巖溶強發(fā)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?guī)r體中存在巖溶現(xiàn)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(xiàn)象具有三大特點：一是發(fā)育的不均勻性；二是形態(tài)的復(fù)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(zhì)勘察報告顯示，鉆孔見洞隙率為53%，屬于巖溶強發(fā)育場地。一樁一孔超前鉆結(jié)果也充分證實了該場地巖溶十分發(fā)育，其中生料庫鉆孔見洞隙率達(dá)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(yuǎn)的高差可達(dá)6～7m，汽輪機房車間開挖后巖層出現(xiàn)懸崖狀，這些都增加了設(shè)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(yù)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(zhì)報告得知，這些車間的基巖面較淺，設(shè)計地基基礎(chǔ)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(yán)重不符。石灰石預(yù)均化庫中心地溝超挖7m，窯墩超挖5m，汽輪機房半數(shù)基礎(chǔ)超挖6m，給基礎(chǔ)施工帶來了很大的難度及費用增加，甚至還要修改設(shè)計。造成這種狀況的主要原因還是布孔太少，無法查明復(fù)雜的巖溶地貌。因此，巖溶強發(fā)育地基的勘察布孔應(yīng)區(qū)別于一般場地地基布孔，建議按以下原則：

（1）鉆探孔應(yīng)沿基礎(chǔ)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(chǔ)，建議布置4～5孔。

（3）筒倉環(huán)基等條形基礎(chǔ)，孔距宜控制在6m左右。

（4）樁基應(yīng)進(jìn)行超前鉆施工，一樁至少一孔。當(dāng)樁徑大于1.2m時，可視巖溶發(fā)育復(fù)雜程度適當(dāng)加孔。

（5）當(dāng)發(fā)現(xiàn)可能存在較大溶洞時，應(yīng)在周邊補孔，以查明溶洞的形態(tài)特征。

3 天然地基與樁基的選擇

當(dāng)選擇巖溶地基作為天然地基持力層時，應(yīng)謹(jǐn)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(dāng)基礎(chǔ)面積較大時，這種巖面落差變化更加顯著，給天然地基基礎(chǔ)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(dāng)查明巖面落差較大、埋置偏深時，應(yīng)進(jìn)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(shè)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(jié)果確定，但應(yīng)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(nèi)。在懸崖處時，樁端擴(kuò)散角內(nèi)應(yīng)均為連續(xù)穩(wěn)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(yīng)隨著超前鉆施工進(jìn)程進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)已經(jīng)完成的超前鉆孔結(jié)果顯示有懸崖、溶洞等情況時，應(yīng)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(shè)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(fù)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(shè)計中應(yīng)采取增加樁基配筋的方法來提高短樁的結(jié)構(gòu)附加承載能力。

4.3 施工中樁長的調(diào)整

由于樁徑遠(yuǎn)大于超前鉆孔直徑，因此超前鉆的結(jié)果還不能完全反映樁徑及周圍巖石的情況。當(dāng)出現(xiàn)樁端遇到裂隙或遇到嚴(yán)重傾斜巖層、溶洞減少或增加等情況，除需要調(diào)整施工方法外，還要對樁的長度進(jìn)行調(diào)整。

樁長的調(diào)整，不論是加長還是縮短，都是以樁基施工紀(jì)錄為新的依據(jù)，所以，應(yīng)充分分析超前鉆結(jié)果及樁基施工紀(jì)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(zhuǎn)鉆。由于巖溶的復(fù)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。■