探讨岩溶地区建筑物基础形式与基坑支护方案的选择-建筑职称论文

探讨岩溶地区建筑物基础形式与基坑支护方案的选择
李博恒
摘 要：本文结合实例，就岩溶地区建筑物基础形式与基坑支护方案的选择进行了探讨，以供类似工程参考。
关 键 词：岩溶;土洞;地基稳定性;均匀性;基础形式;基坑支护

1 工程概况
拟建某五星级酒店，该建筑物地上18～28层建筑，地下二层。场地附近东面为低矮山丘的坡脚，呈阶梯状，地形不平坦，东西高，中部低，最大高差约5米，中部地形较平坦。属残丘垅岗与丘间谷地地貌单元。由于拟建的是高层建筑群又将建在岩溶发育地区，地基的勘探与建筑物基础的选择就显得尤为重要。

2 岩土分层
根据钻探资料，场地岩土层按成因类型自上而下可分为第四系(Qml)填土层，冲、洪积成因(Q4al+pl～Q3al+pl)淤泥 (淤泥质土)、粉质粘土（粘土、粉土）、粉细砂、粗砂和坡残积成因(Qdl+el)粉质粘土和粘土，石碳系下统石蹬子组(C1ds)石灰岩。
场区内岩溶较发育，经钻孔揭露，溶洞埋深：13.50～20.60米，洞高：0.50～2.80米，溶洞内多为空洞，无充填物，局部为流～软塑粘性土和少量岩屑等充填。上覆土层内有土洞分布。场地内岩性复杂，岩体差异风化作用强烈，岩土互层状结构特征明显。

3 地基均匀性分析
勘察揭露基岩为石灰岩，基岩面起伏大，微风化岩埋深10.20～21.10米，相差悬殊，岩溶发育，局部呈多层分布见表1；场地有石芽、鹰嘴岩、溶洞等分布，岩溶现象较发育，桩基施工容易出现 “滑桩”、“悬桩”、“半悬桩”等工程质量问题，在荷载作用下，可能产生桩基失稳现象。上覆土层内亦揭露有土洞，施工时如大量抽取地下水，易引起地面沉降，对工程施工不利。

表1.场地溶(土)洞分布一览表
孔 号 溶(土)洞埋深 洞高 充填情况
1 9.80～12.50 (土洞) 2.70 无充填物
16.30～17.30 1.00 无充填物
19.60～20.70 1.10 无充填物
8 13.0～13.60 2.90 无充填物
12 13.60～14.90 1.30 充填少量流塑～软塑状粘性土
13 17.60～18.60 1.00 无充填物
15 13.50～16.30 2.80 充填软可塑状粘性土
16.80～17.90 1.10 充填软塑状粘性土
18.70～19.20 0.50 充填软塑状粘性土
17 13.90～15.50 1.60 无充填物
18 15.10～17.00 1.90 无充填物
19 15.80～17.00 1.20 充填流塑状粘性土
17.30～18.50 1.20 充填少量流塑状粘性土
21 17.70～18.70 1.00 充填软塑状粘性土及砂
20.60～21.10 0.50 充填软塑状粘性土及砂
场区受岩性、构造裂隙和地下水的影响，地层结构复杂。基岩面起伏大，凹凸不平，岩面埋深相差悬殊，岩面坡度变化大，溶洞分布无规律。另在砂岩与石灰岩分布接触地带，岩性种类较多，岩体差异风化作用强烈，岩石抗压强度值差异变化大。地基不均匀，桩基施工难度增大。对地基基础施工有不利影响。

4 地基稳定性分析
根据区域地质资料分析，从地震活动的时间序列和空间分布特征来看，该地区历史上曾发生过的地震的最大震级为4.75级，多属中小型有感地震，无灾害性的强震记载。勘察中未发现断裂构造踪迹，岩体较完整，力学性质好。
按《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)有关规定，结合本场地岩土性质分析：综合判定场地土类型为中软土，本场地类别为Ⅱ类。根据国标《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2001)和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)有关条文，本工程场地位于建筑抗震设防烈度7度区内，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）划分，本工程场地位于建筑抗震不利地段。

5 基础型式与基坑支护方案的选择
(1)基础型式的选择
根据场地工程地质特征及环境条件，结合地区基础施工经验，可选用以下两种基础方案：
在场地地下水位较低，第四系松软土层对桩基施工的影响不大时，可选用人工挖孔灌注桩基础。人工挖孔灌注桩对设备要求不高，对施工现场周边环境影响小。在挖孔时，可直接观察岩土层变化情况，清除孔底沉渣彻底，易保证成桩质量，施工成本低，单桩承载力大，稳定性好，全部桩可同时开挖，施工速度快。可以采取扩大桩端直径处理方法，更好发挥桩端基岩的承载力作用，满足单桩单柱设计要求，减少混凝土用量。现场根据柱荷载大小，选用具有连续厚度5米以上的中微风化基岩作桩端主要持力层，并采用增大桩径或扩大桩端底面积等方法，以提高单桩承载力。局部中微风化岩埋深较大的地段，如柱荷载较小，经设计计算许可，可采用强风化岩作持力层。
在场地地下水位较高，第四系松软土层对桩基施工的影响较大时，可选用预应力混凝土管桩基础。其优点是：可以避免该场地地下水位高，第四系松软土层对桩基施工的影响，施工速度快，成桩质量有保证，检测容易，工期短，造价较低。由于本场地基岩埋深较浅，变化大，有效桩长较短，成桩难度较大。现场选用具有连续厚度5米以上的强风化岩或厚度1.5米以上的中等（微）风化基岩面作桩端主要持力层，桩端进入持力层深度应满足规范要求。桩基施工可采用锤击或静压方式，预估桩长4～21米，大部分在5～10米之间。
(2)基坑支护设计方案
本工程基坑开挖深度约5～9米，地下水埋藏浅，基坑安全等级为二级。场地内第四系土层分布相对较厚，基坑侧壁土层主要是人工填土、冲洪积成因的粘性土和碎屑岩风化残积土，基坑底板大部分位于可塑～硬塑的粉质（粘土）层上。根据建筑物特征、荷载大小、沉降要求、造价、工期、质量、场地条件进行分析比较，可选用喷锚+放坡开挖支护相结合方案（变形要求较高处增加预应力锚杆），局部采用桩锚。
基坑南、西面，场地宽阔，如条件许可，南、西面可直接放坡开挖，放坡坡率建议为：1:1.25～1:1.50。放坡施工工艺简单，造价低。基坑东侧有Φ800的砼水管平行基坑边线，离基坑边线约1米。为保证水管免遭破坏，在此处宜采用排桩+锚索的支护方案。

6 建 议
(1)基坑开挖施工时，应及时做好基坑内外侧土体和基坑四周建(构)筑物（如市政道路）的变形(沉降、位移)观测，进行信息化施工。坑顶周边不要堆放余泥杂物等，尽量减少坑顶的荷载，以避免基坑失稳。基坑内应设置水井，及时排除积水，以便顺利开挖。
(2)鉴于场地工程地质条件复杂，基岩为石灰岩分布区，基岩表面型态复杂，可作为持力层的微风化岩起伏大，埋深相差悬殊，并有石芽、鹰嘴岩、溶洞等岩溶现象较发育，溶洞分布无规律。为确保成桩施工质量，建议建筑方案确定后，宜进行施工勘察(桩位超前钻探)，以准确查明桩端底（3倍桩径）持力层的变化，以保证建筑物的安全与稳定。

转载请注明来自：http://www.yueqikan.com/jianzhushejilw/12178.html