桂林金融大廈工程基礎溶洞處理實踐

文/ 張豪、胡一峰 中國美術學院風景建筑設計研究院 浙江杭州 310000

桂林金融大廈工程基礎溶洞處理實踐

文/ 張豪、胡一峰 中國美術學院風景建筑設計研究院 浙江杭州 310000

文中結合桂林金融大廈工程的設計及施工實踐，介紹了常用的基礎溶洞的處理方法，并根據本工程巖溶洞隙深度、層次和填充物的類型以及上部結構和荷載的實際情況，因地制宜地采取了技術可行、效果可靠、經濟合理的處理措施。

桂林金融大廈；基礎；溶洞處理

一、工程項目及基礎溶洞概況

桂林金融大廈工程位于桂林市臨桂新區C-12地塊，南為公園北路，西為平桂西路，是臨桂新區重要的商業核心。主樓為地上33層、137.6m的超高層建筑，采用框架核心筒結構，附樓地上3層，采用框架結構。地下設有一層大地下室；主樓核芯筒為筏基，主樓外框柱下為樁墩基礎，其余部分為柱下獨立基礎。均以微風化灰巖為持力層，承載力特征值為4500KPa。

因擬建場地位于巖溶發育區，為進一步探明每個柱基下是否存在影響地基穩定的巖溶洞隙，我們要求對各個樁墩和獨立基礎下進行超前鉆探勘察，深度為基礎下3倍樁墩直徑或3倍獨立基礎邊長且不小于5.0米。結果根據超前鉆探勘察報告，共發現32個鉆孔存在37處溶洞，洞溶發育情況統計見下表一。

ZK364-1　溶洞　0.20　1.70　填充軟泥ZK364-2　溶洞　0.20　0.60　無填充ZK370　溶洞　0.30　3.80　無填充ZK383　溶洞　0.50　5.50　無填充ZK394-1　溶洞　0.30　2.80　無填充ZK394-2　溶洞　0.50　0.40　無填充

根據地質報告及溶洞分布統計，上述37個溶洞大小及頂部巖層狀況如下：溶洞高度在0.2-1.0m共26個，占70%，溶洞高度在1.1-2.0m 共7個，占19%，溶洞高度超過2.1m共4個，占11%。最大溶洞高度為163#洞6.4m。

溶洞頂部巖石厚度0.4-3.0m共25個，超過3.0m共12個，其中162#5.6m，163 #5.7m，383#5.5m。

1層溶洞共32個，2層溶洞5個（207#、208#、308#、364#、394#）

1.3溶洞內充填情況。

無充填的溶洞共25個，充填軟泥的溶洞共12個。

二、溶洞處理的常見方法

鑒于以往施工實踐經驗，一般溶洞處理基本程序為：a、每個基礎下用地質鉆機鉆探，詳細記錄地質狀況、溶洞深度、高度、填充物類型，為制定相應施工方案提供詳實依據。b、對溶洞內部填充物進行土工試驗，分析其物理力學特性，檢測填充物容重、含水量、孔隙率等，為注漿控制參數提供依據。c、根據地質鉆探資料和溶洞內部填充物情況，對各個基礎設計出相應的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。d、對每種處理方案，施工前都應進行溶洞注漿及鉆孔試樁試驗，取得經驗數據，完善施工方案，指導施工。e、遇到大溶洞時，必須請監理工程師和設計單位核查，明確處理方案，并報監理批準后實施。

建筑地基基礎設計規范中針對地基穩定性有影響的巖溶洞隙，列舉了可因地制宜采取的處理措施有：

1.對較小的巖溶洞隙，可采用鑲補、嵌塞與跨越等方法處理。

2.對較大的巖溶洞隙，可采用梁、板和拱等結構跨越，也可采用漿砌塊石等堵塞措施以及洞底支撐或調整柱距等方法處理。

3.基底有不超過25%基底面積的溶洞（隙）且充填物難以挖除時，宜在洞隙部位設置鋼筋混凝土底板，底板寬度應大于洞隙，并采取措施保證底板不向洞隙方向滑移。也可在洞隙部位設置鉆孔樁進行穿越處理。

4.對于荷載不大的低層和多層建筑，圍巖穩定，如溶洞位于條形基礎末端，跨越工程量大，可按懸臂梁設計基礎，若溶洞位于單獨基礎重心一側，可按偏心荷載設計基礎。

三、本工程溶洞的設計處理措施

本工程基礎溶洞情況雖經過超前鉆勘探，但所探明的情況仍限于點狀局部情況，對于勘探孔處的溶洞空間形態和邊界還是無法界定的。因此我們要求對溶洞頂部巖層較薄的溶洞采用爆破法將溶洞頂部打開查勘，對較淺的溶洞采用基底清除填充物再用素混凝土換填的方案。對較深的溶洞則柱下基礎改為用挖孔樁穿越的方案（經比較本工程采用調整柱距和結構跨越的方法均不合適，調整柱距一方面影響建筑使用效果，另一方面還需對新的柱基位置再做超前鉆勘探；采用結構跨越對本工程而言由于柱距和荷載較大成本高，不夠經濟）。對于溶洞頂部巖層較厚的溶洞，如洞頂巖層厚度大于3m時，考慮到如采用爆破法將洞頂打開，則爆破工程量較大，且埋深較深的溶洞即使進一步查明溶洞空間形態，也由于地下水難以排除等原因不宜采用淺基礎處理的方案，還需用樁體穿越為宜。因此，對溶洞頂部巖層較厚的溶洞我們確定采用沖擊成孔灌注樁穿越的方案，樁端進入基巖不小于0.5米。采用沖擊成孔灌注樁穿越溶洞施工時，由于溶洞中的地下水和填充物情況往往比較復雜，容易出現樁身質量問題，我們要求樁基承臺施工前必須對該處的成樁質量進行鉆芯取樣檢測，當發現有樁身混凝土酥松或樁底夾渣等不良情況時應采取注漿加固等措施，樁身質量問題嚴重的須重新沖孔成樁處理。

對高層主樓基礎，由于探明的溶洞范圍廣，形態復雜，為了減少工程量和工期，我們采用了墻、柱基礎45度應力擴散范圍內重點加強處理，其它部位簡單處理的原則采用以下施工方案：核心筒外2000mm范圍內及墩基礎邊線以外2000mm范圍內的溶洞空間，必須將基巖以上的軟弱土全部清理干凈，再用C35混凝土回填至基礎底標高并振搗密實。其他高層主樓筏基下的溶洞空間可在降水后用C35混凝土回填，并進行振搗擠淤處理。由于現場發現有地下涌水正好匯集在高層主樓深基坑的核心筒和外框柱之間，需在施工期間不斷抽排水，為保證基礎混凝土澆搗質量，我們和施工方商定在筏基應力較小的地方垂直預埋一個直徑1m的鋼護筒形成一個施工排水豎井，直到基礎澆搗施工完成并達到設計強度后再停止抽排水，并用鋼筋混凝土后澆封閉。

結語：

巖溶處理是巖溶發育地區基礎設計和施工的重點和難點，也是影響工程施工工期的關鍵。在巖溶地區實施工程建設，必須充分認識地形的錯綜復雜和可能引起的多種多樣的病害類型。在具體設計過程中，我們須結合工程具體情況，針對地基穩定性有影響的巖溶洞隙，根據其深度、層次和填充物的類型以及上部結構和荷載的不同情況，因地制宜地采取技術可行、效果可靠、經濟合理的處理措施，保證基礎施工質量及施工安全。

桂林金融大廈工程主體結構已結頂并通過驗收，基礎沉降觀測結果非常理想。希望本工程的溶洞處理經驗能給其它類似巖溶地質條件的基礎處理提供有益的鑒見。

隨著科學技術的不斷發展，設計與施工的新材料、新技術、新設備、新理念都在不斷出現并應用在實際建設中，同樣我們在溶洞處理措施方面也還需要進行不斷探索和創新。

［1］建筑地基基礎設計規范（GB50007-2011）.

［2］建筑樁基技術規范（JGJ94-2008）.