巖溶地區基礎設計和地基處理實例簡析

文/韋亮 廣西壯族自治區建筑科學研究設計院 廣西南寧 530005

1、巖溶地基的性質和特征

1.1 巖溶的性質

巖溶地貌也稱喀斯特地貌，是指可溶性巖石，特別是鹽酸鹽類巖石受到含有二氧化碳的流水溶蝕，并加以沉積作用而形成的地貌。巖溶的發育和形成致使建設場地和地基的地質工程條件大為惡化，因此，在巖溶地區進行工程設計時，必須對巖溶地質進行充分的分析研究，能夠預測并及時解決因巖溶而引起的工程地質問題。

1.2 巖溶發育特征

巖溶地貌的形成有一定的規律，基本表現是：

（1）自上而下的發展，溶蝕程度先強后弱。

（2）淺處溶洞中的填充物較多，深處溶洞中的填充物略少。

（3）地下水活動越活躍的地區溶洞較發育。

（4）溶洞發育在空間上的分布沒有任何規律，巖溶場地巖面起伏變化大，溶溝、溶槽、石芽、石筍等發育,有的溶洞呈串珠狀。

1.3 巖溶地區地下水特征

巖溶地貌的形成和地下水有著密不可分的關系，我們按照地下水存在的介質把它分為三類：

（1）存在于斷裂帶中，這類型的地下水具有很強的連通性。

（2）存在于殘積層和沖洪積層的孔隙中，這種類型的地下水滲透性很強。

（3）存在于下覆溶洞，暗河，溶蝕裂隙中，這種類型的地下水的水量巨大，連通性也很大。

1.4 巖溶地基的危害

巖溶不良地質構成的巖溶地基常常引起地基塌陷、承載力不足、建筑物不均勻沉降、基礎滑動等地基變形乃至破壞。隨著越來越多的工程項目興建在巖溶地區，加強巖溶地基的準確分析和評價，采取經濟的地基處理措施，選用合理的基礎形式，均具有重大的技術價值和經濟意義。

2、巖溶地區的基礎形式和地基處理方式

2.1 巖溶地區的基礎形式

巖溶地區地基基礎形式可為采用天然地基的淺基礎、地基處理后的淺基礎以及深基礎（樁基礎）等。工程中具體采用何種地基基礎形式應根據場地巖溶發育程度、水文地質條件與相應的場地和地基穩定性評價結果并結合擬建建筑結構形式綜合分析采用。

2.2 巖溶地區的地基處理方式

若采用淺基礎，必要時須對地基進行人工加固處理，其處理方式如下：

換填法；

褥墊層法；

灌漿充填法；

剛性樁、半剛性樁、散體材料樁復合地基處理方法。

3、工程實例

3.1 工程概況

該項目位于廣西中南部某地級市，為商業辦公綜合樓，地上三十九層，地下二層,地下室為非人防地下室。房屋高度為147.95m（室外地面至主要屋面板處）。主樓為框筒結構，上部結構嵌固部位在筏板基礎面，本工程為非超限高層建筑。

3.2 地質概況

擬建場地自上而下各土層的工程地質特征如下：素填土①、紅粘土②、石灰巖③、石灰巖④、溶洞。地下水：本場區未發現地下水，水文地質條件簡單，可不考慮地下水對建筑物施工的影響。巖溶評價：本工程場地中的巖溶發育等級為巖溶弱發育，發育溶洞為垂直裂隙型出現為主，局部少數地段以水平裂隙為主，大部分被可塑～軟塑狀粘性土充填，少部分溶洞為空洞，水平方向多呈溶洞管道狀發育。基礎類型建議：擬建建筑主樓部分建議采用筏板基礎，以石灰巖③或④作為基礎持力層。

3.3 基礎設計和地基處理

根據主體結構計算結果及《勘察報告》，本工程基礎型式采用平板式筏形基礎。筏板厚度為2400mm，板面標高為-10.95，為加強筏板剛度，在筏板中還增加設置暗梁。地基持力層為巖土工程勘察報告中所指的石灰巖③、④,地基承載力特征值按fak=1400kPa，基礎設計等級為甲級。基礎設計圖紙如下圖左：

根據相關規范要求和《勘察報告》建議，在基礎筏板板底標高下作超前鉆，以判明基巖的完整性，超前鉆深度要求入完整基巖不少于8米。超前鉆孔點平面布置如上圖右所示。

根據超前鉆報告結果，如上圖所示，圖中空白部分的區域在筏板基底以下8米范圍內，均為較完整基巖；圖中填充斜線區域則在不同深度范圍內存在有大小不一的溶洞和溝槽，且大部分均充填有粘性土。經甲方、設計、勘察、施工、監理五方會商，決定在斜線范圍內的基礎筏板底面標高以下繼續進行基坑開挖，邊挖邊清除溶洞、溝槽中所含泥土，挖至完整基巖面為止，再進行相應地基處理。經連續開挖后，發現基坑自西（左）向東（右）形成漏斗狀，東南角最深處達10米才出現完整基巖。

根據現場基槽開挖情況，參建五方經研究形成地基處理意見：清除掉超深部位基巖中所含泥土后，回填摻毛石C30素混凝土到接近筏板基礎底面標高,在其上做0.1米厚C20素混凝土墊層封閉基坑后，再進行筏板基礎施工。

該工程于2013年開工建設，2016年主體結構封頂，預計2018年中竣工交付使用。在施工期間至今按規范要求進行變形監測，結果顯示主體結構變形及地基沉降均十分穩定，滿足相關規范要求。

結語：

由上述項目的設計成果可以看出，為獲得穩定可靠的地基來承載建筑物，可針對具體的地基巖溶分布狀況，靈活采用地基處理方式來對地基進行加固。對于巖溶地區，只有因地制宜來進行建筑結構基礎和地基加固設計，方能獲得較好的經濟效益和社會效益。