巖溶區(qū)樁筏基礎在高層建筑中的應用

盧 德 燦

(福建省121地質大隊，福建 龍巖 364021)

1 擬建場地工程概況及工程地質條件

1.1 擬建場地工程概況

該項目工程位于新羅區(qū)曹溪街道東山村，東環(huán)路東側，為商業(yè)住宅小區(qū)。場地原為某公司生產廠區(qū)，該項目共有8幢高層建筑，均為框剪結構，32層～33層，高度96 m～100 m,含1層地下室及1層架空層。開挖深度約3 m，擬選用短樁+筏板的基礎方案。

1.2 場地地形地貌及周邊環(huán)境條件

擬建場地位于新羅區(qū)曹溪街道東山村，原為某公司生產廠區(qū)。地貌單元為風化剝蝕的低山—丘陵地貌單元。因廠區(qū)建設挖填整平成現狀?，F場地地面高程為371.14 m～374.80 m，相對高差3.66 m，起伏不大，場地總體較平坦、開闊。

場地周邊環(huán)境:場地東側約12 m外為山體，西側紅線外為現狀東環(huán)路，南側為正在施工的某小區(qū)A1地塊，北側為臨時混凝土攪拌站。

1.3 巖土層特征及其分布規(guī)律

根據鉆探結果，場地在勘探深度范圍內所揭露場地內巖土層由上往下可分成10層，現分述如下：

①雜填土，以粘性土為主，含少量碎石碎磚鐵砂等雜物，硬雜質約10%，濕、松散狀態(tài)，密實度不均勻，揭露厚度0.5 m～6.8 m。②素填土，以粘性土為主，含少量風化碎石角礫等，分布不均勻，濕、稍密狀態(tài)，密實度較均勻，最大揭露深度19.0 m。③含卵石粉質粘土，呈稍濕、可塑狀態(tài)，最大揭露深度30.0 m。④強風化砂巖，砂狀結構，中厚層狀，水平層理，巖體呈碎塊狀結構，裂隙較發(fā)育，風化程度為強風化，最大揭露深度55.20 m。⑤強風化泥巖，泥質結構，薄層狀，水平層理，風化強烈，原巖結構大部分破壞，裂隙極發(fā)育，最大揭露深度81.79 m。⑥強風化砂巖，砂狀結構，中厚層狀，水平層理，巖體呈碎塊狀結構，裂隙較發(fā)育，風化程度為強風化，最大揭露深度81.66 m。⑦強風化碳質泥巖，泥質結構，薄層狀，水平層理，風化強烈，原巖結構大部分破壞，裂隙極發(fā)育，巖芯呈土狀，極軟巖，最大揭露深度80.19 m。⑧中風化灰?guī)r，風化程度中等，裂隙、節(jié)理較發(fā)育，裂隙主要由方解石充填，巖體呈碎塊～塊狀結構，層狀構造,芯較完整,多呈5 cm～19 cm的短柱～柱狀，最大揭露深度92.52 m。⑧-1中風化破碎灰?guī)r，風化程度中等，層狀構造,巖芯破碎,多呈片狀，巖體基本質量等級類別Ⅳ類，主要分布在空溶洞的上部。⑧-2含角礫粉質粘土 (溶洞充填物)，干強度中等，韌性中等、稍有光滑，無搖振反應，含角礫約20%～30%，粒徑2 mm～20 mm，成分為強風化硅質巖、砂巖、泥巖，分布不均勻，呈濕，可塑狀態(tài)。局部相變?yōu)槟噘|角礫、角礫。該層具孔內全漏水現象。揭露厚度1.8 m～45.3m。

1.4 場地地表水和地下水特征

擬建場地周邊無河流、水塘等地表水體。場地內地下水類型上部主要為第四系孔隙型潛水及灰?guī)r溶洞中的巖溶水?？紫缎蜐撍宦裆?9.45 m～22.01 m，第四系孔隙型潛水主要賦存于③含卵石粉質粘土層中,③含卵石粉質粘土屬弱透水層，水量不大，為上部主要含水段。①雜填土層也屬于弱透水層，僅局部地段含上層滯水，總的水量不大。其余各粘土層總體屬于弱～微透水層，水量不大。第四系孔隙型潛水主要靠大氣降水、地表水及其他地下水側向徑流補給，潛水穩(wěn)定水位為351.88 m～352.55 m；，根據區(qū)域水文地質資料結合場地地形、地貌特征判定場地地下水的年變化幅度約2.0 m～3.0 m。

灰?guī)r層中由于溶洞發(fā)育，連通性較好，屬強透水層，富水性好，巖溶水主要地下水側向徑流補給，根據該場地對GK14和GK22號鉆孔巖溶水位觀測為45.30 m和47.66 m，水位標高為328.58 m～326.92 m，水位變化幅度約2.0 m。巖溶裂隙水屬于承壓水，與上部潛水水力聯(lián)系不明顯。

根據《1/2.5萬龍巖盆地供水水文地質勘探報告》和本次鉆探資料表明，受區(qū)域構造影響，場地巖體破碎、裂隙發(fā)育，為地下水的良好通道，特別是可溶性的巖石破碎帶是地下水活動較強烈地段，導致巖溶發(fā)育，基巖中有良好的排水通道。

1.5 場地主要巖土層工程特性及空間分布的主要特點

1)素填土呈松散狀、工程性能差，厚度大，最厚達19 m；分布范圍廣，約占場地面積的1/2；

2)含卵石粉質粘土，呈可～硬塑狀態(tài)，壓縮性較低，力學強度較高，工程性能較好，埋深和厚度變化大，場地內均有分布；

3)強風化砂巖，呈碎塊狀，壓縮性較低，力學強度較高，工程性能較好，厚度大場地內均有分布；

4)強風化泥巖，呈土狀，壓縮性較低，力學強度較高，工程性能較好，厚度大，場地內均有分布；

5)中風化灰?guī)r，呈短柱狀，力學強度高，工程性能好，埋藏深，多在80 m～90 m；

6)場地屬埋藏型巖溶，溶洞上覆巖層為土狀泥巖及碎塊狀砂巖(不可溶巖層)；場地溶洞強烈發(fā)育，約占鉆孔總數的38.3%，溶洞充填率為83%。溶洞高度在1.80 m～45.10 m間，溶洞埋深在20.80 m～79.10 m之間，充填溶洞具有埋藏深淺不一，溶洞高度變化大，分布范圍廣，局部見有空溶洞。

2 基礎選型方案設計思路

2.1 基礎選型

擬建建筑物最大單柱荷載約18 000 kN,基底平均荷載約600 kN/m2。根據場地巖土層分布特征及上部建筑荷載及地下室埋置情況，天然基礎及復合地基顯然無法滿足上部荷載要求，需采用樁基礎。當采用嵌巖樁時，由于場地屬埋藏型巖溶，溶洞上覆巖層為土狀泥巖及碎塊狀砂巖，而可作為樁基持力層的中風化灰?guī)r埋藏較深，樁長大部分達80 m～90 m，必需穿越充填溶洞(含角礫粉質粘土)及空溶洞，并在巖溶水位以下(45.30 m～47.66 m)，在充填溶洞、空溶洞、巖溶水的影響下樁基施工過程極易產生漏漿、塌孔、縮徑、偏錘、斜孔等情況，無論是采用旋挖成孔還是沖擊成孔的工藝，都會產生基礎施工造價高、成樁難度大，施工工期長。經濟效益較差等問題。若能采用短樁+筏板的基礎型式可有效避開充填溶洞及巖溶水對施工的影響。則可大幅縮短樁基施工工期，降低工程造價，提高經濟效益。

2.2 采用短樁+筏板的基礎型需注意和解決的問題

因場地巖溶強烈發(fā)育，屬建筑抗震不利地段。該場地屬于埋藏型灰?guī)r的巖溶強烈發(fā)育的不良地質作用分布區(qū)域，溶洞頂板巖體基本質量等級多為Ⅴ級，由于擬建物的荷載較大，應考慮巖溶的不穩(wěn)定影響。

采用樁筏基礎，需選用厚度大、工程力學性能穩(wěn)定的土層為樁端持力層，并對有影響的溶洞進行加固處理，以消除溶洞等對地基穩(wěn)定性的影響。

2.3 短樁+筏板基礎的設計、估算及對可能影響地基穩(wěn)定性的巖溶處理方案

1)地基變形計算。

根據公式：

計算確定影響深度約50 m。

2)單樁豎向承載力特征值估算：根據公式Quk=(qpkAp+u∑qsikli)計算，當樁長30 m～35 m時，以⑤強風化泥巖或⑥強風化砂巖為樁基持力層時單樁豎向承載力特征值介于4 100 kN～4 600 kN之間。

3)樁間距及有效樁長估算：為充分利用各巖土層的樁側阻力及樁端阻力，盡量減少樁的長度及密度，以期達到經濟合理并能滿足上部荷載及變形要求，最終采用正方形均勻布設，樁間距為3 m，有效樁長則根據巖土層分布情況調整，大多在20 m～30 m。

4)對有影響的下臥層充填溶洞(含角礫粉質粘土)進行注漿處理，注漿孔間距2.5 m,注漿有效壓力為2 MPa，水比灰0.4～0.5，處理深度為筏板基礎以下50 m。地基處理完畢后按相關規(guī)范進行并檢測注漿效果。

5)由于下部存在空溶洞，對基礎的穩(wěn)定不利，對空溶洞進行低壓注漿地基處理。

6)為防止部分樁基礎承載力達不到設計要求，在樁基施工時下入注漿管，以孔底后注漿來增強樁基礎承載力。

3 注漿效果檢測、試樁及樁基檢測

經檢測，注漿后的下臥層充填溶洞(含角礫粉質粘土)重型動力觸探值均不小于3擊，注漿效果達到設計要求。

采用旋挖成孔工藝施工10根直徑1 000 mm的灌注樁，有效樁長20 m～28 m。施工完成后對10根鉆孔灌注樁進行了單樁承載力及樁身完整性檢測，單樁豎向抗靜載試驗值取值為6 000 kN，在最大荷載作用下樁頂累計沉降為12.08 mm～18.24 mm，單樁承載力滿足要求，樁身完整性檢測采用低應變反射波法，受檢的所有鉆孔灌注樁樁身連續(xù)、完整，均為Ⅰ類樁。

4 結語

1)龍巖市新羅區(qū)城區(qū)巖溶發(fā)育，在埋藏型巖溶區(qū)的高層建筑多采用沖孔灌注樁基礎，以中風化灰?guī)r為基礎持力層，基礎施工時間相對較長，本場地屬覆蓋型巖溶區(qū)，中風化灰?guī)r埋藏深，采用短樁+筏板的基礎型式既充分利用了覆蓋型巖溶上部巖土層的樁側阻力及樁端阻力，又降低了施工難度?？s短了工期，具有更好的經濟技術效益。

2)在采用短樁+筏板的基礎型式時應充分考慮巖溶對基礎穩(wěn)定性的影響，采取必要的技術手段消除巖溶對基礎穩(wěn)定性影響,確保建筑物的安全。