濱江巖溶地區的基礎設計方法

柏競

【摘要】廣州濱江地區長伴隨巖溶的發育，特別是灰巖地區，發育強烈。本工程溶洞的見洞率90%以上，針對不同的地質情況，采取同的基礎處理方法。本工程整體的溶洞見洞率43%，局部超前鉆揭露的溶洞見洞率90%以上，針對此種情況，提出了不同基礎處理方法。地質情況：從上到下，主要的土層有10～15的雜填土、3～5米的礫石層以及10～15的粘土層灰巖層（巖溶強發育）。本文主要采用灌注樁，處理方案有2個，一是鋼套筒跟進穿越溶洞法，二是對于臨近河流的樓棟，溶洞見洞率達到90%以上的樓棟，先采用地基加固（注漿法，高壓旋噴法），然后采用摩擦樁加筏板的基礎形式。

【關鍵詞】巖溶地區;灌注樁;基礎形式

廣州濱江地區伴隨著巖溶的發育，屬于碳酸鹽溶洞，不僅是重要的組成部分之一，還形成了當地重要的旅游風景區。淺層巖溶洞穴充填物較多，深層巖溶充填物較少，通常為流動塑性至軟塑性的填充材料處于完全填充，半填充或非填充狀態，巖溶洞穴容易在構造破裂和地下水活躍的部分發展。地下水多產，甚至存在地下河道和通道，巖石表面起伏并且巖石露頭在較大的高度上，呈現出沒有連續性或規律性的特征，表層巖層通常會破裂。以上這些都嚴重影響了樁基的類型，施工質量和樁基安全[1]。

1、巖溶地區樁基的工程特性

在廣東省濱江地區，樁基操作過程存在很大困難，并且可能會出現嚴重的隱藏質量問題。一些常見的問題如下：在打孔（鉆孔）樁操作過程中，可能會發生漏漿、漏水、鉆孔塌陷、鉆頭卡死、鉆頭埋入、鉆頭掉落，鉆孔傾斜的情況。一個坐墊帽的樁長差異很大，從幾米到十多米不等質調查中的巖石表面深度與鉆孔（打孔）樁或人工開挖樁的深度不一致，超長的樁可能會出來，同時人工開挖樁時可能會發生注水、倒砂、掉入土洞的情況[2]。

目前在巖溶地區，樁基的類型主要是人工開挖樁、鉆孔灌注樁、沖孔灌注樁等方式。從承載特性來看，嵌巖端承樁是最常見的類型，并且相對安全。在成功降低地下水的條件下，人工開挖樁是最經濟的一種，而與沖孔樁相關的鉆探是最安全，最可靠的方法。

手動開挖樁：由于易于確定支護路線并控制底部的沉降物料，可以很容易地進行樁端擴大以增加單樁的承載能力，施工時間短，成本低，因此廣泛使用手動挖樁。但是，在操作上仍然存在一些困難，在富含孔隙水的沖積層中，可能會發生傾砂，如果涌土和注水，將有可能嚴重影響開挖和胸壁，其中的巖溶和壓裂水很容易造成洪水泛濫。處于流塑至軟塑狀態的硅藻土和砂土填充物會嚴重影響胸壁的穩定性和開挖安全性，由于地下水的流動性強，在混凝土填充過程中增加孔中的水量會導致水灰比變化或砂漿松動，從而可能引起樁體松動和隔離等問題。

鉆孔灌注樁：這種樁具有操作快速、可采用反循環大口徑法，不受地下水影響以及施工安全可靠等優點。但是在施工中仍然存在問題，在薄弱的層中（流動塑料中的軟土層到包含大量地下水的軟塑料），很容易發生孔塌陷、鉆頭卡住，甚至有可能會掉落，胸墻很難制造，混凝土很容易流失。

沖孔灌注樁：由于沖孔樁的沖擊力大，滲透性強，不受地下水的影響，其長度和直徑是柔性的。沖孔樁已在巖溶地區得到廣泛應用，但在具體的實施過程中存在一定的困難。在薄弱的土壤層中，尤其是在巖溶地區，很難形成胸壁。沖動鏟斗可能卡在溶液通道中，而且液斗和鏟斗易于沿巖石表面傾斜。

2、巖溶地區樁基檢測方法分析

巖溶地區的端承樁能否滿足設計要求，主要取決于樁端下基巖的完整性，樁身混凝土的質量和樁端下的沉降材料，這些是灌注樁試驗的關鍵[3]。（1）樁端下方的基巖完整性。施工前的一孔一樁預鉆已經進行了先期測試，設計機構根據該報告確定了設計樁長。（2）樁身質量，由于樁端下的集成硬巖強度大于樁身混凝土的強度，因此只要滿足樁身強度，就可以滿足工程樁的安全性。（3）在樁端下方沉降物料。如果沉降的材料太厚，則不能保證工程樁的安全性。

3、測試樁身完整性

當前，樁完整性的測試方法是低應變，高應變，聲波傳輸方法。本文就巖溶地區的摩擦樁而言，通過三種測試方法的比較，聲波傳輸方法具有更多的優勢[4]。

（1）聲波傳播方法可以直接判斷實際樁長是否達到設計長度，通過測量樁頂高度和實際樁長可以判斷樁端是否達到預定深度。盡管低應變和高應變也可以根據間接方法獲得真實的樁長，但它們都有誤差。例如，根據假定的波速和混凝土的傳輸時間來計算工程樁長，假定實際樁長已知，則反算混凝土波速。

（2）聲波傳輸法可以逐點測試樁身混凝土的質量，而低應變和高應變根本無法做到。聲波傳輸方法可以準確地定位樁身混凝土的斷層（例如斷裂，土質混合），也就是說，低應變和高應變方法可以定性地判斷樁身混凝土質量，而聲波傳輸方法可以定量地判斷。特別是對于可能發生混土，打樁等現象的打孔灌注樁，聲波傳輸法是判斷其是否滿足設計要求的最佳方法。

（3）聲波傳輸法可用于測試樁身質量和樁端下方的沉降物質。就打孔灌注樁而言，樁端下方的沉降材料是最常見的問題。如果沉降的材料太厚，則在澆注混凝土時，一方面樁端位于軟基上，另一方面，沉降的材料會與混凝土混合，這會導致樁端混凝土的質量變差。另外，在巖溶地區沖孔灌注樁的底部經常存在半巖石現象。一側的碎石較弱或土壤與混凝土的摻混會導致樁端混凝土的質量下降。

4、濱江巖溶地區的地基處理方法

針對于廣東省濱江巖溶地區的地質特點，本文采用灌注樁，處理方式有兩個。一是直接采用鋼套筒跟進穿越溶洞法。另一種方法是先采用地基加固，利用注漿設備，使水泥漿液或其他的混合漿液注入巖體中的裂縫中，從而使之形成一個完整的整體。同時注漿法加固了原本不穩固的地基，阻礙了地下水通道，方法簡單且成本低。進而采用摩擦樁加筏板的方式，樁徑較小，約為600mm左右，可以形成質量良好、剛度性以及整體性優良的塊體基礎;樁筏整體性好，剛度大，調整不均勻沉降能力強，同時筏板下樁均勻布置，容錯率高，即使個別樁因為臨空面或其他原因導致承載力不足，周圍其他樁可以分擔其部分荷載。

結語：

濱江巖溶地區的溶洞的見洞率90%以上，端承樁能否滿足設計要求，主要取決于樁端下方的基巖完整性，樁身的質量以及樁端下方的沉降物，這是巖溶地區嵌巖端承樁試驗的重點。

參考文獻：

[1]吳滿，李銳楓，朱海春.廣東省巖溶區橋梁樁基設計[J].交通世界（建養機械），2018，000（011）：94-95.

[2]楊劍榮.巖溶地區基礎設計及施工探討[J].冶金叢刊，2019，004（010）：192-193.