桂林金融大厦工程基础溶洞处理实践

文/ 张豪、胡一峰 中国美术学院风景建筑设计研究院 浙江杭州 310000

桂林金融大厦工程基础溶洞处理实践

文/ 张豪、胡一峰 中国美术学院风景建筑设计研究院 浙江杭州 310000

文中结合桂林金融大厦工程的设计及施工实践，介绍了常用的基础溶洞的处理方法，并根据本工程岩溶洞隙深度、层次和填充物的类型以及上部结构和荷载的实际情况，因地制宜地采取了技术可行、效果可靠、经济合理的处理措施。

桂林金融大厦；基础；溶洞处理

一、工程项目及基础溶洞概况

桂林金融大厦工程位于桂林市临桂新区C-12地块，南为公园北路，西为平桂西路，是临桂新区重要的商业核心。主楼为地上33层、137.6m的超高层建筑，采用框架核心筒结构，附楼地上3层，采用框架结构。地下设有一层大地下室；主楼核芯筒为筏基，主楼外框柱下为桩墩基础，其余部分为柱下独立基础。均以微风化灰岩为持力层，承载力特征值为4500KPa。

因拟建场地位于岩溶发育区，为进一步探明每个柱基下是否存在影响地基稳定的岩溶洞隙，我们要求对各个桩墩和独立基础下进行超前钻探勘察，深度为基础下3倍桩墩直径或3倍独立基础边长且不小于5.0米。结果根据超前钻探勘察报告，共发现32个钻孔存在37处溶洞，洞溶发育情况统计见下表一。

ZK364-1　溶洞　0.20　1.70　填充软泥ZK364-2　溶洞　0.20　0.60　无填充ZK370　溶洞　0.30　3.80　无填充ZK383　溶洞　0.50　5.50　无填充ZK394-1　溶洞　0.30　2.80　无填充ZK394-2　溶洞　0.50　0.40　无填充

根据地质报告及溶洞分布统计，上述37个溶洞大小及顶部岩层状况如下：溶洞高度在0.2-1.0m共26个，占70%，溶洞高度在1.1-2.0m 共7个，占19%，溶洞高度超过2.1m共4个，占11%。最大溶洞高度为163#洞6.4m。

溶洞顶部岩石厚度0.4-3.0m共25个，超过3.0m共12个，其中162#5.6m，163 #5.7m，383#5.5m。

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

1.3溶洞内充填情况。

无充填的溶洞共25个，充填软泥的溶洞共12个。

二、溶洞处理的常见方法

鉴于以往施工实践经验，一般溶洞处理基本程序为：a、每个基础下用地质钻机钻探，详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型，为制定相应施工方案提供详实依据。b、对溶洞内部填充物进行土工试验，分析其物理力学特性，检测填充物容重、含水量、孔隙率等，为注浆控制参数提供依据。c、根据地质钻探资料和溶洞内部填充物情况，对各个基础设计出相应的溶洞处理方案、成孔方法及施工措施。d、对每种处理方案，施工前都应进行溶洞注浆及钻孔试桩试验，取得经验数据，完善施工方案，指导施工。e、遇到大溶洞时，必须请监理工程师和设计单位核查，明确处理方案，并报监理批准后实施。

建筑地基基础设计规范中针对地基稳定性有影响的岩溶洞隙，列举了可因地制宜采取的处理措施有：

1.对较小的岩溶洞隙，可采用镶补、嵌塞与跨越等方法处理。

2.对较大的岩溶洞隙，可采用梁、板和拱等结构跨越，也可采用浆砌块石等堵塞措施以及洞底支撑或调整柱距等方法处理。

3.基底有不超过25%基底面积的溶洞（隙）且充填物难以挖除时，宜在洞隙部位设置钢筋混凝土底板，底板宽度应大于洞隙，并采取措施保证底板不向洞隙方向滑移。也可在洞隙部位设置钻孔桩进行穿越处理。

4.对于荷载不大的低层和多层建筑，围岩稳定，如溶洞位于条形基础末端，跨越工程量大，可按悬臂梁设计基础，若溶洞位于单独基础重心一侧，可按偏心荷载设计基础。

三、本工程溶洞的设计处理措施

本工程基础溶洞情况虽经过超前钻勘探，但所探明的情况仍限于点状局部情况，对于勘探孔处的溶洞空间形态和边界还是无法界定的。因此我们要求对溶洞顶部岩层较薄的溶洞采用爆破法将溶洞顶部打开查勘，对较浅的溶洞采用基底清除填充物再用素混凝土换填的方案。对较深的溶洞则柱下基础改为用挖孔桩穿越的方案（经比较本工程采用调整柱距和结构跨越的方法均不合适，调整柱距一方面影响建筑使用效果，另一方面还需对新的柱基位置再做超前钻勘探；采用结构跨越对本工程而言由于柱距和荷载较大成本高，不够经济）。对于溶洞顶部岩层较厚的溶洞，如洞顶岩层厚度大于3m时，考虑到如采用爆破法将洞顶打开，则爆破工程量较大，且埋深较深的溶洞即使进一步查明溶洞空间形态，也由于地下水难以排除等原因不宜采用浅基础处理的方案，还需用桩体穿越为宜。因此，对溶洞顶部岩层较厚的溶洞我们确定采用冲击成孔灌注桩穿越的方案，桩端进入基岩不小于0.5米。采用冲击成孔灌注桩穿越溶洞施工时，由于溶洞中的地下水和填充物情况往往比较复杂，容易出现桩身质量问题，我们要求桩基承台施工前必须对该处的成桩质量进行钻芯取样检测，当发现有桩身混凝土酥松或桩底夹渣等不良情况时应采取注浆加固等措施，桩身质量问题严重的须重新冲孔成桩处理。

对高层主楼基础，由于探明的溶洞范围广，形态复杂，为了减少工程量和工期，我们采用了墙、柱基础45度应力扩散范围内重点加强处理，其它部位简单处理的原则采用以下施工方案：核心筒外2000mm范围内及墩基础边线以外2000mm范围内的溶洞空间，必须将基岩以上的软弱土全部清理干净，再用C35混凝土回填至基础底标高并振捣密实。其他高层主楼筏基下的溶洞空间可在降水后用C35混凝土回填，并进行振捣挤淤处理。由于现场发现有地下涌水正好汇集在高层主楼深基坑的核心筒和外框柱之间，需在施工期间不断抽排水，为保证基础混凝土浇捣质量，我们和施工方商定在筏基应力较小的地方垂直预埋一个直径1m的钢护筒形成一个施工排水竖井，直到基础浇捣施工完成并达到设计强度后再停止抽排水，并用钢筋混凝土后浇封闭。

结语：

岩溶处理是岩溶发育地区基础设计和施工的重点和难点，也是影响工程施工工期的关键。在岩溶地区实施工程建设，必须充分认识地形的错综复杂和可能引起的多种多样的病害类型。在具体设计过程中，我们须结合工程具体情况，针对地基稳定性有影响的岩溶洞隙，根据其深度、层次和填充物的类型以及上部结构和荷载的不同情况，因地制宜地采取技术可行、效果可靠、经济合理的处理措施，保证基础施工质量及施工安全。

桂林金融大厦工程主体结构已结顶并通过验收，基础沉降观测结果非常理想。希望本工程的溶洞处理经验能给其它类似岩溶地质条件的基础处理提供有益的鉴见。

随着科学技术的不断发展，设计与施工的新材料、新技术、新设备、新理念都在不断出现并应用在实际建设中，同样我们在溶洞处理措施方面也还需要进行不断探索和创新。

［1］建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）.

［2］建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）.