復雜巖溶場地基礎選型和地基處理研究

潘文健

（中國電建集團貴陽勘測設計研究院有限公司，貴州貴陽 550000）

0 前言

巖溶主要是一些可溶性巖石遭到水的化學溶蝕造成的。在基巖內，若存在溶洞，再加上振動作用，會導致地基塌陷，進而嚴重影響建筑物的正常使用。現階段，我國對巖溶地區民用建筑的地基處理已經有了一定的經驗，但對于工業建筑的基地處理還需要進行深層次的探究。巖溶地基可以通過填充、排導、跨越、壓漿以及灌注等多種方式進行處理，但隨著相應技術的發展，巖溶地基處理的方法也得到不斷優化，從而提升經濟性和穩定性。

1 復雜巖溶場地基礎選型

在確定基礎型式的過程中，不僅要考慮受力和變形的影響，還需盡量避免影響周圍的環境。加強對周圍有利因素的利用，便于施工的進行，并實現經濟節約等。

1.1 淺基礎

在復雜巖溶場地，若選擇天然地基的淺基礎，要考慮地表是否存在塌陷的情況，并認真觀察臥土層中是否存在裂隙。一旦發現地基周圍存在地表塌陷的情況，或者發現有土洞，要及時改進基礎設計方案，并及時進行相應的技術處理工作。在《貴州建筑地基基礎設計規范》中明確指出，巖溶場地如存在淺層溶洞成群分布，并且缺乏穩定性、存在土洞、巖溶水不能順利排泄等情況，沒有經過相關處理，不能直接作為建筑物地基。一般情況下，如果建筑的層數較少或者荷載較小，第一選擇基本都是天然地基上的淺基礎，若發現存在部分地質問題，要及時結合地基處理措施進行解決。

1.2 樁基礎

樁基礎有很多不同的型式，但受到施工技術的限制，以及相關設備的影響，在巖溶地區經常使用的是人工鉆孔灌注樁基礎和預制樁基礎等。在施工過程中，如果采取靜壓法，那么在完成沉樁之后就能直觀地看到單樁的承載力。同時，在巖溶地區部分土質較差，不能很好約束樁端，也會降低樁的耐久力，尤其是地震區域更需要注意。除此之外，在采用預制樁時，還需要考慮沉樁對周圍環境的影響，大量實踐過程中都受到這方面的影響。例如，在某工程中計劃采用靜壓預制樁，但在實際施工過程中由于沉樁的擠土效應對周圍環境造成不良影響，導致預制樁施工被終止。

1.2.1 人工挖孔灌注樁基礎

人工挖孔灌注樁質量具有較強的可靠性，并且承載力較好。但在實際施工過程中，要充分考慮施工安全，若巖面不夠平整，不僅比較難以操作，也嚴重威脅施工人員的人身安全。在巖溶地區采取人工挖孔樁施工作業，一般情況下都需要抽水，但是如果周圍存在建筑，一旦抽水導致不均勻沉降，會直接影響周圍建筑的安全，導致其出現傾斜等問題[2]。因此，部分地區對采用人工挖孔樁的方式進行限制，現在已經很少用到這種方式，如圖1 所示。

圖1 人工挖孔樁基本施工方案

1.2.2 鉆孔灌注樁基礎

在巖溶地區，鉆孔灌注樁基礎應用比較廣泛。但在實際應用過程中需要考慮荷載的影響，因為荷載越大，就需要對應越大的樁徑，對樁底巖層的厚度也有更高的要求。在當前的地質勘察過程中，由于技術沒有那么成熟，導致溶洞的大小情況不能得到準確的勘察，使施工過程中需要盲目破巖。另外，在局部進行沖擊成孔的過程中，還會影響周圍已有建筑。

1.2.3 其他型式的樁基礎

上述兩種灌注樁均為大直徑樁，對巖層的完整厚度有較大的要求，所以一般需要進行破巖施工。而采取小直徑樁則不需要這一環節，并且其樁間土具有一定的承載力，最有可能形成復合地基。因此，在巖溶地區比較適合采取小直徑灌注樁。在之前很長一段時間，巖溶地區采取的都是套管成孔灌注樁，但這種基礎樁不僅承載力較低，對環境有較大的破壞，而且不能保障成樁質量，還有較為嚴重的擠土效應，所以已經很少應用在城區。

1.3 復合地基

當前面幾種方案都不太理想時，則可采用復合地基，復合地基在巖溶地區基礎工程中應得到普遍的應用，因為其不僅能夠有效克服天然地基承載體不足的問題，施工工藝也比較簡單，施工設備便于操作，避免樁基礎施工中的各種問題。在采用復合地基的過程中，要保障設計的合理性，結合當地的實際情況，盡量避免影響環境，并最大限度減少資源浪費。

2 地基處理

石灰巖地區某商住樓高28.5m，一共9 層，基巖上面覆蓋有素填土和可塑黏土，巖面最大埋深為18.5m。共設置12 個鉆孔，其中有9 個在鉆孔深度內有溶洞，呈豎向串連狀分布，最多甚至有6 個溶洞相連。同時，經過現場勘查，發現該建筑存在不均勻沉降的可能。另外，在100m 處，有一場地施壓預制樁時造成嚴重的地面下陷。通過這些情況，可以明顯看出擬建房屋場地具有較為復雜的地基條件。

2.1 復合地基處理

2.1.1 制定基礎方案

由于該房屋采取的是天然地基上的淺基礎，所以地基承載力較低，而要想獲得較大的地基承載力，需要接近進行大開挖，但是周邊的實際情況不能支持這樣操作。如果采用樁基礎，比較合理的是鉆樁，但這種樁基礎不能有效控制施工工期，所以業主不同意。因此，根據樓房占地面積判斷，可以采取旋噴法，其樁端能實現與基巖的合理結合，同時樁身也能夠咬合周邊的土體。通過相關的分析，并結合業主意見，最終確定選擇該方法來加固地基，使用復合地基支承擴展基礎。

2.1.2 承載力的確定

《山地建筑結構設計標準》要求復合地基承載力需要經過現場試驗確定，但設計需要選知道地基承載力。因此本案例首先根據基礎方案判斷加固后的地基是否達到相應的強度指標，再進行現場試驗，若復合地基的實際強度達不到期望值，則繼續調整基礎方案。在確定基礎方案的過程中要注意以下幾點：①樁徑、單樁承載力以及樁長等取值時，不僅要考慮具體的施工工藝，也要結合實際場地條件；②面積置換率的大小要合適，不能太大或者太小；③在取值的過程中，對于變化較大的參數應認真進行評估，若樁間土承載力折減系數沒有相應經驗，那么取值時應結合變形的相關要求；④為了有效防止發生不均勻沉降，應盡量減少各基底之間的壓力差[3]；⑤受土體的影響，在進行主體結構施工的過程中會出現輕度的沉降，但只是短時間內；⑥在檢驗復合地基承載力的過程中，要確保承壓板可以覆蓋兩條樁。

2.1.3 施工注意事項

首先要提前校準壓力計，為了保障噴射壓力，要盡量縮短高壓膠管的長度。在成樁過程中，避免出現中斷的情況，影響樁身的順直。其次，施工現場安排專門存放置換泥漿的地方。同時要注意觀察冒漿的情況，出現問題，及時處理。最后對于難以保障質量的部分，要有針對性地增加噴射次數。

2.1.4 特殊問題的處理

根據地質資料，大部分樁應在10m 的深度到巖，但實際試噴的過程中，僅第一條樁的長度已經超過17m，這體現出地質資料與實際情況存在一定偏差。根據地質資料的數據，樁側摩擦力可以達到400kN 以上，若采用旋噴法加固地基，那么一些樁一定會落在巖面上。因此，為了節約資源，并防止發生不均勻沉降，經過仔細計算后采取部分樁到巖，另外一部分樁不到巖，但滿足設計要求的有效樁長的方法。經過實踐證明具有良好的效果，根據現場實際檢測結果，發現加固后的地基承載力都在350kPa 以上，單樁的承載力也符合要求，并且經過開挖，發現樁身外觀質量也比較好[4]。目前改樓竣工已經7 年多，還沒有發生關于沉降的問題。

2.2 剛性樁復合地基

某住宅小區共有兩棟組成，其中A 棟16 層，B 棟12 層，都屬于配有地下室的高層建筑。該小區附近有多層民宅，地質條件基本和上述案例相同。

2.2.1 制定基礎方案

根據業主意見和地質資料，采用復合地基。并根據場地實際情況、施工可行性以及地質情況決定采用CFG 樁復合地基。根據上部荷載，并結合地質資料，計算出樁徑為400mm，有效樁長為10~25m，樁間距為1.4m，復合地基承載力為350kPa。目前該小區將要完工，還未發生沉降問題。

2.2.2 施工注意事項

雖然整體施工比較順利，但也有一些問題需要注意：①應盡量保障地質勘察資料的準確性，要仔細探查是否存在防空洞或者土洞等不良因素；②在巖溶場地，一些范圍內土質較差，所以應盡量將剛性樁設計成摩擦樁。同時，由于長螺旋接觸到巖石就需要收樁，不能期望理想的端承力[5]；③剛性樁的長度最好在10~20m 之間，若超過這個長度則難以掌握，也浪費資源，短于這個長度則承載力有限；④應提前制定遇到不良地質情況的措施，否則在遇到較為堅硬的土層時，難以進行長螺旋施工。

3 結語

綜上所述，各種基礎型式都有其優缺點，不同的地基處理方式也有不同的適用范圍，在進行復雜巖溶場地基礎設計的過程中，要充分考慮各方面因素的影響，并進行大量的分析和比較，最終才能制定最佳的解決方案。