淺議石灰?guī)r地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法

【摘要】石灰?guī)r地區(qū)工程常見孤石、溶洞、溶槽（溝）甚至地下暗河等不利條件，造成基礎(chǔ)施工困難。本文探討在石灰?guī)r地區(qū)進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為同類設(shè)計(jì)提供參考。

【關(guān)鍵詞】石灰?guī)r；溶洞；基礎(chǔ)設(shè)計(jì)；沖孔樁

石灰?guī)r廣泛分布于廣西地區(qū)，造就了以喀斯特地貌聞名于世的桂林山水。由于分布在地表淺層，工程上常作為地基持力層。石灰?guī)r地區(qū)常會遇到灰?guī)r孤石、溶洞、溶槽（溝）甚至地下暗河等對工程不利的不良地質(zhì)狀況，造成基礎(chǔ)施工難度大、持力層不均勻、基礎(chǔ)費(fèi)用超支和工期拖延。本文結(jié)合廣西武鳴西江河畔的住宅項(xiàng)目介紹石灰?guī)r地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

1、工程地質(zhì)條件

1.1雜填土、素填土層①：灰褐、褐黃色，稍濕，松散，以粘性土為主，土質(zhì)不均勻，屬欠固結(jié)土，具高壓縮性。層厚0.30～3.00m。不能作為持力層。

1.2紅粘土②：棕黃、灰黃色，稍濕，硬塑狀態(tài)為主，土質(zhì)較均勻，揭露層厚0.70～10m。承載力為100-250kpa，可作為天然基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)的持力層。不利因素：個(gè)別位置存在軟弱下臥層或土洞（空洞）。

1.3孤石③：褐灰、灰白、灰色，堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育，在場地部分鉆孔有揭露，分布于紅粘土②層內(nèi)中、下部。豎向厚度0.30～2.50m。不能作為持力層。

1.4破碎石灰?guī)r④： 灰色、白灰色，強(qiáng)風(fēng)化，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，裂隙為方解石充填，局部有少量泥質(zhì)填充。揭露層厚0.3～6m。承載力為300-400kpa，可作為天然基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)的持力層。

1.5溶洞充填物⑤-1：全充填狀態(tài)的溶洞，充填物以硬塑、可塑狀紅粘土為主，局部為灰?guī)r碎塊。溶洞高度為0.30～6m。

1.6石灰?guī)r⑤：灰色、白灰色，主要為碳酸鹽，中風(fēng)化，巖溶稍發(fā)育，裂隙為石英方解石充填，巖體較完整，巖質(zhì)堅(jiān)硬，為較硬巖。層厚超過15m，承載力為300-400kpa，可作為天然基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)的持力層。

2、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工情況

2.1聯(lián)排住宅

地上三層和一層地下室，框架結(jié)構(gòu)，柱底荷載較小，采用了天然獨(dú)立柱基礎(chǔ)，基礎(chǔ)持力層選擇紅粘土②層。地基驗(yàn)槽采用釬探不少于5米或至石灰?guī)r⑤層。施工開挖時(shí)遇到下列情況進(jìn)行了處理：a.基礎(chǔ)超深，因地勢起伏或局部軟弱土層造成基礎(chǔ)底部懸空或未達(dá)持力層，當(dāng)局部超深部位不大于5米時(shí)，回填毛石混凝土至基礎(chǔ)底標(biāo)高；當(dāng)超深大于5米，則基礎(chǔ)底下降至持力層，并每隔3米增設(shè)地圈梁與框架柱連接。b.基礎(chǔ)持力層下方5米內(nèi)出現(xiàn)土洞，按基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范，加密釬探，并按超深處理。c.局部出現(xiàn)孤石應(yīng)挖除處理。d.局部灰?guī)r與粘土混雜，兩種土層同時(shí)作為持力層時(shí)，采取在灰?guī)r持力層上設(shè)置200mm厚砂褥墊層處理。

2.2商業(yè)及大地下室

為三層框架和一層地下停車庫，框架結(jié)構(gòu)，柱底荷載較大，采用了天然獨(dú)立柱基礎(chǔ)?；A(chǔ)持力層為紅粘土②層和石灰?guī)r⑤層。根據(jù)詳勘報(bào)告，發(fā)現(xiàn)少量有填充物的溶洞。為進(jìn)一步探明溶洞的分布，進(jìn)行了一柱一孔施工勘察。超前鉆結(jié)果發(fā)現(xiàn)更多溶洞，有部分溶洞無填充物。根據(jù)附近存在落水洞及溶巖漏斗等情況，推斷存在地下暗河或連通西江河的裂隙。因此補(bǔ)充了物探勘察。物探成果揭露場地存在較多溶洞、溶溝、溶槽，且絕大多數(shù)分布于淺層，個(gè)別溶溝、溶槽較大較深，對上部建筑產(chǎn)生較大的安全隱患。根據(jù)物探結(jié)果進(jìn)行了整體開挖，局部超深達(dá)10米，揭露了數(shù)個(gè)相互連通溶洞裂隙，最寬達(dá)1米，最深達(dá)10米。處理方案如下：a.對于洞頂巖石頂蓋厚度小于2米的小型溶洞，挖開巖石頂蓋，清除洞內(nèi)軟土，再用毛石混凝土回填處理。b.對于洞頂巖石頂蓋厚度不小于2米的小型溶洞（溝、槽），分兩種情況處理：情況一，對于物探報(bào)告或超前鉆資料上顯示為全充填的溶洞（溝、槽），在其寬度方向兩側(cè)鉆孔，以查明溶洞（溝、槽）的寬度，設(shè)計(jì)再根據(jù)此寬度驗(yàn)算筏板跨越或采取設(shè)梁跨越溶洞（溝、槽）的方式解決。鉆孔數(shù)量視驗(yàn)證出的溶洞寬度與物探結(jié)果吻合情況定。情況二，對于物探報(bào)告或超前鉆資料上顯示為半充填的溶洞（溝、槽），采用注漿填滿的方式處理，處理前，先做好注漿方案。c.對于大型溶溝（槽、洞），處理前，如柱位下方的溶溝（槽、洞）存在地下水（或地下河），柱位下方的一定范圍內(nèi)采用毛石+注漿固定的方式處理，其余位置的大型溶溝（槽、洞）采用拋級配毛石回填至筏板底下方2.5米，然后頂部再封閉2.5米厚毛石混凝土的方式處理。處理前，均須清除溶溝（槽、洞）下部的軟土。d.對溶溝（槽）較大，巖石發(fā)育較強(qiáng)烈及現(xiàn)場情況復(fù)雜的部位，基礎(chǔ)采用筏板+柱下暗梁的基礎(chǔ)形式；對巖石完整性較好的部位，基礎(chǔ)采用天然獨(dú)立柱基礎(chǔ)，并根據(jù)開挖和入巖情況，加強(qiáng)驗(yàn)槽。

2.3高層住宅

分11+1層、18+1層兩種，無地下室。為框剪結(jié)構(gòu)，柱底荷載較大。根據(jù)超前鉆結(jié)果，存在部分溶洞，但溶洞均有粘土填充，土層分布均勻，地下水位低于10米。由此設(shè)計(jì)采用了人工挖孔樁墩，直徑0.8～1.5米，墩長不超過6米。實(shí)際施工過程中，約總數(shù)一半的樁墩未能順利進(jìn)入石灰?guī)r⑤持力層。原因：一是超前鉆結(jié)果與實(shí)際開挖土層情況相差較大，未能完全揭示孤石位置和石灰?guī)r層真實(shí)標(biāo)高，造成樁墩超深；二是石灰?guī)r硬度高，人工無法施工，需爆破處理；三是出現(xiàn)樁孔出現(xiàn)地下水，推斷地下水在12M左右可能延溶洞形成貫通水系，影響人工施工。經(jīng)分析研究，對存在問題的樁增加2個(gè)孔超前鉆，查明溶洞，采用機(jī)械旋挖樁和沖孔樁試鉆。最后決定以下四種情況采用沖孔成孔施工工藝：a.溶洞埋深超過15米的，成孔困難，并且存在不安全因素的樁孔；b.溶洞高度超過1.5米，護(hù)壁成孔困難的樁孔。c.樁孔及周邊與溶洞相連的樁孔存在地下水抽不干情況的；d.超過20米深的樁孔。沖孔樁施工過程出現(xiàn)了混凝土超灌量大、樁底沉渣厚、持力層難判斷、工期長、場地臟亂和成本高等問題，但最終基礎(chǔ)工程得以順利完成。 后續(xù)高層住宅均調(diào)整了基礎(chǔ)方案，采用筏板基礎(chǔ)或補(bǔ)償?shù)叵率曳ぐ寤A(chǔ)，施工較為順利。后期沉降觀測結(jié)果均符合規(guī)范要求。

總結(jié)：

（1）石灰?guī)r地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)應(yīng)重視施工勘察。對可能存在溶洞的樁孔或柱底，宜增加勘探孔數(shù)量。

（2）石灰?guī)r地區(qū)基礎(chǔ)宜盡量淺埋和利用粘土層為持力層。承載力都能滿足情況下，采用天然基礎(chǔ)和筏板基礎(chǔ)的施工可控性、便利性和經(jīng)濟(jì)性均優(yōu)于樁基礎(chǔ)。

（3）石灰?guī)r地區(qū)樁基礎(chǔ)采用沖孔工藝比較容易實(shí)現(xiàn)。

（4）石灰?guī)r地區(qū)基礎(chǔ)宜采取褥墊層等技術(shù)措施解決持力層不均勻問題。

作者簡介：

楊青，廣西交通投資集團(tuán)有限公司。