浅析岩溶地区基础设计及施工要点

浅析岩溶地区基础设计及施工要点

刘汝慧

清远市樵顺房地产开发有限公司 511500

摘 要：岩溶地区地质情况复杂，对建筑工程地基基础的影响较大，设计前应根据地勘报告，结合地质情况对建设场地进行综合分析，确定地基基础的设计原则和处理方法，寻求合适的地基基础设计方案以及施工要点。

关键词：岩溶地区；特点；基础设计；施工；夯扩桩

引 言

岩溶洞、隙、沟、槽等岩溶地貌和岩溶的特殊形态都是岩溶范畴内的不良地质现象，由其所构成的岩溶地基常常会引起建筑物基础的稳定性、地基承载力的不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏。溶洞、塌陷这些不良的工程地质情况，在溶岩地区或多或少会出现，随着越来越多的工程兴建在岩溶地区，岩溶地基的问题就成为工程建设中的突出问题，加强岩溶地基稳定性分析评价，采用合理经济的地基处理措施，有着重大的技术价值和经济意义。

岩溶地区地质特点

岩溶地区的建设场地，基岩面起伏较大，有时还遇到土岩结合的地基持力层，为不均匀性地基；往往也分布有特殊性土红虱土，上覆土层中还会有土洞；如果上部结构荷载适于天然浅基础形式，浅基础方案设计时也应针对上述这样的工程地质问题深入探讨。如果由于浅基础形式不能满足上部建筑物结构荷载的情况，而要选择了桩基础形式，那么施工过程中就会碰到诸如基岩的完整性、基岩起伏面较大、石芽、土洞、溶洞、溶隙、岩溶地下水等工程地质及岩溶地质问题。设计师应该吸取过往施工经验，或借鉴相邻场地的施工经验，多与提供详细勘察报告的技术负责人探讨，最终选择适于桩基础施工的类型。

在岩溶地区进行基础设计及施工，应严格遵循相关规范，制订符合实际情况的设计与施工方案。在确定桩基施工方法时，应该对该技术方法的特点加以了解，并明确其技术控制要点，防比操作不规范导致的各类质量与安全问题。

岩溶地区地基基础设计原则及方法

2.1地基基础设计原则及方法

当地基评价无法满足稳定性要求时，就需要对地基进行处理，对于影响地基稳定性的岩溶洞隙，应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质条件等进行综合分析，因地制宜地采取下列处理措施:

(1)对洞口较小的岩溶洞隙，宜采用镶补、嵌塞、跨盖等方法处理。

(2)对洞口较大的岩溶洞隙，宜采用梁、板和拱等结构跨越，但该结构应有可靠的支承而，梁式结构在岩石上的支承长度应在梁高的1.5倍以上，也可采用浆砌块石等堵塞措施。

(3)对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体，可采用灌浆加固和清爆填塞等措施。

(4)对规模较大的间隙，可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。

对于影响地基稳定性的土洞，应尽量杜绝地表水渗入土层中以阻比土洞发育.当地质条件许可时尽量对地下水采取截流、改道等措施，以阻比土洞继续发展。若土洞埋深较小，可采用挖填和梁板跨越；对规模较小的深埋土洞可不作处理，仅在洞顶上部用梁板跨越；对直径较大的深埋土洞，可在顶部钻孔灌入水泥浆、砂浆、砂或碎石混凝土以充填空间。当对地下水不能采取截流、改道等方式阻比土洞发育时，一般可采用桩基等措施。

地基基础处理的比选

3.1浅基础

在岩溶地区，一般基础设计宜浅不宜深。一般情况下，对于单柱荷载不是很大并且灰岩而上覆盖层较深的场地，应采用浅基础，如天然独立基础、条形基础或筏板基础，避免采用深基础。当地基条件基本满足或者大部分满足浅基础设计要求时，也应该创造条件，采用换填处理或者进行比如CFG、CM、高压旋喷注浆桩地基处理等方法，使其满足浅基础的条件。当然，在岩溶地区采用浅基础，应满足一定的地质条件才能保证建筑物的安全。

3.2预应力管桩

预应力管桩宜用于地下有淤泥、土洞、流砂和地下溶洞连通暗河等情况，宜穿过以上不稳定的岩土层，但在土岩软弱过渡较快处容易出现断桩，对压桩技术要较高要求；对于溶洞顶壁岩层厚度能否满足持力层厚度以及在大荷载群桩作用下是否出现塌孔的情况；据较多项目地勘资料一般是15~30米一个钻孔，还是难以判断其具体的持力层厚度、范围，并且压桩很难定性去判断其入岩深度情况；因此应该考虑在高层、大荷载的建筑物可先进行试桩，明确能入岩多少深度;并可考虑先注浆后打桩的施工方法，避免满荷后或是地下水位波动、渗流、潜蚀的溶洞顶板岩石持力层出现破坏；在串珠状溶洞的情况下也可避免其进入溶洞后马上遇到岩层而断桩。

3.3钻孔灌注桩

该桩型成孔直径灵活，施工相对冲孔桩较为方便快捷但穿岩能力较弱，对比预制桩需要更长的施工、监测周期，需施工前进行超前钻，适用于单桩荷载大、可穿越密实砂层、卵石层、地下有夹层分布、岩溶表面起伏大等情况。但钻孔桩不宜用在溶岩裂隙多，溶沟多的基岩中，因为施工中容易造成卡钻、钻杆沿溶岩斜壁偏斜，以至打偏等现象。施工过程中，由于石灰岩溶洞发育不规则，钻（冲）孔桩施工遇到溶洞时，会发生漏浆导致地面塌陷事故，应设置好护筒和做好防漏工作，防止地面塌陷及桩机陷落等事故。

3.4冲孔灌注桩

冲孔灌注桩是对钻孔灌注桩的补充，其穿岩力度更大，可避免卡钻；除适用于上述3.3的情况外，还能穿透飘石层、大孤石等障碍物；适用于地下岩溶发育，存在多层串珠状溶洞但洞穴较小、上部洞穴顶板较薄的地质情况，它可冲穿上层溶洞顶板而到达下层溶洞顶板；需施工前进行超前钻，查清洞穴情况后再将冲击钻冲至设计要求的岩层深处。采用钻（冲）成孔灌注桩穿过溶洞时，应根据溶洞大小备足泥浆及片石。当冲孔至溶洞位置发现孔内泥浆液面迅速下降时，因立即抛填片石封堵溶洞，并从储浆池向孔内补注泥浆至孔内泥浆稳定后再继续成孔，防止漏浆及混凝土流失。当溶洞规模较大时，可采用强度等级不低于C20速凝混凝土或水泥砂浆封堵，混凝土或水泥砂浆应添加速凝剂，因此在遇到大溶洞是，需要综合考虑经济性，在浇筑灌注桩时也会出现大量的混凝土流失。由于冲孔是靠钻头的自由落体运动形成的冲力成孔，故它还适用于开口裂隙较多的地质情况，且桩孔垂直度较好。

3.5群桩

该基础型式适用于岩溶表面复杂但上覆有较厚砂土层的情况，这时采用其它桩型均较难施工且难以保证成桩质量和安全，群桩并非要求桩端一定支承在变化复杂的岩面上，仅要求存在坚硬下卧层，这就避免了变化复杂的基岩表面对桩基造成的危害，而静压预制管桩则是群桩中较好的一种方式，该情况需综合考虑其溶洞的发展和稳定性，考虑到是否有足够的持力层厚度保障应力的扩散；如有必要可考虑先局部灌浆。

3.6夯扩桩

该桩型由上部桩身和下部复合体组成(如图1)，桩身为钢筋混凝土结构，复合体避软就硬，以碎砖、碎石、混凝土块等为填充料，在持力层内夯扩加固挤密形成挤密实体。夯击过程中如遇土洞，可即时对其进行充填处理，不会危及地而安全。当夯击到岩而时，强大的夯击能实际上是对岩顶板强度和稳定性的检验。若遇溶洞薄层顶板或节理裂隙较发育强度低时，即可击穿进行“深层强夯”处理，只要达到某种“收锤标准”即可定量获得承载力，该技术相对较经济合理，值得推广。

图一夯扩桩构造示意图

3.7其它

采取削散荷载的方法来降低桩基承受的压力，通常的做法是挖去一部分地基表而软土，施工一层或多层地下室，可减少这部分软土体对桩基产生的附加荷载，可采用增大桩端接触而和分散应力的扩底桩也是一种很好的桩基型式。此外，当岩溶地基不太复杂且基岩埋深较小时，人工挖孔桩也不失为一种安全、可靠、成本低和直观的方法。

岩溶地区基础施工要点

4.1测量放线和护筒埋设

在确定桩的位置时，应该以设计图纸为依据，并对桩旁护桩点进行合理控制，为复核桩位提供保障。在埋设护筒时以桩位为依据，超出地面0.1_~0.5m作为护筒的高度。在溶洞中运用内径为1.75m的钢护筒，控制成孔孔径在1.8m左右。

4.2吊装钢筋笼

在吊装施工中，应该避免孔壁与钢筋笼之间的接触，防比坍孔事故的发生。严格检查检测管的对接问题，确保其具有良好的密封性和稳固性。以相关标准为依据，对钢筋笼焊接与对接质量进行控制。

4.3混凝土灌注准备

为了确保混凝土的质量，应该提前开展试验，确定合理的配合比。在对混凝土进行拌制时，以洁净的碎石作为粗骨料，级配满足岩溶地区基础施工的基本要求。较小的孔隙率和吸水率是机制砂的主要特点，可以作为细骨料使用。防比分离与泌水状况出现在混凝土灌注与运输当中，严格控制混凝土的坍落度，通常情况下要在18_~22cm。卡口式导管的内径一般为30cm，提前进行试压与试拼装试验。除了应该保障导管内壁的光滑性外，还要使其具备良好的硬度。确保每一节的导管内径统一，控制误差在2mm范围内。在沉放导管时应该尽量将其放在中间，防止与钢筋笼之间出现卡挂问题。合理控制混凝土浇筑中孔底与导管底部之间的距离，通常情况下30_~50cm为合理的范围。由专业人员严格检定沉渣厚度和泥浆性能，为混凝土的浇筑质量奠定基础。

4.4其他注意事项

在反循环钻成孔法施工当中，钻机的钻挖速度也是影响施工质量的关键因素，应该根据不同的土体状况和泥浆泵性能，使钻挖速度控制在规定范围之内。若土质为黏土，那么钻挖速度应该控制在3_~5min/m，钻头速度为9_~13次/min;若土质为砾砂，那么钻挖速度应该控制在6_~9min/m，钻头速度为4_~7次/min。为了避免孔桩中出现空气，应该控制混凝土灌入的速度，防比出现高压气囊。当钻孔中出现异常情况时，应该立即停止钻进工作，对螺栓紧固状况、钻架倾斜状况等进行检查。在导管拔出时也应该保持缓慢，防比出现拉断问题。

结束语

岩溶地区进行基础设计与施工，必须高度重视。设计要明确勘察目的和技术要求，对岩溶场地采用多种手段精心勘察，尤其是要查明不良的岩溶地质。岩溶的存在对设计和施工影响较大。为了提升其设计与施工质量，应该在各个环节对岩溶进行有效处理，并控制测量放线和护筒埋设、吊装钢筋笼和混凝土灌注准备等工序，满足工程建设的要求与标准。

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