[摘要]廣州市金沙洲地塊屬于典型的巖溶地區(qū)，該地區(qū)巖面溶蝕現(xiàn)象顯著，溶洞、土洞、石牙廣泛分布。隨著廣州市金沙洲新社區(qū)的大開(kāi)發(fā)，該地區(qū)的巖土工程問(wèn)題日益突出。本文就廣州金沙洲居住新城某地塊幼兒園的工程實(shí)例，探討一下巖溶地區(qū)的基礎(chǔ)選型和必要的技術(shù)措施。
　　[關(guān)鍵詞]巖溶地區(qū)；預(yù)應(yīng)力管樁；基礎(chǔ)選型
　　1工程概況
　　廣州金沙洲居住新城某地塊幼兒園位于廣州市芳村區(qū)金沙洲潯峰大道東北面，占地5176m2，建筑面積4801m2，不設(shè)地下室，地上僅3層，乙類(lèi)建筑。該建筑單柱荷載較小，但地質(zhì)資料顯示，柱下地基為巖溶地貌，為建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)帶來(lái)了很大的困難。
　　2工程地質(zhì)概況
　　場(chǎng)地原地貌屬海陸交互相沉積平原區(qū)，經(jīng)人工堆填后地面較為平整，相對(duì)高差為0.84m。
　　據(jù)野外鉆探和測(cè)試所取得的地質(zhì)資料，經(jīng)綜合整理，場(chǎng)區(qū)地層自上而下有人工填土層、第四系海陸交互相沉積層、殘積層及石炭系下統(tǒng)大塘階石磴子組沉積巖等四大類(lèi)。現(xiàn)將各巖土層的分布特點(diǎn)及物理力學(xué)性質(zhì)分述如下：
　　1.人工填土層：以素填土為主，局部有較多建筑垃圾等雜填土，顏色以灰褐、黃褐色為主，稍濕~濕，松散，欠壓實(shí)，為新近人工堆填而成，組分較雜，素填土主要由粘性土組成，局部雜填土夾有碎石、砼塊。揭露厚度為0.40~1.00米，平均0.74米。若未經(jīng)處理不宜選作建筑物的基礎(chǔ)持力層。
　　2.第四系海陸交互相沉積層：土性以淤泥為主，深灰色、灰黑色，飽和，流塑，局部過(guò)渡為軟塑狀的淤泥質(zhì)土，局部含較多粉細(xì)砂和貝殼碎片，具腐臭味，部分孔段夾有朽木等腐植質(zhì)。取土樣6件，據(jù)土工試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果（標(biāo)準(zhǔn)值）：天然含水量w=91.24%；天然孔隙比e=2.426；塑性指數(shù)Ip=21.02；液性指數(shù)IL=2.58；壓縮系數(shù)a1-2=1.951MPa-1（平均值）；壓縮模量Es=1.82MPa（平均值）；粘聚力C=5.4kPa；內(nèi)摩擦角Φ=5.6°。標(biāo)貫試驗(yàn)校正后的擊數(shù)為0.9~1.9擊，平均1.5擊。綜合推薦其地基承載力特征值fａk取30kPa。揭露厚度為5.00~8.40米，平均6.69米。若未經(jīng)處理不宜選作建筑物的基礎(chǔ)持力層。
　　3.殘積層：土性為粉質(zhì)粘土，呈淺黃灰色，褐黃色，局部褐紅色，濕，可塑為主，局部稍濕，硬塑，粘性一般，由灰?guī)r風(fēng)化殘積而成，局部含有較多風(fēng)化不完全的巖屑，遇水易軟化。取土樣8件，據(jù)土工試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果（標(biāo)準(zhǔn)值）：天然含水量w=32.11%；天然孔隙比e=0.919；塑性指數(shù)Ip=15.74；液性指數(shù)IL=0.41；壓縮系數(shù)a1-2=0.396MPa-1；壓縮模量Es=4.90MPa；粘聚力C=29.96kPa；內(nèi)摩擦角Φ=14.40°。標(biāo)貫試驗(yàn)校正后的擊數(shù)為6.8~14.5擊，平均9.3擊，標(biāo)準(zhǔn)值為8.3擊。綜合推薦其地基承載力特征值fａk取180kPa。揭露厚度為1.50~5.70米，平均4.09米。具有一定的承載能力，但難以滿(mǎn)足建筑物的變形要求，因此未經(jīng)處理不宜選作建筑物的基礎(chǔ)持力層。
　　4.石炭系下統(tǒng)大塘階石磴子組沉積巖：巖性為石灰?guī)r，顏色呈深灰色間灰白色，微風(fēng)化，隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，中厚層狀構(gòu)造，局部裂隙較發(fā)育，傾角一般為55°～65°，巖芯大多較完整，節(jié)長(zhǎng)多為100～300mm，巖石新鮮堅(jiān)硬，錘擊聲脆，巖面溶蝕現(xiàn)象顯著。在部分孔中見(jiàn)有溶洞，見(jiàn)洞率為14.29%，溶洞洞高1.40m，全充填，充填物為軟塑狀粉質(zhì)粘土。據(jù)巖石抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，其天然單軸極限抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為40.7~71.1MPa，平均60.0MPa。綜合推薦微風(fēng)化巖抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值取40MPa。揭露厚度為1.30~4.30米，平均2.31米。承載能力高，力學(xué)強(qiáng)度大，可選作擬建建筑物的樁基礎(chǔ)持力層。
　　典型的工程地質(zhì)剖面圖見(jiàn)圖1。

                           
　　圖圖1典型工程地質(zhì)剖面圖
　　巖溶地區(qū)溶洞土洞廣泛發(fā)育，普通的地質(zhì)鉆探難以反映場(chǎng)地的巖溶情況，不能完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，所以，在設(shè)計(jì)過(guò)程中要求對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行補(bǔ)充物探勘察，結(jié)合鉆探物探，互相印證。鉆探、物探均發(fā)現(xiàn)了場(chǎng)區(qū)分布有大大小小不規(guī)則的溶洞及土洞。溶洞跨多大于1.5米，最大溶洞深為6.0米，最小為0.8米，其它還有溶洞土洞零星分布。
　　3巖溶地質(zhì)的特點(diǎn)
　　本場(chǎng)地屬于典型的巖溶地質(zhì)，可溶性巖石在水的溶蝕作用下，產(chǎn)生各種地質(zhì)作用、形態(tài)，如溶洞、溶溝、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗及鐘乳石等。它以溶蝕作用為主，還包括流水的沖蝕、潛蝕，以及坍陷等機(jī)械侵蝕過(guò)程。巖溶地區(qū)巖石面高低起伏變化大，巖石露頭無(wú)連續(xù)性和規(guī)律性，表層巖層往往十分破脆。
　　但是，在建筑物的使用年限內(nèi)，場(chǎng)區(qū)巖溶繼續(xù)發(fā)育的速度是極其緩慢的。至少在200~300萬(wàn)年前，即第四系中晚更新世以前的流水作用，就已經(jīng)使場(chǎng)區(qū)的石灰?guī)r逐漸溶蝕、發(fā)展，而形成了現(xiàn)在隱伏于場(chǎng)區(qū)的巖溶景觀。石灰雖可被水溶蝕，但其溶蝕速度是非常緩慢的。溶蝕速率均低于1.0mm/年�？梢�(jiàn)建筑物的使用年限與巖溶發(fā)育的壽年相比，屬歷史瞬間。
　　4基礎(chǔ)形式比選
　　根據(jù)本工程的自身特點(diǎn)及地基情況，本工程的基礎(chǔ)形式可采取以下幾種：
　　1.淺基礎(chǔ)：就本工程上部結(jié)構(gòu)而言，采用淺基礎(chǔ)顯然是經(jīng)濟(jì)合理的。但無(wú)論是柱下獨(dú)立基礎(chǔ)還是條形基礎(chǔ)，都無(wú)法在較淺的土層中找到適合的持力層提供足夠的承載力。因此，本工程中不采用淺基礎(chǔ)。
　　2.鉆（沖）孔灌注樁：鉆孔樁的成孔直徑大，根據(jù)本工程柱下軸力較小的情況，一柱一樁即可滿(mǎn)足，受力清楚，施工方便，用這種樁能輕易鉆穿孤石、夾層，將樁端可靠地支承在持力層上，樁端的嵌巖情況也好。但鉆孔樁遇到溶洞，當(dāng)洞頂板較薄時(shí)需要沖孔處理。本工程地質(zhì)資料揭示溶洞深度較大，最大達(dá)到6m，且石灰基巖上淤泥較厚，若不慎沖穿溶洞頂板，樁洞內(nèi)護(hù)壁泥漿瞬間落入溶洞內(nèi)，造成塌孔；甚至?xí)�將沖錘連錘帶機(jī)吸入樁孔內(nèi)，造成工程事故。實(shí)際工程中就曾發(fā)生過(guò)類(lèi)似的工程事故。另外，鉆(沖)孔樁的造價(jià)較高，本工程僅為3層，不需要用足其提供的較大的豎向承載力。因此該樁型在本工程中未被采用。
　　3.復(fù)合地基處理：采用深層攪拌樁、高壓旋噴樁或碎石樁等復(fù)合地基等處理方法對(duì)地基進(jìn)行處理。對(duì)于本工程荷載較小，采用復(fù)合地基處理可避免直接應(yīng)用天然地基時(shí)的沉降量大和承載力小的問(wèn)題。復(fù)合地基部分土體被置換成增強(qiáng)體，與周?chē)�地基土共同承�?dān)荷載。地基進(jìn)行壓板載荷試驗(yàn)即可檢驗(yàn)承載力是否達(dá)到要求，具有一定的可靠性。但由于無(wú)論是哪種地基處理方式，都需要較長(zhǎng)的工期，就本工程實(shí)際情況而言不可接受。因此本工程不采用這種基礎(chǔ)處理方式。
　　4.筏板基礎(chǔ)：筏板的整體性較好，剛度較大，對(duì)于存在地下室的建筑是適用的。然而本工程無(wú)地下室，且柱距達(dá)8m，要形成足夠剛度的筏板，厚度必然不薄，經(jīng)濟(jì)性不佳。因此該基礎(chǔ)形式不是最優(yōu)方案。
　　5.靜壓預(yù)應(yīng)力管樁：經(jīng)驗(yàn)顯示，巖溶地區(qū)采用預(yù)應(yīng)力管樁的斷樁率是相當(dāng)高的，有的甚至達(dá)到30%以上。巖溶地區(qū)預(yù)應(yīng)力管樁易斷的原因大概有二，一是由于基巖面的起伏大、石牙、石筍大量存在，預(yù)應(yīng)力管樁的樁靴卡不進(jìn)持力層而引起斷樁；二是預(yù)應(yīng)力管樁靜壓過(guò)程中由軟弱土層(淤泥)突然進(jìn)入堅(jiān)硬巖層，樁機(jī)油壓迅速升高，樁身受到瞬間的沖擊力而引起斷樁。但是，靜壓預(yù)應(yīng)力管樁工期短，可靠性高，且在廣東地區(qū)的廣泛使用，使該樁型的較為經(jīng)濟(jì)。在本工程中即使出現(xiàn)30%的斷樁率，其經(jīng)濟(jì)性能的優(yōu)越也不是其它樁可以比擬的。針對(duì)上述斷樁原因，可采用降低單樁承載力，改進(jìn)樁尖形式的方法來(lái)避免斷樁。本工程最終采用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁作為基礎(chǔ)形式。
　　5針對(duì)巖溶地質(zhì)的技術(shù)處理
　　本工程中采用Φ400靜壓預(yù)應(yīng)力管樁，采用AB樁以增加抗彎能力。樁施壓前在每個(gè)承臺(tái)位置均進(jìn)行超前鉆，鉆入微風(fēng)化巖1.5m，以查明該位置是否存在溶洞、土洞。發(fā)現(xiàn)溶洞且溶洞頂板厚度小于1m時(shí)，對(duì)溶洞進(jìn)行灌漿處理。
　　樁底支承于微風(fēng)化石灰?guī)r上，單樁豎向承載力特征值取700kN，大部分柱底布置2~3根樁則可滿(mǎn)足要求。實(shí)際壓樁過(guò)程中，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)斷樁的情況調(diào)整單樁承載力，以斷樁時(shí)的上一級(jí)荷載作為額定壓力值，局部位置單樁豎向承載力特征值僅取至400kN。
　　樁尖采用井字型，見(jiàn)圖2，以增加樁尖對(duì)基巖的卡爪力。
　　             
　　                                                                          圖2井字樁尖大樣
　　于建筑物首層設(shè)置鋼筋混凝土梁板，一方面與承臺(tái)形成良好的整體，另一方面滿(mǎn)足首層使用上的沉降要求。
　　幼兒園活動(dòng)場(chǎng)地采用砂樁進(jìn)行地基處理，樁徑Φ500,樁呈正三角形布置，間距1.2m。周邊圍墻及道路則采用攪拌樁進(jìn)行地基處理，樁徑Φ500,樁呈正三角形布置，間距1.5m。砂樁采用中粗砂，砂的含泥量<5%，砂樁應(yīng)超過(guò)淤泥或淤泥質(zhì)土層3m左右，樁頂和混凝土板之間鋪設(shè)一層500mm厚砂碎石作墊層。攪拌樁采用四攪四噴施工，普通硅酸鹽水泥，配漿水灰比為0.5，水泥摻比15%，攪拌軸提升速度為0.5~0.8m/min，攪拌樁應(yīng)穿過(guò)軟土層，進(jìn)入粘土層0.5m以上。地基處理于建筑物上部施工時(shí)同時(shí)進(jìn)行，以節(jié)省工期。
　　4結(jié)論
　　本工程已封頂竣工并投入使用，管樁斷樁率僅13%，結(jié)構(gòu)主體及場(chǎng)地道路等均未發(fā)現(xiàn)沉降。事實(shí)證明，本工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是成功的，為巖溶地區(qū)使用靜壓預(yù)應(yīng)力管樁提供工程的參考。
　　
　　
　　參考文獻(xiàn)
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