文/ 張豪、胡一峰 中國美術(shù)學(xué)院風(fēng)景建筑設(shè)計研究院 浙江杭州 310000

桂林金融大廈工程基礎(chǔ)溶洞處理實踐

文/ 張豪、胡一峰 中國美術(shù)學(xué)院風(fēng)景建筑設(shè)計研究院 浙江杭州 310000

文中結(jié)合桂林金融大廈工程的設(shè)計及施工實踐，介紹了常用的基礎(chǔ)溶洞的處理方法，并根據(jù)本工程巖溶洞隙深度、層次和填充物的類型以及上部結(jié)構(gòu)和荷載的實際情況，因地制宜地采取了技術(shù)可行、效果可靠、經(jīng)濟合理的處理措施。

桂林金融大廈；基礎(chǔ)；溶洞處理

一、工程項目及基礎(chǔ)溶洞概況

桂林金融大廈工程位于桂林市臨桂新區(qū)C-12地塊，南為公園北路，西為平桂西路，是臨桂新區(qū)重要的商業(yè)核心。主樓為地上33層、137.6m的超高層建筑，采用框架核心筒結(jié)構(gòu)，附樓地上3層，采用框架結(jié)構(gòu)。地下設(shè)有一層大地下室；主樓核芯筒為筏基，主樓外框柱下為樁墩基礎(chǔ)，其余部分為柱下獨立基礎(chǔ)。均以微風(fēng)化灰?guī)r為持力層，承載力特征值為4500KPa。

因擬建場地位于巖溶發(fā)育區(qū)，為進一步探明每個柱基下是否存在影響地基穩(wěn)定的巖溶洞隙，我們要求對各個樁墩和獨立基礎(chǔ)下進行超前鉆探勘察，深度為基礎(chǔ)下3倍樁墩直徑或3倍獨立基礎(chǔ)邊長且不小于5.0米。結(jié)果根據(jù)超前鉆探勘察報告，共發(fā)現(xiàn)32個鉆孔存在37處溶洞，洞溶發(fā)育情況統(tǒng)計見下表一。

ZK364-1　溶洞　0.20　1.70　填充軟泥ZK364-2　溶洞　0.20　0.60　無填充ZK370　溶洞　0.30　3.80　無填充ZK383　溶洞　0.50　5.50　無填充ZK394-1　溶洞　0.30　2.80　無填充ZK394-2　溶洞　0.50　0.40　無填充

根據(jù)地質(zhì)報告及溶洞分布統(tǒng)計，上述37個溶洞大小及頂部巖層狀況如下：溶洞高度在0.2-1.0m共26個，占70%，溶洞高度在1.1-2.0m 共7個，占19%，溶洞高度超過2.1m共4個，占11%。最大溶洞高度為163#洞6.4m。

溶洞頂部巖石厚度0.4-3.0m共25個，超過3.0m共12個，其中162#5.6m，163 #5.7m，383#5.5m。

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

1.3溶洞內(nèi)充填情況。

無充填的溶洞共25個，充填軟泥的溶洞共12個。

二、溶洞處理的常見方法

鑒于以往施工實踐經(jīng)驗，一般溶洞處理基本程序為：a、每個基礎(chǔ)下用地質(zhì)鉆機鉆探，詳細記錄地質(zhì)狀況、溶洞深度、高度、填充物類型，為制定相應(yīng)施工方案提供詳實依據(jù)。b、對溶洞內(nèi)部填充物進行土工試驗，分析其物理力學(xué)特性，檢測填充物容重、含水量、孔隙率等，為注漿控制參數(shù)提供依據(jù)。c、根據(jù)地質(zhì)鉆探資料和溶洞內(nèi)部填充物情況，對各個基礎(chǔ)設(shè)計出相應(yīng)的溶洞處理方案、成孔方法及施工措施。d、對每種處理方案，施工前都應(yīng)進行溶洞注漿及鉆孔試樁試驗，取得經(jīng)驗數(shù)據(jù)，完善施工方案，指導(dǎo)施工。e、遇到大溶洞時，必須請監(jiān)理工程師和設(shè)計單位核查，明確處理方案，并報監(jiān)理批準后實施。

建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范中針對地基穩(wěn)定性有影響的巖溶洞隙，列舉了可因地制宜采取的處理措施有：

1.對較小的巖溶洞隙，可采用鑲補、嵌塞與跨越等方法處理。

2.對較大的巖溶洞隙，可采用梁、板和拱等結(jié)構(gòu)跨越，也可采用漿砌塊石等堵塞措施以及洞底支撐或調(diào)整柱距等方法處理。

3.基底有不超過25%基底面積的溶洞（隙）且充填物難以挖除時，宜在洞隙部位設(shè)置鋼筋混凝土底板，底板寬度應(yīng)大于洞隙，并采取措施保證底板不向洞隙方向滑移。也可在洞隙部位設(shè)置鉆孔樁進行穿越處理。

4.對于荷載不大的低層和多層建筑，圍巖穩(wěn)定，如溶洞位于條形基礎(chǔ)末端，跨越工程量大，可按懸臂梁設(shè)計基礎(chǔ)，若溶洞位于單獨基礎(chǔ)重心一側(cè)，可按偏心荷載設(shè)計基礎(chǔ)。

三、本工程溶洞的設(shè)計處理措施

本工程基礎(chǔ)溶洞情況雖經(jīng)過超前鉆勘探，但所探明的情況仍限于點狀局部情況，對于勘探孔處的溶洞空間形態(tài)和邊界還是無法界定的。因此我們要求對溶洞頂部巖層較薄的溶洞采用爆破法將溶洞頂部打開查勘，對較淺的溶洞采用基底清除填充物再用素混凝土換填的方案。對較深的溶洞則柱下基礎(chǔ)改為用挖孔樁穿越的方案（經(jīng)比較本工程采用調(diào)整柱距和結(jié)構(gòu)跨越的方法均不合適，調(diào)整柱距一方面影響建筑使用效果，另一方面還需對新的柱基位置再做超前鉆勘探；采用結(jié)構(gòu)跨越對本工程而言由于柱距和荷載較大成本高，不夠經(jīng)濟）。對于溶洞頂部巖層較厚的溶洞，如洞頂巖層厚度大于3m時，考慮到如采用爆破法將洞頂打開，則爆破工程量較大，且埋深較深的溶洞即使進一步查明溶洞空間形態(tài)，也由于地下水難以排除等原因不宜采用淺基礎(chǔ)處理的方案，還需用樁體穿越為宜。因此，對溶洞頂部巖層較厚的溶洞我們確定采用沖擊成孔灌注樁穿越的方案，樁端進入基巖不小于0.5米。采用沖擊成孔灌注樁穿越溶洞施工時，由于溶洞中的地下水和填充物情況往往比較復(fù)雜，容易出現(xiàn)樁身質(zhì)量問題，我們要求樁基承臺施工前必須對該處的成樁質(zhì)量進行鉆芯取樣檢測，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有樁身混凝土酥松或樁底夾渣等不良情況時應(yīng)采取注漿加固等措施，樁身質(zhì)量問題嚴重的須重新沖孔成樁處理。

對高層主樓基礎(chǔ)，由于探明的溶洞范圍廣，形態(tài)復(fù)雜，為了減少工程量和工期，我們采用了墻、柱基礎(chǔ)45度應(yīng)力擴散范圍內(nèi)重點加強處理，其它部位簡單處理的原則采用以下施工方案：核心筒外2000mm范圍內(nèi)及墩基礎(chǔ)邊線以外2000mm范圍內(nèi)的溶洞空間，必須將基巖以上的軟弱土全部清理干凈，再用C35混凝土回填至基礎(chǔ)底標高并振搗密實。其他高層主樓筏基下的溶洞空間可在降水后用C35混凝土回填，并進行振搗擠淤處理。由于現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)有地下涌水正好匯集在高層主樓深基坑的核心筒和外框柱之間，需在施工期間不斷抽排水，為保證基礎(chǔ)混凝土澆搗質(zhì)量，我們和施工方商定在筏基應(yīng)力較小的地方垂直預(yù)埋一個直徑1m的鋼護筒形成一個施工排水豎井，直到基礎(chǔ)澆搗施工完成并達到設(shè)計強度后再停止抽排水，并用鋼筋混凝土后澆封閉。

結(jié)語：

巖溶處理是巖溶發(fā)育地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計和施工的重點和難點，也是影響工程施工工期的關(guān)鍵。在巖溶地區(qū)實施工程建設(shè)，必須充分認識地形的錯綜復(fù)雜和可能引起的多種多樣的病害類型。在具體設(shè)計過程中，我們須結(jié)合工程具體情況，針對地基穩(wěn)定性有影響的巖溶洞隙，根據(jù)其深度、層次和填充物的類型以及上部結(jié)構(gòu)和荷載的不同情況，因地制宜地采取技術(shù)可行、效果可靠、經(jīng)濟合理的處理措施，保證基礎(chǔ)施工質(zhì)量及施工安全。

桂林金融大廈工程主體結(jié)構(gòu)已結(jié)頂并通過驗收，基礎(chǔ)沉降觀測結(jié)果非常理想。希望本工程的溶洞處理經(jīng)驗?zāi)芙o其它類似巖溶地質(zhì)條件的基礎(chǔ)處理提供有益的鑒見。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，設(shè)計與施工的新材料、新技術(shù)、新設(shè)備、新理念都在不斷出現(xiàn)并應(yīng)用在實際建設(shè)中，同樣我們在溶洞處理措施方面也還需要進行不斷探索和創(chuàng)新。

［1］建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范（GB50007-2011）.

［2］建筑樁基技術(shù)規(guī)范（JGJ94-2008）.