對(duì)某工程巖溶發(fā)育特征及基礎(chǔ)選型分析

許騰暉，門(mén)春樹(shù)

(深圳市勘察測(cè)繪院(集團(tuán))有限公司，廣東 深圳 518000)

1 前 言

近年來(lái)，隨著城市建設(shè)快速發(fā)展，諸多建筑項(xiàng)目在地質(zhì)條件復(fù)雜的地區(qū)開(kāi)展[1]。近些年，越來(lái)越多的巖溶問(wèn)題在工程中被遇到，由于巖溶在空間上發(fā)育不均一性和巖溶水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性以及地形的多樣性，給工程設(shè)計(jì)或施工帶來(lái)許多困難[2～5]。本文以某巖溶工程為例，根據(jù)勘察資料，對(duì)場(chǎng)區(qū)巖溶發(fā)育特征進(jìn)行分區(qū)，提出基礎(chǔ)選型建議。

2 工程概況

擬建工程為一醫(yī)療綜合大樓，原始地貌屬于沖洪積平原，后經(jīng)人工堆填，場(chǎng)地現(xiàn)狀地勢(shì)平坦，起伏不大，周邊為市政道路及小區(qū)住宅。場(chǎng)地大致呈矩形狀沿東西向展布，長(zhǎng)約 90 m，寬約 55 m。醫(yī)療綜合大樓包括主樓24層、裙樓6層，擬建3層地下室，建筑高度 99.8 m，總建筑面積約 97 538 m2。場(chǎng)區(qū)共布置鉆孔147個(gè)，鉆孔間距按詳細(xì)勘察階段一級(jí)地基復(fù)雜程度原則進(jìn)行布設(shè)[6]。孔深要求：孔深不小于 20 m，且入完整連續(xù)微風(fēng)化基巖不小于 7 m。

根據(jù)鉆探揭露，場(chǎng)地內(nèi)地層自上而下依次為：第四系人工填土、第四系沖洪積粉質(zhì)黏土、不明成因含角礫粉質(zhì)黏土、溶洞、石炭系下統(tǒng)石磴子組大理巖。

3 巖溶發(fā)育特征分析

溶洞規(guī)模不一，全充填、半充填、空洞均有揭露，溶洞充填物成分以黏性土、粉細(xì)砂及角礫為主，性狀不一。本次勘察147個(gè)鉆孔中共有104個(gè)鉆孔揭露溶洞。溶洞視洞高 0.10 m～13.00 m(平均 2.85 m)，層頂深度 7.40 m～46.30 m(平均 20.11 m)。鉆孔見(jiàn)洞隙率為70.5%，線巖溶率為32.32%，綜合判定本項(xiàng)目場(chǎng)地巖溶發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育[7]。

為了更直觀地了解場(chǎng)地各個(gè)區(qū)段巖溶發(fā)育情況，以鉆孔揭露巖溶的大小、形態(tài)、連通性、地下水情況作為巖溶發(fā)育程度的判別指標(biāo)[8](如表1所示)，將場(chǎng)地巖溶發(fā)育程度分為微、中、強(qiáng)三個(gè)程度等級(jí)。通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析得到了場(chǎng)地巖溶發(fā)育程度分區(qū)(如圖1所示)。

巖溶發(fā)育程度判別表 表1

圖1 巖溶發(fā)育程度分區(qū)圖

4 基礎(chǔ)選型分析

根據(jù)勘察成果分析，僅少量鉆孔在基坑底未到基巖，其他鉆孔坑底均已到基巖，基坑底板以下深、大溶洞主要分布于裙樓、地下室區(qū)域，主樓區(qū)域相對(duì)較少。在設(shè)計(jì)基坑深度條件下，擬建項(xiàng)目基礎(chǔ)形式可采用樁基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)。

4.1 樁基礎(chǔ)

當(dāng)采用樁基礎(chǔ)時(shí)，根據(jù)本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，建筑物樁基工程多采用鉆(沖)灌注樁或旋挖樁、預(yù)應(yīng)力混凝土管樁等類型樁基。根據(jù)擬建工程地質(zhì)條件綜合考慮周邊環(huán)境因素，現(xiàn)將這幾種可能選用樁型的適宜性比選如下：

(1)預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)

此種樁型具有施工工藝簡(jiǎn)單快捷，工程周期短，工程費(fèi)用相對(duì)較低，質(zhì)量易控制的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)是：?jiǎn)螛冻休d力相對(duì)較低，需采用多樁承臺(tái)基礎(chǔ)，且會(huì)產(chǎn)生擠土效應(yīng)。另外，錘擊產(chǎn)生的振動(dòng)，對(duì)擬建場(chǎng)地四周的現(xiàn)狀道路或現(xiàn)有建筑物會(huì)產(chǎn)生不良影響，且產(chǎn)生較大噪音，造成對(duì)附近居民的影響。場(chǎng)地內(nèi)地層界面起伏很大，樁基礎(chǔ)施工時(shí)配樁亦會(huì)存在一定難度，較難確保樁端放置在設(shè)計(jì)的持力層上和保證必要的設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，且場(chǎng)地開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程后，多數(shù)區(qū)域基巖出露，綜合判定該場(chǎng)地不宜采用預(yù)應(yīng)力管樁。

(2)沖(鉆)孔灌注樁或旋挖灌注樁基礎(chǔ)

鉆(沖)孔灌注樁或旋挖灌注樁具有以下優(yōu)點(diǎn)：可適用于各種地層；樁徑及樁長(zhǎng)選擇自由度大，樁長(zhǎng)可隨持力層起伏而改變；不需截樁，沒(méi)有接頭，能使樁端較順利地達(dá)到持力層設(shè)計(jì)標(biāo)高；采用大直徑灌注樁時(shí)，單樁總承載力大；施工時(shí)不需降水，可避免因樁基施工降水對(duì)環(huán)境造成不良影響。其主要缺點(diǎn)是：工程費(fèi)用相對(duì)較高；成樁工藝要求高，樁身質(zhì)量受施工工藝水平的影響較大；持力層判定不直觀、難于把握的問(wèn)題；泥漿排放量大，存在泥漿污染場(chǎng)地，碴漿清運(yùn)困難，施工對(duì)周邊居民會(huì)產(chǎn)生噪聲污染。

根據(jù)場(chǎng)地條件、施工設(shè)備、巖土條件、地下水及環(huán)境條件綜合分析，本工程樁基礎(chǔ)可采用沖(鉆)孔灌注樁或旋挖灌注樁基礎(chǔ)，以完整微風(fēng)化基巖為樁端持力層。

4.2 筏板基礎(chǔ)

若采用筏板基礎(chǔ)，需合理設(shè)計(jì)筏板厚度，基底以下溶洞處理建議為：①對(duì)基底以下淺層溶洞可采用換填、充填等處理方法；②對(duì)于深、大溶洞，可以采用豎向增強(qiáng)樁來(lái)提高承載力。

4.3 巖溶地區(qū)施工應(yīng)注意的問(wèn)題

(1)巖溶地區(qū)半邊巖、斜巖面發(fā)育，可能造成樁基施工時(shí)卡鉆、埋鉆、樁身傾斜、樁端未全斷面入巖等問(wèn)題，施工時(shí)應(yīng)注意合理設(shè)計(jì)施工方案。

(2)施工時(shí)存在地面沉降、地面開(kāi)裂、地面塌陷的風(fēng)險(xiǎn)，施工前應(yīng)做好施工方案、巖溶處理方案及地面塌陷應(yīng)急預(yù)案。

(3)受鉆孔數(shù)量、孔徑等因素限制，勘察資料并不能完全代表實(shí)際地質(zhì)情況，可能存在斜巖面、半邊巖、半邊溶洞等問(wèn)題。

(4)在注漿過(guò)程中漿體側(cè)壓力擠破周邊溶洞側(cè)壁，使樁身與周邊溶洞聯(lián)通，造成漏漿，從而使得充盈系數(shù)過(guò)大。

5 結(jié) 論

(1)本次勘察147個(gè)鉆孔中共有104個(gè)鉆孔揭露溶洞。鉆孔見(jiàn)洞隙率為70.75%，線巖溶率為32.32%，綜合判定本項(xiàng)目場(chǎng)地巖溶發(fā)育程度為強(qiáng)發(fā)育。

(2)以鉆孔揭露巖溶的大小、形態(tài)、連通性、地下水情況作為巖溶發(fā)育程度的判別指標(biāo)，將場(chǎng)地巖溶發(fā)育程度分為微、中、強(qiáng)三個(gè)程度等級(jí)。

(3)根據(jù)勘察成果分析，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，擬建項(xiàng)目基礎(chǔ)形式可采用樁基礎(chǔ)或筏板基礎(chǔ)。

(4)巖溶地區(qū)施工具有一定難度，容易出現(xiàn)一些問(wèn)題，施工時(shí)應(yīng)注意。