淺談在巖溶地區(qū)工程勘察對(duì)基礎(chǔ)選型和施工的指導(dǎo)作用

夏一平

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070）

0.引言

我國(guó)的巖溶分布范圍廣，由巖溶發(fā)育形成的復(fù)雜地基常常會(huì)因溶洞頂板坍塌、土洞發(fā)育引起地面塌陷、巖溶地下水的突襲、不均勻地基沉降等工程問題[1]，對(duì)工程建設(shè)產(chǎn)生重大影響，故在巖溶地區(qū)對(duì)擬建場(chǎng)地進(jìn)行巖土工程勘察，詳細(xì)查明擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，對(duì)后續(xù)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工有重要指導(dǎo)作用。

1.工程概況

大朗站信號(hào)樓屬于京廣線廣州至坪石段自動(dòng)閉塞和連鎖設(shè)備改造工程中的一座重要構(gòu)筑物，該信號(hào)樓位于廣東省廣州市白云區(qū)石井鎮(zhèn)大朗貨場(chǎng)內(nèi)。信號(hào)樓長(zhǎng)38.3m，寬17.4m，共3層，上部結(jié)構(gòu)形式采用鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)方案采用泥漿護(hù)壁沖擊鉆孔灌注樁，樁基數(shù)量25根，單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值≥7200kN，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)27m～54m，平均樁長(zhǎng)33m。

2.工程勘察

根據(jù)大朗站信號(hào)樓的重要性程度、場(chǎng)地的復(fù)雜程度和場(chǎng)地的地基復(fù)雜程度綜合判斷該信號(hào)樓的巖土工程勘察等級(jí)為甲級(jí)，先開展了詳細(xì)勘察階段勘察工作，詳細(xì)查明擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，為基礎(chǔ)方案選型提供了科學(xué)依據(jù)，在樁基施工前又開展了超前鉆勘察，采取逐樁布置勘探孔，為樁基施工提供了準(zhǔn)確的地質(zhì)資料[2]。

2.1 詳細(xì)勘察工作重點(diǎn)

詳細(xì)勘察階段對(duì)信號(hào)樓擬建場(chǎng)地共實(shí)施勘探孔5個(gè)，其中控制勘探孔2個(gè)，一般性勘探孔3個(gè)，鉆探進(jìn)尺合計(jì)149.9m。

2.2 超前鉆勘察工作重點(diǎn)

按照?qǐng)龅毓こ痰刭|(zhì)條件，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)最終方案采用樁基方案，超前鉆勘察采用一樁一鉆孔的方式進(jìn)行布置，鉆孔孔位位于樁中心，共實(shí)施勘探孔24個(gè)，鉆探進(jìn)尺合計(jì)907.7m。超前鉆勘察所有鉆孔均穿過溶洞揭露至5m～6m的連續(xù)完整巖層。

通過實(shí)施超前鉆勘探孔，結(jié)合詳細(xì)勘察階段勘察成果資料，重點(diǎn)查明各樁端的基巖性狀。

3.工程地質(zhì)條件

根據(jù)詳細(xì)勘察和超前鉆勘察成果報(bào)告，大朗站信號(hào)樓擬建場(chǎng)地的地層自上而下按成因類型分為第四系全新統(tǒng)素填土、沖積層淤泥質(zhì)土、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂、細(xì)砂和粉質(zhì)黏土，下伏基巖為石炭系大塘階測(cè)水段灰?guī)r[3]。

擬建場(chǎng)地存在的不良地質(zhì)作用為巖溶和液化。其中超前鉆勘察24個(gè)鉆孔中，22個(gè)鉆孔均揭露有溶洞，溶洞約占鉆孔總數(shù)的91.67%，見洞率＞30%，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB50021-2001）[4]本場(chǎng)地巖溶發(fā)育程度為巖溶強(qiáng)發(fā)育等級(jí)。揭露洞身高度0.80m～7.70m，平均高度2.84m；洞頂埋深23.20m～51.00m，平均埋深29.00m。溶洞內(nèi)大多數(shù)為全充填，填充物以軟塑狀粉質(zhì)粘土及稍密狀細(xì)砂為主，部分溶洞為半充填，充填物以稍密狀細(xì)砂為主，極少數(shù)溶洞為空洞。

綜上所述，擬建場(chǎng)地揭露的巖溶頂板厚度較薄，且?guī)r體裂隙較發(fā)育，揭露的溶洞洞徑較大，頂板厚跨比較小，屬對(duì)穩(wěn)定不利地段。

4.基礎(chǔ)方案

大朗站信號(hào)樓設(shè)備荷載較大，對(duì)沉降極敏感，而擬建場(chǎng)地地質(zhì)條件差，依據(jù)勘察報(bào)告、行業(yè)規(guī)范和相關(guān)計(jì)算，淺基礎(chǔ)無法滿足信號(hào)樓對(duì)承載力和沉降的要求，從安全性、可行性、經(jīng)濟(jì)效益和工期等方面綜合考慮，較適合本工程的基礎(chǔ)初步方案主要有樁基和筏型基礎(chǔ)+復(fù)合地基。

4.1 樁基方案

由于采用摩擦樁無法滿足承載力要求，且根據(jù)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ15-31-2016）第10.1.5第8條規(guī)定：巖溶地區(qū)的樁基不宜直接采用直接支承于基巖面上的預(yù)制樁，宜采用嵌巖樁，因此可采用端承樁，樁基形式可采用鉆（沖）孔灌注樁，以③2層微風(fēng)化灰?guī)r作為樁基持力層。

（1）旋挖鉆孔灌注樁。本信號(hào)樓擬建場(chǎng)地施工空間相對(duì)狹小，且上部土層承載力很小，無法承受旋挖鉆機(jī)重量，有存在地面大面積塌陷的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）沖擊鉆孔灌注樁。沖擊鉆孔灌注樁施工優(yōu)點(diǎn)是對(duì)巖溶地質(zhì)有較好的適應(yīng)性，由于溶洞發(fā)育極不規(guī)則，巖層均勻性極差，沖擊成孔灌注樁可避免回旋鉆卡鉆和進(jìn)尺困難等缺點(diǎn)，缺點(diǎn)是經(jīng)反復(fù)沖擊后，孔徑變大，混凝土超灌量增加，工程造價(jià)較高。

4.2 筏型基礎(chǔ)+復(fù)合地基方案

復(fù)合地基中碎石樁和CFG樁聯(lián)合使用的多樁型復(fù)合地基能同時(shí)達(dá)到處理砂土液化和提高地基承載力作用。首先碎石樁用具有振動(dòng)擠密效應(yīng)的擠土成樁工藝，將項(xiàng)目場(chǎng)地上部土松散砂土層振密，消除細(xì)砂層的液化和震陷，提高地基承載力和減少沉降量。

根據(jù)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ15-31-2016）[5]第8.5.3規(guī)定：巖溶發(fā)育地區(qū)基巖上覆土為飽和砂土?xí)r，不宜采用復(fù)合地基持力層，而本場(chǎng)地基巖上覆土存在飽和砂土，故此方案不適宜本信號(hào)樓。

4.3 最終方案

根據(jù)擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)情況，綜合各方案優(yōu)缺點(diǎn)，經(jīng)過業(yè)主組織專家論證，最終基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案選擇沖擊鉆孔灌注樁方案。

5.樁基施工

5.1 護(hù)筒護(hù)壁

因場(chǎng)地下部巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，為了防止溶洞漏水、鉆孔內(nèi)水頭急劇下降而造成坍孔，引發(fā)地面塌陷，在沖擊鉆進(jìn)行成樁施工前，先采用液壓震動(dòng)錘將鋼護(hù)筒穿透第四系地層，最終坐落在土巖交界面處，保證樁基施工過程中安全。

5.2 問題及措施

該信號(hào)樓擬建場(chǎng)地巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，在沖擊成樁過程中在沖擊到溶洞處，均出現(xiàn)泥漿大量滲漏現(xiàn)象，經(jīng)多次試驗(yàn)各類堵漏方法和結(jié)合地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，最終采用黏土、片石和水泥按一定比例進(jìn)行回填，收到了較好的效果。

當(dāng)鉆孔至溶洞層時(shí)，護(hù)筒內(nèi)泥漿會(huì)全部流失或部分流失，這時(shí)可采用片石、黏土、水泥（按體積比1:1:1）回填，當(dāng)溶洞較大時(shí)可多加入部分水泥，回填一層，采用鉆頭沖擊一遍，盡量使片石和黏土保持密實(shí)，直至回填至溶洞頂部約2m。在溶洞回填完成后，向鉆孔內(nèi)注入稠度較大的泥漿，使其自然浸入片石縫隙內(nèi)，然后采用鉆頭沖擊，使片石和黏土擠入溶洞內(nèi)，形成泥石護(hù)壁，若溶洞內(nèi)泥石護(hù)壁出現(xiàn)漏漿時(shí)，應(yīng)再次回填、沖擊，反復(fù)回填、沖擊，直至形成泥石護(hù)壁不再漏漿為止。

在參建單位的共同努力下，該信號(hào)樓的基礎(chǔ)最終順利完成，經(jīng)第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)樁基均合格。

6.總結(jié)

巖溶發(fā)育地區(qū)的工程建設(shè)中的工程勘察、設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)施工往往具有復(fù)雜性和特殊性，并伴隨著不安全、不確定因素，本文通過大朗站信號(hào)樓的工程實(shí)例，對(duì)工程勘察的全過程進(jìn)行了分析總結(jié)，得出以下結(jié)論：（1）巖溶發(fā)育地區(qū)的工程勘察宜分階段進(jìn)行，并在各階段布置相對(duì)應(yīng)的工作量，逐步認(rèn)清的擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，條件復(fù)雜或有特殊要求的工程宜進(jìn)行超前鉆勘察或施工勘察。（2）通過工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查、物探和鉆探等多種手段相結(jié)合的方式，最終查明擬建場(chǎng)地內(nèi)各巖土層的工程性質(zhì)、溶洞分布及發(fā)育情況，指導(dǎo)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和基礎(chǔ)施工等工作。（3）巖溶地區(qū)的基礎(chǔ)方案和施工工藝選擇應(yīng)充分考慮場(chǎng)地的巖溶發(fā)育狀況，因地制宜，采用最佳方案，從而保證工程安全、造價(jià)合理、實(shí)施順利。