复杂岩溶场地基础选型和地基处理研究

潘文健

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州贵阳 550000）

0 前言

岩溶主要是一些可溶性岩石遭到水的化学溶蚀造成的。在基岩内，若存在溶洞，再加上振动作用，会导致地基塌陷，进而严重影响建筑物的正常使用。现阶段，我国对岩溶地区民用建筑的地基处理已经有了一定的经验，但对于工业建筑的基地处理还需要进行深层次的探究。岩溶地基可以通过填充、排导、跨越、压浆以及灌注等多种方式进行处理，但随着相应技术的发展，岩溶地基处理的方法也得到不断优化，从而提升经济性和稳定性。

1 复杂岩溶场地基础选型

在确定基础型式的过程中，不仅要考虑受力和变形的影响，还需尽量避免影响周围的环境。加强对周围有利因素的利用，便于施工的进行，并实现经济节约等。

1.1 浅基础

在复杂岩溶场地，若选择天然地基的浅基础，要考虑地表是否存在塌陷的情况，并认真观察卧土层中是否存在裂隙。一旦发现地基周围存在地表塌陷的情况，或者发现有土洞，要及时改进基础设计方案，并及时进行相应的技术处理工作。在《贵州建筑地基基础设计规范》中明确指出，岩溶场地如存在浅层溶洞成群分布，并且缺乏稳定性、存在土洞、岩溶水不能顺利排泄等情况，没有经过相关处理，不能直接作为建筑物地基。一般情况下，如果建筑的层数较少或者荷载较小，第一选择基本都是天然地基上的浅基础，若发现存在部分地质问题，要及时结合地基处理措施进行解决。

1.2 桩基础

桩基础有很多不同的型式，但受到施工技术的限制，以及相关设备的影响，在岩溶地区经常使用的是人工钻孔灌注桩基础和预制桩基础等。在施工过程中，如果采取静压法，那么在完成沉桩之后就能直观地看到单桩的承载力。同时，在岩溶地区部分土质较差，不能很好约束桩端，也会降低桩的耐久力，尤其是地震区域更需要注意。除此之外，在采用预制桩时，还需要考虑沉桩对周围环境的影响，大量实践过程中都受到这方面的影响。例如，在某工程中计划采用静压预制桩，但在实际施工过程中由于沉桩的挤土效应对周围环境造成不良影响，导致预制桩施工被终止。

1.2.1 人工挖孔灌注桩基础

人工挖孔灌注桩质量具有较强的可靠性，并且承载力较好。但在实际施工过程中，要充分考虑施工安全，若岩面不够平整，不仅比较难以操作，也严重威胁施工人员的人身安全。在岩溶地区采取人工挖孔桩施工作业，一般情况下都需要抽水，但是如果周围存在建筑，一旦抽水导致不均匀沉降，会直接影响周围建筑的安全，导致其出现倾斜等问题[2]。因此，部分地区对采用人工挖孔桩的方式进行限制，现在已经很少用到这种方式，如图1 所示。

图1 人工挖孔桩基本施工方案

1.2.2 钻孔灌注桩基础

在岩溶地区，钻孔灌注桩基础应用比较广泛。但在实际应用过程中需要考虑荷载的影响，因为荷载越大，就需要对应越大的桩径，对桩底岩层的厚度也有更高的要求。在当前的地质勘察过程中，由于技术没有那么成熟，导致溶洞的大小情况不能得到准确的勘察，使施工过程中需要盲目破岩。另外，在局部进行冲击成孔的过程中，还会影响周围已有建筑。

1.2.3 其他型式的桩基础

上述两种灌注桩均为大直径桩，对岩层的完整厚度有较大的要求，所以一般需要进行破岩施工。而采取小直径桩则不需要这一环节，并且其桩间土具有一定的承载力，最有可能形成复合地基。因此，在岩溶地区比较适合采取小直径灌注桩。在之前很长一段时间，岩溶地区采取的都是套管成孔灌注桩，但这种基础桩不仅承载力较低，对环境有较大的破坏，而且不能保障成桩质量，还有较为严重的挤土效应，所以已经很少应用在城区。

1.3 复合地基

当前面几种方案都不太理想时，则可采用复合地基，复合地基在岩溶地区基础工程中应得到普遍的应用，因为其不仅能够有效克服天然地基承载体不足的问题，施工工艺也比较简单，施工设备便于操作，避免桩基础施工中的各种问题。在采用复合地基的过程中，要保障设计的合理性，结合当地的实际情况，尽量避免影响环境，并最大限度减少资源浪费。

2 地基处理

石灰岩地区某商住楼高28.5m，一共9 层，基岩上面覆盖有素填土和可塑黏土，岩面最大埋深为18.5m。共设置12 个钻孔，其中有9 个在钻孔深度内有溶洞，呈竖向串连状分布，最多甚至有6 个溶洞相连。同时，经过现场勘查，发现该建筑存在不均匀沉降的可能。另外，在100m 处，有一场地施压预制桩时造成严重的地面下陷。通过这些情况，可以明显看出拟建房屋场地具有较为复杂的地基条件。

2.1 复合地基处理

2.1.1 制定基础方案

由于该房屋采取的是天然地基上的浅基础，所以地基承载力较低，而要想获得较大的地基承载力，需要接近进行大开挖，但是周边的实际情况不能支持这样操作。如果采用桩基础，比较合理的是钻桩，但这种桩基础不能有效控制施工工期，所以业主不同意。因此，根据楼房占地面积判断，可以采取旋喷法，其桩端能实现与基岩的合理结合，同时桩身也能够咬合周边的土体。通过相关的分析，并结合业主意见，最终确定选择该方法来加固地基，使用复合地基支承扩展基础。

2.1.2 承载力的确定

《山地建筑结构设计标准》要求复合地基承载力需要经过现场试验确定，但设计需要选知道地基承载力。因此本案例首先根据基础方案判断加固后的地基是否达到相应的强度指标，再进行现场试验，若复合地基的实际强度达不到期望值，则继续调整基础方案。在确定基础方案的过程中要注意以下几点：①桩径、单桩承载力以及桩长等取值时，不仅要考虑具体的施工工艺，也要结合实际场地条件；②面积置换率的大小要合适，不能太大或者太小；③在取值的过程中，对于变化较大的参数应认真进行评估，若桩间土承载力折减系数没有相应经验，那么取值时应结合变形的相关要求；④为了有效防止发生不均匀沉降，应尽量减少各基底之间的压力差[3]；⑤受土体的影响，在进行主体结构施工的过程中会出现轻度的沉降，但只是短时间内；⑥在检验复合地基承载力的过程中，要确保承压板可以覆盖两条桩。

2.1.3 施工注意事项

首先要提前校准压力计，为了保障喷射压力，要尽量缩短高压胶管的长度。在成桩过程中，避免出现中断的情况，影响桩身的顺直。其次，施工现场安排专门存放置换泥浆的地方。同时要注意观察冒浆的情况，出现问题，及时处理。最后对于难以保障质量的部分，要有针对性地增加喷射次数。

2.1.4 特殊问题的处理

根据地质资料，大部分桩应在10m 的深度到岩，但实际试喷的过程中，仅第一条桩的长度已经超过17m，这体现出地质资料与实际情况存在一定偏差。根据地质资料的数据，桩侧摩擦力可以达到400kN 以上，若采用旋喷法加固地基，那么一些桩一定会落在岩面上。因此，为了节约资源，并防止发生不均匀沉降，经过仔细计算后采取部分桩到岩，另外一部分桩不到岩，但满足设计要求的有效桩长的方法。经过实践证明具有良好的效果，根据现场实际检测结果，发现加固后的地基承载力都在350kPa 以上，单桩的承载力也符合要求，并且经过开挖，发现桩身外观质量也比较好[4]。目前改楼竣工已经7 年多，还没有发生关于沉降的问题。

2.2 刚性桩复合地基

某住宅小区共有两栋组成，其中A 栋16 层，B 栋12 层，都属于配有地下室的高层建筑。该小区附近有多层民宅，地质条件基本和上述案例相同。

2.2.1 制定基础方案

根据业主意见和地质资料，采用复合地基。并根据场地实际情况、施工可行性以及地质情况决定采用CFG 桩复合地基。根据上部荷载，并结合地质资料，计算出桩径为400mm，有效桩长为10~25m，桩间距为1.4m，复合地基承载力为350kPa。目前该小区将要完工，还未发生沉降问题。

2.2.2 施工注意事项

虽然整体施工比较顺利，但也有一些问题需要注意：①应尽量保障地质勘察资料的准确性，要仔细探查是否存在防空洞或者土洞等不良因素；②在岩溶场地，一些范围内土质较差，所以应尽量将刚性桩设计成摩擦桩。同时，由于长螺旋接触到岩石就需要收桩，不能期望理想的端承力[5]；③刚性桩的长度最好在10~20m 之间，若超过这个长度则难以掌握，也浪费资源，短于这个长度则承载力有限；④应提前制定遇到不良地质情况的措施，否则在遇到较为坚硬的土层时，难以进行长螺旋施工。

3 结语

综上所述，各种基础型式都有其优缺点，不同的地基处理方式也有不同的适用范围，在进行复杂岩溶场地基础设计的过程中，要充分考虑各方面因素的影响，并进行大量的分析和比较，最终才能制定最佳的解决方案。