張志華

（廣州城建開發(fā)設計院有限公司 廣州 510620）

1 工程概況

廣州市白云區(qū)某項目位于白云山西麓，東面為小學、村居，西側緊鄰廣云路，沿路下有廣州地鐵2號線，南側及北側均為空地。本項目地下兩層，地上部分南北部擬建2棟18層辦公樓，自編號為A-01#、A-02#，建筑高度84.00 m，結構形式為剪力墻結構，層高4.5 m。項目地塊建筑效果如圖1所示。

圖1 建筑效果Fig.1 The Construction Effect Chart

根據(jù)超前鉆報告，共210 個鉆孔，其中177 個鉆孔揭露有溶土洞，見洞率為84%，屬于巖溶強發(fā)育等級，其中溶土洞上巖石頂板厚度小于0.5 m 的共43 個，即占溶洞鉆孔的24%；溶洞上覆土層厚度小于10 m的共100 個，即占溶洞鉆孔的56.4%。超前鉆報告顯示本場地溶洞多為半充填或全充填流塑～軟塑狀粉質粘土，夾破碎狀灰?guī)r巖塊，局部夾灰?guī)r薄層；溶洞大小不一、無規(guī)律，溶洞平均高度為3.78 m，最大溶洞洞高為22 m（鉆孔CK189）。溶洞大部分處于不穩(wěn)定狀態(tài)，呈串珠狀、蜂窩狀溶洞。本項目巖土類型至上而下依次為：人工填土、粉質粘土、淤泥質土、中砂、殘積成因粉質黏土、中等風化灰?guī)r巖、微風化灰?guī)r。勘察報告典型剖面如圖2所示。

圖2 勘察報告典型剖面Fig.2 Typical Profile of Survey Report （m）

2 基礎選型

針對本地塊的實際情況，并參考《巖溶地區(qū)高層建筑復合地基與基礎設計》［1］及黃夏萍等人［2-3］的理論成果，初步基礎形式可以選用鉆孔灌注樁基礎、管樁基礎、樁筏基礎、復合地基等。

《建筑樁基技術規(guī)范：JGJ 94—2008》第3.4.4 條要求：“巖溶地區(qū)的樁基，宜采用鉆、沖孔樁”?！督ㄖ鼗A設計規(guī)范：廣東省標準DBJ 15-31—2016》第10.1.5-8條載明：“巖溶地區(qū)的樁基不宜采用直接支承于基巖面上的預制樁，宜采用嵌巖鉆（沖）孔樁”。結合本地塊的強巖溶地質和地理位置，采用鉆孔灌注樁基礎是可行的。

《靜壓預制混凝土樁基礎技術規(guī)程：廣東省標準DBJ/T 15-94—2013》第1.0.7-5條“基巖面起伏較大且其上沒有合適持力層的巖溶地層不宜采用靜壓樁基礎”。《巖溶地區(qū)建筑地基基礎技術規(guī)范：廣東省標準DBJ/T 15-136—2018》［4］第3.2.8 條：對于巖溶中等及強烈發(fā)育場地，不宜采用錘擊式預應力混凝土管樁基礎。另外本項目在地鐵保護區(qū)50 m范圍內，經咨詢廣州市地鐵保護辦公室，為保證地鐵運行安全，不得采用預應力管樁基礎。因此，本項目不宜采用預應力管樁基礎。

文獻［4］第3.2.6條：上覆土層不穩(wěn)定時，未經有效處理不應作為建筑物基礎的持力層，文獻［4］第3.2.5條條文說明：我國大量的工程實際表明，當上覆土層厚度較小時，地面塌陷比厚度較大時嚴重。一般情況下，當上覆土層厚度小于10 m 時，塌陷嚴重。本項目勘察鉆孔點柱狀圖統(tǒng)計顯示：本項目溶洞上覆土層厚度小于10 m 的溶洞個數(shù)共100 個，即占溶洞鉆孔的56.4%，本項目溶洞上覆土層較薄，屬于高風險區(qū)，不宜作為持力層，因此本項目不宜采用樁筏基礎。

文獻［4］第3.2.9 條：主要由飽和軟土組成的上覆土層未經處理時，不宜采用復合地基。第3.2.9條條文說明：上覆土層主要由淤泥、淤泥質土等飽和軟土組成的情況下，作為復合地基中增強體之間的軟土很難協(xié)調增強體之間的變形，增強體和周圍的軟土很難共同發(fā)揮承載作用，一般情況下，起不到復合地基的作用。結合本項目實際情況，不宜采用復合地基。

根據(jù)本項目實際場地情況，建設單位、設計單位經咨詢審圖中心，基礎形式最終確定采用旋挖灌注樁基礎。

3 樁基礎設計

3.1 樁長確定

根據(jù)超前鉆反饋，場地見洞率高，屬于巖溶強發(fā)育地段，溶洞上方巖層薄，上覆土層不穩(wěn)定，有塌陷風險，為極不穩(wěn)定地段。因本工程的巖溶地質條件非常復雜，為給樁長確定及施工提供資料及依據(jù)，要求進行施工勘察，探明溶洞邊界［5］。文獻［4］第4.3.9條：對于荷載較大的工程樁或大直徑嵌巖樁宜采用一樁多孔方法確定持力層性狀。文獻［4］第4.4.1 條：在巖溶發(fā)育地區(qū)，結合鉆探方法，在勘察階段開展物探工作。

本項目施工勘察需保證端承樁樁端下完整基巖層厚度不小于3d且不小于5 m。樁基礎以微風化灰?guī)r作為持力層，樁端進入持力層不少于1 m。因場地巖面起伏較大，施工時樁端應以全截面入巖，當巖面傾斜時，入巖深度應從最低點算起［6］。經估算，樁長大概20～50 m。

3.2 樁基布置

根據(jù)超前鉆反饋，場地持力層巖面起伏較大，部分鉆孔下的樁長較長。施工單位反饋樁長較長對施工要求高，并且澆筑混凝土用量多。為便于機械施工及節(jié)省施工造價，對于樁長較長的樁基礎采取以下調整措施。依據(jù)施工勘察、管波探測，在充分了解溶洞大小和分布的基礎上調整樁位布置，達到便于施工和節(jié)省造價的目標［7］。

⑴單樁調整為兩樁方案，例如針對鉆孔CK09、CK10 下單樁基礎樁長較長，將單樁基礎調整為兩樁基礎并減小樁徑，如圖3所示。

圖3 調整前后單樁基礎Fig.3 Single Pile Foundation before and after Adjustment

⑵地下室側壁下樁位平移方案，例如地下室側壁下鉆孔CK177位置下溶洞深度達到16 m，大概處在斜巖的底部，將鉆孔往下移動3 m，通過補鉆鉆孔BK29 顯示溶洞深度僅4 m，如圖4 所示。可以看到這是個比較陡的斜巖，局部平移樁位置后可以達到好的經濟效益。

好在宋太宗喜歡這位大才子，能夠容忍他的這點小毛病，但蘇易簡屢次在朝廷中因喝酒而出洋相，弄得大臣們紛紛彈劾他有失朝禮。為此宋太宗憂心忡忡，總擔心他因飲酒過度而喪命，于是親自寫了《勸酒》《戒酒》兩首詩賜給蘇易簡，還特命蘇母對他宣讀，蘇易簡聽后，深有感觸，每次上朝入值時倒是不敢飲酒了，可是私下里仍然舉杯痛飲。

圖4 調整前后側壁下單樁基礎Fig.4 Adjust the Single Pile Foundation under the Front and Rear Side Walls

⑶聯(lián)合承臺方案，通過施工勘察發(fā)現(xiàn)，1#樓電梯核心筒區(qū)域溶洞較大，可能正處在溶洞斜巖底部，樁長多達40 m，對施工非常不利。結構設計在充分補鉆基礎上盡可能查明地質情況，通過擴大基礎范圍、加大樁徑減少樁數(shù)，設計聯(lián)合承臺，聯(lián)合承臺應使樁群承載力合力點與豎向永久荷載合力作用點重合。為保證結構安全，聯(lián)合承臺范圍內的大直徑樁入微風化巖深度加大至1.5 m，樁底下3 倍樁身直徑且5 m 深度范圍內無土洞、溶洞或軟弱夾層等不良地質條件。聯(lián)合承臺在減少樁長的基礎上，加厚承臺厚度，增加核心筒剛度，增強結構整體性，如圖5所示。

圖5 1#樓調整前后樁基礎布置Fig.5 Pile Foundation Layout before and after Adjustment of 1# Building

通過以上方法調整，樁長基本都能控制在合理范圍，便于施工控制，也能節(jié)省造價。當然，經調整的樁基礎必須滿足樁端進入微風化巖深度不少于1 m。因場地巖面起伏較大，施工時樁端應以全截面入巖，當巖面傾斜時，嵌巖深度應從最低點算起，如圖6所示。

圖6 樁入巖深度示意圖Fig.6 Schematic Diagram of Pile Penetration Depth

樁基礎施工完成后進行單樁抗壓靜載試驗，各樁豎向抗壓單樁承載力均滿足設計要求。靜載試驗報告結論如圖7所示。

圖7 單樁豎向抗壓靜載試驗結論Fig.7 Conclusion of Vertical Compression Static Load Test of Single Pile

4 溶洞處理

強巖溶地基最重要的工作是要處理土洞和溶洞，從而確保樁基礎施工安全、高效、節(jié)省造價，避免出現(xiàn)施工事故、無法成樁、樁檢測不合格的風險［8］。

4.1 土洞的處理

為了地面樁基礎施工安全，為防止塌孔而造成地面上施工機器塌陷，要求基巖上的土洞無論大小都進行注漿處理，防止?jié)撛诘娘L險。

4.2 溶洞的處理

灌注樁施工時，可采用注漿處理溶洞或鋼套管施工的方法［9］。該兩種方法可不同時進行，即處理溶洞后能成樁施工的就不用鋼套管，采用鋼套管即可不進行注漿處理溶洞。綜合考慮施工單位施工經驗、場地鋼套筒下沉困難、施工成本、施工工期等因素，最終選用注漿處理溶洞。

根據(jù)詳勘、施工勘察鉆孔揭露巖溶發(fā)育情況，結合工程結構特點，綜合分析選取較適宜的溶洞處理方法，按如下原則進行選?。?0］：

⑵對于洞徑較大的半充填或無充填洞穴采用注漿法與充填法相結合，即鉆孔作為投料孔先投入砂礫碎石、水泥砂漿、混凝土等盡量填實洞穴，然后再鉆孔下袖閥管進行注漿加固。巖溶加固處理前在劃分的溶洞區(qū)域內選取有代表性的詳勘（超前鉆）鉆孔附近布置巖溶處理試驗孔，選擇多種漿液進行注漿試驗，最后選取注漿效果最優(yōu)的方案進行巖溶加固處理。

⑶對全充填的高度大于3.0 m 的土（溶）洞，當填充物為軟塑狀或流塑狀粘土或松散粉砂時，采用袖閥管注漿的工藝進行預處理。

⑷對半充填和無充填的高度大于5.0 m 且不大于10.0 m 的土（溶）洞采用混凝土變壓泵送混合砂漿和袖閥管注漿相結合的工藝進行處理。砂漿灌注完畢，拔注漿鋼管，等砂漿有一定強度后，再鉆袖閥注漿孔進行袖閥管注漿。

⑸對于單層洞高或多層串珠狀超過10.0 m 特大溶洞，當填充物為半充填或無充填時，采用混凝土變壓泵送混凝土和袖閥管注漿相結合的工藝進行處理?；炷凉嘧⑼戤?，拔注漿鋼管，等混凝土有一定強度后，再鉆袖閥注漿孔進行袖閥管注漿。

⑹在施工期間遇到未探明的溶洞或未預處理的溶洞影響施工時，采用拋填水泥（42.5 普通硅酸鹽水泥）、片石（花崗巖硬度不小于30 kPa）、粘土、C15商品混凝土填充沖擊擠壓處理，拋填配比根據(jù)施工需要自行考慮。

5 結論

⑴強巖溶地質非常復雜，要采用超前鉆探結合管波探測法的方式進行施工勘察，前期加大施工勘察力度，查明地質狀況，溶洞頂、底板標高，充填物類型，充填物物理特性，查明溶洞大小及邊界，為進一步基礎選型、基礎設計及施工提供準確依據(jù)。為設計樁端持力層提供可靠依據(jù)，為施工單位制定施工方案，成孔方法及施工措施提供依據(jù)。施工過程中發(fā)現(xiàn)異常情況時，應補充施工勘察。

⑵ 強巖溶地質對高層建筑的基礎設計影響很大，基礎形式的選取必須滿足規(guī)范要求?；A選型須根據(jù)場地溶洞大小、溶土洞上巖石頂板厚度、溶洞上覆土層厚度、場地位置等綜合確定。

⑶強巖溶地質持力層巖面起伏很大，為了便于施工及節(jié)省造價，可依據(jù)施工勘察、物探的結果，在充分了解場地溶洞基礎上采取調整樁數(shù)、樁位、聯(lián)合承臺的方案，達到減小樁長、減少溶洞處理、便于施工、節(jié)省造價的目標。

⑷強巖溶地質溶洞處理要結合場地實際情況，施工單位針對每根樁做施工方案，一樁一案。針對不同的溶洞類型，綜合分析選取較適宜的巖溶地基處理方法。