJ45/024-2016）、基礎論證會以及地勘報告的要求，地基基礎施工前需進行施工勘察。施工勘察采取超前鉆，超前鉆勘探需滿足DBJ45/024-2016相關條文要求，并按照以下要求執行。第一、保證每根柱底均有鉆孔，且鉆孔數量按照基礎底邊長或樁徑＜0.8m時，布置不少于1個鉆孔；基礎底邊長或樁徑在0.8m～1.5時，布置不少于3個鉆孔；基礎底邊長或樁徑＞1.5m時，應布置不少于5個鉆孔。第二、當鄰近基礎或樁底的基巖面起伏較大時，應增加鉆孔查明可能影響基礎滑移的臨空面。第三、獨立基礎勘探深度為持力層往下3倍基底邊長且不小于5m；樁(墩)下勘探深度為較完整巖厚度不小于6m。

針對施工過程中遇到的不同位置溶洞的情況，根據地勘報告、基礎方案論證專家意見及超前鉆勘探結果，溶洞處理方案如下：①開口型溶洞清理完填充物后采用C15混凝土填充(僅用于獨立基礎)；②溶洞深度在2m以內，炸開洞隙頂板，清除填充物，基礎下采用C15混凝土填充(僅用于獨立基礎)；③如果溶洞尺寸較大，應由勘察、設計結合地質條件提出處理意見；④巖溶地基處理應按照DBJ45/024-2016第8章要求做好檢測與驗收。

6 典型處理方法

本次施工勘察完成鉆孔2236個，其中有692個鉆孔遇到溶洞，鉆孔遇洞率為31%，溶洞主要為空洞、半～全填充溶洞，填充物為軟塑狀，承載力很低。溶洞高度大部分在0.5～30m范圍，局部溶洞未探測到底部。總結后，分為如下幾種情況。

第一為石芽形的情況：柱位于石芽的中部，與距離1.3m左右孔巖面陡坡最大約對于柱中心鉆孔揭示的巖面與基礎邊巖面坡度在的，要求樁底全截面入巖≥1.0m；巖面坡度者，按樁底全截面入巖≥0.5m控制。

第三為一個角部勘探點溶洞較深的情況：中間點到角點陡坡最大達69度。對于這種情況，巖面坡度在的，要求樁底全截面入巖≥0.8m，巖面坡度＜50°者，按樁底全截面入巖≥0.5m控制。

第四為中間低，四角點高：周邊勘探點標高均比中心點高超過15m時，對樁長＜25m者，要求樁直接入巖；對樁長＞25m者，要求柱兩邊設樁加梁承托。

7 樁施工工藝

①樁施工采用泥漿護壁。

②對于溶洞高度小于6m的情況，采取泥漿護壁一般能順利成孔。若遇小量塌孔時采用填充C15混凝土后進行二次成孔。

③溶洞高度大于6m時采取增設鋼管護壁。

④巖面坡度較大時，施工中若鉆孔位置發生偏移，待上層斜巖穿透后填充片石或C15混凝土后二次成孔。

⑤樁無法成孔時嘗試依次采取：片石+粘土、粘土+水泥拌合物、回填C15混凝土等方法二次、三次成孔，見下圖。

8 結語

巖溶地區基礎設計，施工勘察是必不可少的內容。本項目的施工勘察后，發現一定數量的柱下溶洞與施工詳勘情況差別很大，證明施工勘察的必要性。設計院應根據施工勘察的情況及時修改圖紙，對每種特殊情況，采取即方便施工，有經濟可靠的設計方案。