巖溶地區樁基礎穩定性分析

陶健　楊正雄

（江西有色地質勘查五隊　江西　九江　332000）

巖溶地區樁基礎穩定性分析

陶健楊正雄

（江西有色地質勘查五隊江西九江332000）

巖溶區域的基巖表面上起伏是比較大的，溶洞在形狀上也是大小差異，這樣的情況也就使得基巖在承載力學行為與半無介質的情況存在差異，使的承載力大幅度的降低，需要對其穩定性進行研究。本文中將主要針對巖溶地區樁基礎穩定性的相關問題做出研究，希望能夠為日后巖溶地區樁基礎穩定性的相關課題完善及創新，提供可行性思路及建議。

巖溶地區；樁基礎；穩定性

巖溶我們通常又稱其為喀斯特，是可溶性的巖層被誰溶解為主要的化學溶蝕的作用，隨著機械作用然后形成一定的裂縫、洞穴以及溝槽的現象總稱。其原理主要是由于地表水和地下水溶蝕的作用，然后發育出各種類型的巖溶地貌以及巖溶的形態，破壞了巖石的完整效果，大幅度降低了巖石的穩定性及強度，對建筑物的安全起到威脅。樁基礎作為一種具有歷史悠久古老形式的基礎性型式，更是最常見的一種深基礎，在地基淺層土質不良，通過采取淺基礎不能夠滿足結構對于地基的基本強度，變形以及是穩定性方面的要求，且不適宜采用地基處理方式時，基本都考慮采用樁基礎的形式，它能夠適應各種條件下的地質環境以及各種類型的工程條件及載荷情況。

1　巖溶地區樁基礎穩定性問題

巖溶的發育形態與樁之間相互的關系，巖溶地區樁基礎的穩定性問題大概可以將其劃分成為兩類：

（1）就是樁端下部所存在的各種形態的溶洞，在這個時候樁基的穩定性問題實質為樁端下溶洞頂板的穩定性問題。

圖1　

（2）則是樁端底部落在的溶溝及溶槽等情形下所形成的陡峭的巖壁之上，這時候樁基礎的穩定性問題其本質就是為了覆蓋巖溶臨空面的穩定性問題（如圖2）。

圖2　

1.1溶洞頂板的穩定性問題

溶洞是經過地下水在流動過程中，對于巖石以溶蝕作用為主，間有沖蝕及坍塌作而形成的地下洞穴。因為對巖溶發育影響的因素是比較多的，溶洞的大小相差也是比較大的，形狀上存在個億，并且大部分都是分布在裂縫密集的交叉地帶以及可溶性石灰巖地區的斷層帶中。所以，溶洞的存在使得基巖的承載力學行為不同于半無線介質的情況，基巖的完成性受到了一定的破壞，會導致基巖的承載力大部分的下降。在樁的荷載作用之下，會導致溶洞出現頂板坍塌現象，使建筑物遭到一定的破壞。對此，溶洞頂板上樁基礎的穩定性問題本質就是歸結于溶洞頂板的穩定性問題，為了能夠進一步的做到經濟、合理并且又穩妥可靠，需要對樁基礎附加應力影響范疇中的溶洞進行頂板的穩定性分析，溶洞頂板穩定性分析一般都是采用定性的分析方法以及定量的分析方法來進行。

1.2覆蓋巖溶臨空面的穩定性問題

在覆蓋巖溶場地，因為溶槽、溶溝以及石芽巖等巖溶現象的存在，導致基巖巖面起伏非常的大，在槽谷或者是裂縫邊緣經常會出現陡峭的山壁。在建筑物的基礎落在山壁邊緣時候，峭壁相對于基礎就構成了臨空面，稱這樣的臨空面為覆蓋巖臨空面。它主要所指的就是覆蓋巖溶場地之中建筑物基底的壓力影響范疇內具有陡峭角土巖交界面的一種巖土組合地質體。在樁荷載的作用情況下，覆蓋巖溶臨空面可能會失穩，失穩以后就會對空面巖體形成整體的破壞，導致樁基礎失穩的局部出現破壞，導致樁基礎失穩的較大變形位移三種情況。因為臨空面是被松軟的土層所覆蓋的，所以在對于它的穩定性的分析之中對覆蓋巖溶臨空面應該考慮土層、地下水對于坡體側向及垂向所帶來的壓力。針對于覆蓋巖溶臨空面的穩定性分析，大概可以將其分為定性分析和定量分析兩種。定性的分析方法主要以國內相關的規范及參照依據為主，但相關的規范對此說明是比較少的。覆蓋巖溶臨空面的穩定性定量分析方法研究也不是特別多。國外對于巖溶地區基礎穩定性的研究重點集中在淺基礎的穩定性及地基的處理層面，對于巖溶地區的樁基礎研究幾乎沒有相關的涉及。

2　巖溶地區樁基礎的穩定性驗算

2.1工程概括

晨華房地產開發郵箱公司柳州地區建設晨華大廈，大廈主要是由A座的辦公大樓以及B座的辦公大樓組成。A座辦公樓的長度為35m，寬度為18.9m，樓層高數為20層。B座的辦公樓長度為68m，寬度為18.9m，樓層高數為15層。

2.2場地地形地貌

蓋建大樓的場地主要位于柳州市的開發地區，場地原來為丘陵地貌，后續經過推平以后，場地平坦，上部分為殘積層，下伏基巖則為中石炭大浦組白云質灰巖，通過對該區域地質圖進行觀察，場地和附近沒有出現斷裂的情況。

2.3巖土層分布及特點

場地上覆土層為殘積紅粘土，下伏地層為白云質灰巖，通過勘查的結果，將場地各巖土層分布及特點由上至下分析：

紅黏土：淺黃色，棕紅色，堅塑-堅硬，參雜少部分碎石，含鐵質氧化物以及結核課題。切面光澤，沒有搖震的反映，干強度比較高，在蓋層分布在整體的場地中，厚度為11～16.50m，屬于中篇低壓縮性土。

紅黏土：褐色，褐黃色，可塑，土質較為勻稱，含錳質氧化物及結核顆粒，裂縫發育，切面光澤，搖震的作用，干強度也較高。主要分布在該區域的26/27/21鉆孔地段，厚度不高，屬于中等壓縮的土質。

紅黏土，灰褐色，軟塑，為溶洞的充填物，局部含有灰巖的碎石。

白云質灰巖：灰色，灰白色，受到上層覆蓋的紅黏土及地下水活動的影響，巖層裂縫發育，部分裂縫有次生紅黏土的填充，巖性破碎，取上巖呈現出粉狀和，歸類于軟巖，巖體非常的碎，分布在整體的場地之中，厚度在0.7～1m之間。

白云質灰巖：灰白色，細晶質結構，厚層狀，屬于硬巖，巖體相對比較完整，分布整個場地，最大的厚度為9.3m為將其揭穿。

2.4場地巖溶發育特點以及對場地穩定性的影響

通過對鉆探的相關成果做出分析，在勘測的深度中，存在四個鉆孔發現有溶洞。場地溶洞率為17%，但是在場地之中所發現的溶洞都不大，存在粘性土質的填充，各鉆孔沒有發現土洞的存在，不存在塌陷不良的地質工程，基本上說明溶洞的發育還算穩定。

2.5溶洞頂板穩定性的驗算

通過采用人工挖孔嵌巖灌注樁基礎，樁端放在第十層的白云灰質巖中，單樁承載力特征數值為RA=8000kN，因為在勘測的過程中僅僅只列出了溶洞的高，沒有指明洞的寬及長度，以此以1：1：1來對洞寬、洞長進行確定，上覆蓋層為20m，通過計算將計算結果與施工現場結論做出比較和分析。

表1　

表2　

在現實的施工之中，只有14樁是不穩定的，這與驗算結果互相吻合，16樁也不穩定，這和實際情況不相符。

通過對相應的工程實例進行驗算發現，驗算的結果就大部分都和工程的實際情況互相吻合，還是有一定的可取性。

3　總結

綜上所述，本課題中主要針對熔巖地區樁基礎穩定性問題做出了討論和研究，并結合工程的實例做出了驗算的結果分析。但由于當前在巖溶地區領域中的相應技術并不完善，筆者會在今后的學習及工作中不斷對這方面內容做出完善和總結的，希望能夠為國內的巖溶地區樁基礎領域的相關工作完善，提供可行性思路及建議，早日使巖溶地區的樁基礎技術得到普及和推廣。

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TU473.1

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1673-0038（2015）43-0176-02

2015-10-2