住宅樓巖溶地基處理實(shí)例分析

蔡佩宏 徐建春

1.中國(guó)輕工業(yè)長(zhǎng)沙工程有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000；2.湖南省輕紡設(shè)計(jì)院有限公司 湖南 長(zhǎng)沙 410000

1 工程概況

項(xiàng)目位于湖南省吉首市，總高95m，剪力墻結(jié)構(gòu)，原設(shè)計(jì)方案中塔樓采用筏板基礎(chǔ)，以中風(fēng)化灰?guī)r為持力層，承載力特征值為2000kPa。基礎(chǔ)開(kāi)挖施工過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)本單體東北角部區(qū)域有巖溶洞穴和溝槽。地勘單位重新做施工勘察，發(fā)現(xiàn)該區(qū)域中風(fēng)化灰?guī)r內(nèi)存在溶洞，深度為5～8m，寬度為6～9m，溶洞內(nèi)無(wú)填充[1]。

2 場(chǎng)地巖土工程性質(zhì)評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地原始地貌為侵蝕剝蝕殘丘地貌，場(chǎng)地內(nèi)勘探孔深度25m，場(chǎng)地地表覆蓋層主要為：殘積粉質(zhì)黏土（層號(hào)①）；全風(fēng)化灰?guī)r（②）；強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r（③）；中風(fēng)化灰?guī)r（④）。中風(fēng)化灰?guī)r：灰黑色，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，主要由碳酸礦物組成，局部可見(jiàn)方解石脈，巖芯較完整，呈柱狀、長(zhǎng)柱狀，節(jié)長(zhǎng)5～35cm，錘擊聲脆，巖質(zhì)較硬，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)[2]。

3 巖溶地區(qū)地基處理常見(jiàn)方法比較

3.1 填墊法

包括充填法、換填法、挖填法等。當(dāng)上部附加荷載不大，且為裸露巖溶土洞時(shí)，可采用充填法。用塊石、片石填充溶洞底部，碎石填中部，土或混凝土填塞溶洞上部，以保持地下水的原始流通狀況，使其形成自然的反濾層。換填法適用于溶洞充填物物理力學(xué)性質(zhì)不好的情形。須清除洞中充填物，再全部換填塊石、片石、砂、混凝土等材料。挖填法適用于淺埋的巖溶土洞，將其挖開(kāi)或爆破揭頂，再填入塊石、片石、砂等，然后覆蓋黏性土并夯實(shí)。對(duì)于重要工程的基礎(chǔ)施工，除去溶洞中填充物后，可將鋼筋或廢鋼打入洞體裂隙后再灌填混凝土，把水泥漿液注入四周的巖石裂隙，以黏結(jié)成整體，可提高強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

3.2 加固法

包括灌漿法、頂柱法、強(qiáng)夯法、擠密法等。密鉆灌漿法加固適用于埋深較大的巖溶土洞。可用黏土、砂石、混凝土、水泥砂漿等填塞；用水泥漿和瀝青作帷幕防滲，灌漿順序可先外圍后中間，先地下水上游后下游。當(dāng)洞頂板較薄、洞跨較大，頂板強(qiáng)度不足以承擔(dān)上部荷載，為了減少洞跨，可采用附加支撐，即頂柱法。砌筑支墩作附加支柱，并用漿砌塊石填補(bǔ)加固洞頂。在覆蓋形巖溶區(qū)，強(qiáng)夯法處理大面積土洞和塌陷，快速經(jīng)濟(jì)且能提高整個(gè)場(chǎng)地巖溶地基穩(wěn)定性。夯擊時(shí)，若夯錘突然下陷，說(shuō)明下部有隱伏土洞，可在夯擊的同時(shí)填土或沙礫土料。擠密法適用于土洞中軟土較深地段，將砂柱、石灰柱、松土樁、混凝土樁或者鋼管打入洞內(nèi)，形成復(fù)合地基，提高地基穩(wěn)定性和強(qiáng)度[3]。

3.3 跨越法

包括板跨法、梁跨法、拱跨法等。深度較大、洞徑較小不便入內(nèi)施工或洞徑雖大、但有水的溶洞，可據(jù)建筑物性質(zhì)和基底受力情況，用鋼筋混凝土板封頂，即板跨法。對(duì)埋藏較深但仍位于地基持力層內(nèi)的規(guī)模較小的塌陷或土洞，可用彈性地基梁或鋼筋混凝土梁跨越土洞或塌陷體。拱跨法適用于洞身寬、深度大、洞形復(fù)雜或有水流的巖溶地基。

3.4 樁基法

溶洞、塌陷漏斗較深較大或溶洞多層發(fā)育，可采用樁基礎(chǔ)。在基巖起伏處，其上覆土層性質(zhì)較軟弱、厚度又大、不易清除時(shí)，宜采用鉆孔或沖孔灌注樁；采用打入樁時(shí)，樁尖應(yīng)錨入基巖；采用人工挖孔樁時(shí)，多數(shù)情況開(kāi)挖時(shí)宜設(shè)護(hù)壁。采用沖孔和挖孔結(jié)合，可解決復(fù)雜、多層、含水巖溶地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性問(wèn)題。

4 本工程巖溶地基處理方案

根據(jù)本工程巖溶地基發(fā)育、溶洞分布情況及場(chǎng)地土層特點(diǎn)，中風(fēng)化灰?guī)r層比較厚，在有溶洞的區(qū)域采用沖孔灌注樁，其他巖層完好無(wú)溶洞區(qū)域仍然采用筏板基礎(chǔ)，以中風(fēng)化灰?guī)r（④）為持力層。中風(fēng)化灰?guī)r單軸飽和抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為37.3MPa，樁長(zhǎng)不小于6m。樁端進(jìn)入中風(fēng)化灰?guī)r層內(nèi)不小于1.0d(d為樁身直徑)。

樁基施工前，應(yīng)在每個(gè)樁孔上鉆1～3個(gè)超前鉆孔，鉆孔深度應(yīng)進(jìn)入中風(fēng)化灰?guī)r層不小于5m。主要目的：查明每個(gè)樁孔的溶洞分布和大小，明確持力層的準(zhǔn)確標(biāo)高及承載力。沖孔灌注樁施工的主要難點(diǎn)是成孔，鉆孔打穿溶洞時(shí)，孔內(nèi)泥漿會(huì)迅速流失，需要堵住泥漿滲漏及混凝土流失才能保證樁的成型。針對(duì)此種情況，可采用兩種方案：方案一，向孔內(nèi)回填大量黏土及灌混凝土，把溶洞填實(shí)，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再進(jìn)行沖孔灌注樁施工；方案二，沖孔灌注樁施工時(shí)，采用鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒長(zhǎng)度應(yīng)大于溶洞深度，因?yàn)楸竟こ虉?chǎng)地已探明溶洞深度不超過(guò)8m，鋼護(hù)筒可保證樁基有效成型，不會(huì)出現(xiàn)混凝土流失的現(xiàn)場(chǎng)。方案一施工周期長(zhǎng)，需要灌注大量的混凝土，如果溶洞之間有連通，需要的混凝土量無(wú)法預(yù)估，給施工帶來(lái)很大的不便，且造價(jià)相對(duì)較高；方案二可節(jié)省施工時(shí)間，滿(mǎn)足住宅項(xiàng)目高周轉(zhuǎn)的進(jìn)度要求。該區(qū)域灌注樁直徑采用1.2m，因?yàn)闃渡泶┰饺芏磿r(shí)，溶洞并沒(méi)有填實(shí)，該樁受力情況與鋼筋混凝土柱類(lèi)似，故設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，應(yīng)采用盈建科等軟件對(duì)灌注樁按柱構(gòu)件進(jìn)行受力分析，計(jì)算長(zhǎng)度取樁身穿過(guò)的溶洞高度，分析該段區(qū)域樁身受彎情況，按最不利組合取包絡(luò)計(jì)算樁身配筋。樁身螺旋箍筋間距在頂部到無(wú)填充溶洞底標(biāo)高范圍內(nèi)為100mm，溶洞底標(biāo)高以下螺旋箍筋間距可采用200mm。要求樁端全斷面進(jìn)入持力層深度不小于1.0d。當(dāng)巖層表面傾斜時(shí)，嵌巖深度以坡下方為準(zhǔn)[4]。

施工完成后的工程樁應(yīng)進(jìn)行樁身質(zhì)量檢驗(yàn)。本工程基礎(chǔ)范圍有溶洞區(qū)域灌注樁共13根，樁基豎向承載力檢驗(yàn)應(yīng)采用靜載試驗(yàn)，樁數(shù)不小于2根，還需采用聲波透射法或鉆芯法檢測(cè)樁身質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

巖溶地區(qū)地基處理有一定的難度和復(fù)雜性，在地質(zhì)勘察資料詳細(xì)的情況下，我們不但要兼顧安全、經(jīng)濟(jì)、適用，尚應(yīng)考慮到因地制宜，項(xiàng)目進(jìn)度要求等，對(duì)比選出相對(duì)合理的地基方案。