巖溶強發育場地地基工程要點

楊明華

1 巖溶地基特點

巖溶地基是指以碳酸類巖石為地基持力層，且巖體中存在巖溶現象，這些可溶性巖石受水的溶解作用和伴隨的機械作用形成諸如石芽、溶溝、溶槽、溶洞等地貌的地基。巖溶現象具有三大特點：一是發育的不均勻性；二是形態的復雜性；三是分布的隱蔽性。

貴州某水泥廠的場地就具有上述特點。前期地質勘察報告顯示，鉆孔見洞隙率為53%，屬于巖溶強發育場地。一樁一孔超前鉆結果也充分證實了該場地巖溶十分發育，其中生料庫鉆孔見洞隙率達61%。水泥庫等車間的天然地基開挖后，巖面狀如石林，相鄰幾米遠的高差可達6～7m，汽輪機房車間開挖后巖層出現懸崖狀，這些都增加了設計施工難度。因此必須充分把握巖溶場地地基工程的特點并采取針對性措施。

2 勘察布孔原則

由于巖溶地基具有起伏不平、相鄰巖面高差大的特點，按一般場地的要求布孔難以查明其巖面埋深狀況。該水泥廠石灰石預均化庫中心地溝、窯中、汽輪機房等車間的地基開挖就說明了這一點。從地質報告得知，這些車間的基巖面較淺，設計地基基礎采用天然地基，持力層為基巖。但地基開挖后，巖面埋深與地基報告嚴重不符。石灰石預均化庫中心地溝超挖7m，窯墩超挖5m，汽輪機房半數基礎超挖6m，給基礎施工帶來了很大的難度及費用增加，甚至還要修改設計。造成這種狀況的主要原因還是布孔太少，無法查明復雜的巖溶地貌。因此，巖溶強發育地基的勘察布孔應區別于一般場地地基布孔，建議按以下原則：

（1）鉆探孔應沿基礎軸線布置，重大車間一柱至少一孔。

（2）窯墩、輥磨等較大面積的基礎，建議布置4～5孔。

（3）筒倉環基等條形基礎，孔距宜控制在6m左右。

（4）樁基應進行超前鉆施工，一樁至少一孔。當樁徑大于1.2m時，可視巖溶發育復雜程度適當加孔。

（5）當發現可能存在較大溶洞時，應在周邊補孔，以查明溶洞的形態特征。

3 天然地基與樁基的選擇

當選擇巖溶地基作為天然地基持力層時，應謹慎對待。因為少量的鉆探孔提供的基巖埋深難以反映整個車間基巖面全貌，尤其當基礎面積較大時，這種巖面落差變化更加顯著，給天然地基基礎施工帶來較大困難。建議必要時增加鉆探孔，以查明巖面的分布特征，當查明巖面落差較大、埋置偏深時，應進行天然地基與樁基的方案比較。

表1 巖溶地基施工問題與處理

4 樁基設計與施工中需注意的問題

4.1 施工前樁長的確定

施工前樁長一般按照超前鉆孔的結果確定，但應特別注意避免“一孔之見”，要綜合相鄰鉆孔的持力巖層深度，盡量控制相鄰樁底的高差在一倍樁間距范圍內。在懸崖處時，樁端擴散角內應均為連續穩定巖體，必要時補孔，以保證樁外有一定厚度的巖體。

值得注意的是，超前鉆布孔方案應隨著超前鉆施工進程進行調整。當已經完成的超前鉆孔結果顯示有懸崖、溶洞等情況時，應在其周圍補做超前鉆孔，查明懸崖、溶洞的具體狀況。

4.2 短樁的設計措施

巖面高低起伏、落差很大，巖面至承臺底面的距離也就大小不一，距離小的就形成了短樁。研究表明，同一承臺下，樁長不同，受力不同，差別很大。短樁由于剛度大，受力更加復雜，承受更大的剪力等。由于短樁是天然形成的，很難通過改變巖面來增加樁長，所以設計中應采取增加樁基配筋的方法來提高短樁的結構附加承載能力。

4.3 施工中樁長的調整

由于樁徑遠大于超前鉆孔直徑，因此超前鉆的結果還不能完全反映樁徑及周圍巖石的情況。當出現樁端遇到裂隙或遇到嚴重傾斜巖層、溶洞減少或增加等情況，除需要調整施工方法外，還要對樁的長度進行調整。

樁長的調整，不論是加長還是縮短，都是以樁基施工紀錄為新的依據，所以，應充分分析超前鉆結果及樁基施工紀錄，并作出新的判斷。為安全起見，一般采用保守的原則，增加樁端入巖深度或其他位置的樁周與巖石有一定長度的嵌巖段，將樁周與巖石的摩阻力作為安全儲備。

4.4 施工中的問題與處理

巖溶地基樁基施工，對于大直徑一般采用沖擊鉆，對于小直徑宜采用旋轉鉆。由于巖溶的復雜性，施工中常會遇到一些問題，其處理方法及注意事項見表1。■