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1、岩溶地区地基处理方法与应用剖析摘要：岩溶地区不良地质构成的岩溶地基常常引起地基承载力不足、不均匀沉降、地基滑动和塌陷等地基变形破坏。随着越来越多的工程兴建在岩溶地区，岩溶地基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。关键词：岩溶地区； 地基处理；方法；应用0前言 地基处理可以提高地基持力层承载力，有效地控制建筑物的沉隆，以解决高层建筑主体和裙房之间差异沉隆问题。不论采用哪种方法，如果采用施工后浇带而不设置永久变形缝，却有可能出现裙房与高层建筑物的整体倾斜。因此，如何保证高层建筑物整体使用寿命，除质量安全、材料、工艺要
2、求外，首先要把握基础施工方案，这是关键。地基处理的好坏将直接关系到基地的造型和造价，所以岩溶地区地基处理方法更值得探讨。文章结合多年从事地质勘察工作的积累，在参考相关科学理论的基础上【1】【2】【3】，阐述了岩溶地区地基特点，工程地质勘察中地基处理方法与应用特点。 1岩溶地区地基特点 岩溶又称喀斯特地貌，是水对可溶性岩石(碳酸盐岩、硫酸盐岩等)进行以化学腐蚀为特征，并包括水的机械侵蚀和崩塌作用，以及物质的携出、转移和再沉淀的综合地质作用以及由这种作用产生的现象的统称。岩溶发育的基本条件是：可溶性岩体、具有溶蚀力的水以及水的循环交替。土洞是指埋藏在岩溶地区可溶性岩层的上覆土层内的空洞，是岩溶地基
3、常见的一种岩溶作用产物。它的形成和发育与土层的性质、水的活动、岩溶的发育等因素相关。其中地下水或地表水的活动是土洞发育最重要最直接的影响因素。地下水或地表水的活动与运移，将对土层产生潜蚀作用及山脚解作用而形成土洞。土洞洞体形成后，其洞壁周围产生应力集中现象，当地下水位发生变化时，将进一步改变土洞壁周围土体的应力状态，并有可能导致洞边土体产生破坏，土洞进一步扩大而塌陷。岩溶地区的土层特点是厚度变化大，孔隙比高，地基很容易产生不均匀沉降从而导致建筑物倾斜开裂甚至破坏。 2岩溶地区主要工程地质问题 由于岩溶地区的发育致使建筑物场地和地基的工程地质条件大为不利，固此在岩溶地区修建各类工程建筑物时必须对
4、岩溶地区进行工程地质研究，以预测和解决因岩溶而引起的各种工程地质问题。主要工程地质问题有： 2. 1地基稳定性及塌陷问题 由于地表岩溶作用，石灰岩表层溶沟发育，纵横交错的溶沟之间多残留有锥状或尖棱状的石芽，致使石灰岩基面高低不平，形成石芽地基。石芽间的溶沟常被土填充，因此强度较低，压缩性较高，易引起地基的不均匀沉降而影响建筑物的稳定性。 溶洞地基和土洞地基在建筑物荷重作用下失去平衡而产生下陷或塌落时，则危及建筑物的安全。 2.2 渗漏和突水问题 由于岩溶地区的岩体中有许多缝隙、管道和溶洞。在基坑开挖时，如存在承压水并有富水优势断裂作为通道，则可能会遇到地下突水而导致基坑的排水困难甚至淹没。 3
5、岩溶地区地基处理方法 地基处理的主要目的是提高软弱地基的强度、保证地基的稳定、降低软弱地基的压缩性，减少基础的沉降和不均匀沉降：防止地震时地基土的震动液化；消除特殊土的湿陷、胀缩性和冻胀性。 随着国民经济的高速发展，岩溶地区建造高层建筑日益增多，在岩溶地区复杂的地质条件下采用一些地基处理方法出现技术上不可行或者经济上不合理，甚至影响建筑周边环境；一些新的地基处理技术被引用到岩溶地区，主要有水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)复合地基、高压喷射注浆复合地基、小断面静压预制桩复合地基、PHC管桩复合地基。 4 岩溶探查与其施工问题 岩溶工程地质勘察的目的是为设计和施工提供工程地质依据。但在岩溶地区岩石面高
6、低起伏变化大，岩石露头无连续性和规律性，表层岩层往往十分破碎。普通的地质钻探难度大，很难反映场地的岩溶情况，常常不能完全满足设计要求，往往在施工过程中还要对场地环境进行复查，给地基处理、基础选型方案的选择带来很大难度，造成工期长，造价高，施工质量还难以保证。所以，在岩溶场地的勘察工作中不能单纯依赖钻探忽视物探，要两者结合，互相认证。可采用电法、电磁法探测基岩埋深、土洞，划分上覆松散沉积层序和风化带，采用跨孔电磁波计算机层析成像(cT)技术探测地下洞穴、隐伏断层、破碎带。结合利用传统钻探孔，将部分孔加深作为电磁波发射及接收井，即可实现由点到面(剖面)的探查成果。由于岩溶的形态和特点，岩溶地区工程
7、活动中常出现下列的一些现象、问题： 4.1 钻探或冲(钻)孔桩作业时，发生漏浆、漏水、塌孔、卡钻、埋钻、掉钻、偏孔； 4.2 同一承台，桩长相差甚大，数米到十余米； 4.3地质钻孔见岩与钻(冲)桩、人工挖孔桩见岩不一致； 4.4 出现超长桩，人工挖孔桩出现涌水、涌砂、掉入土洞； 4.5预制桩压(打)破顶板突然掉入洞穴，深层搅拌桩掉入洞穴； 4.6 静压(锤击)预制管桩断桩率高，断桩10，甚至有的高达3060； 4.7地面塌陷，相邻建筑沉裂，同桩抽芯，几个钻孔完全不一样。 5岩溶地区地基处理方法综合应用及工艺特点 5.1 CFG桩结合高压旋喷桩复合地基 覆盖型岩溶地区上覆土层一般为粘性土层，但场
8、地局部范围出现厚度较大的卵(碎)石层，卵(碎)石层的下部存在软弱下卧层的场地情况和建筑场地邻近已建建筑物或局部范围静压沉管机械设备工作面不够的情况，宜用CFG桩处理大范围地基，高压旋喷桩处理上述两种情况下的部分地基。因CFG桩具有工艺简单，能就地取材，利用工业废料粉煤灰可利废节能，化废为宝，并可达到大幅度提高地基承载力，减少地基变形，故优先采用。高压旋喷桩对厚度较大的卵(碎)石层穿透力强，施工时无振动，对已建建筑物无影响，故可对卵(碎)石层下软弱层进行处理，对场地工作面要求不高，对紧邻已建建筑物一侧地基可进行处理。 5.2CFG桩结合小断面静压预制桩复合地基场地局部范围出现承载力明显偏差，同时
9、工期偏紧的情况，宜用CFG桩处理大范围地基，小断面静压预制桩处理承载力明显偏低的部分地基。小断面静压预制桩无噪声、无污染、无振动、施工速度快，与CFG桩两者在受力特性上相当，处理后沉降协调一致。采用本工艺可以大大节约工期，减少对周围环境的影响。 5.3 小断面静压预制桩结合天然地基 对某一建筑场地在大部分地基土能满足承载力及变形前提下，只有局部地基存在软弱土层时，可采用小断面静压预制桩结合天然地基这种地基处理方式。 5.4 锤击PHC桩结合土洞注浆 对建筑场地地基承载力需大幅度提高，同时存在厚砂卵(碎)石层及土洞时，用PHC桩可较易穿透砂卵(碎)石层，而对土洞，可钻孔引孔进行注浆解决地基稳定性
10、的问题。 5.5 水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)结合溶洞注浆处理 对于一般覆盖型岩溶地区，覆盖土层为粘性土层但存在溶洞时，可用CFG桩来处理粘性土层，对溶洞采用引孔注浆来处理，可满足地基承载力变形设计要求。引孔注浆处理溶洞可解决地基稳定性问题。 6 工程应用及效益分析 6.1工程应用 自2003年3月至2009年12月共完成25项36幢建筑物地基处理工程，各项工程均是根据岩溶地区场地、地基土和建筑结构的不同情况，综合运用各种地基处理技术，使处理后的地基满足承载力、变形和稳定性的要求。通过对各种地基处理技术进行组合优化，发挥各自的优点，避免单一技术的不足，从而达到技术可行、经济合理。 6.2 经济
11、和社会效益分析 (1) CFG桩采用粉煤灰、水泥、碎石组成的复合料，相比旋喷桩大大降低了水泥用量，因而降低了造价。 (2) CFG桩单桩承载力高，置换面积较大，可降低造价。 (3) 静压振动沉管桩机施工CFG桩穿透能力强，适用范围广，可减少旋喷桩数量，从而降低造价。 (4) 采用小断面静压预制桩复合地基，施工速度快，没有噪音，泥浆污染，节约工期。 (5) 结合不同地质采用不同的桩型综合进行地基处理，可以最大限度地发挥各种方法的优势，比采用一种方法处理，节约造价，节省工期。 (6) CFG桩、土洞注浆、溶洞注浆等均采用工业废料粉煤灰，变废为宝，为建设单位节省造价。 7 岩溶地基处理存在的问题 (
12、1) 不同地基处理方法共同使用在同一建筑物地基时，沉降协调计算和褥垫层厚度计算规范无明确规定。 (2) 土洞、溶洞的勘察手段比较单一，给地基处理方式的选择带来一定的困难。 (3) 岩溶地基地下水对复合地基的影响尚待研究。 (4) 土洞处理方式尚无现行的规范可借鉴，大都为经验手段。 (5) 岩溶地区超高层建筑地基处理方式有待进一步研究。 8结语 根据岩溶地区高层建筑场地性质、地基复杂程度和土层种类、性质以及上部建筑物特点，将多种地基处理技术综合应用于一项工程。满足高层_建筑地基对承载力、稳定性要求。可实现造价经济、工期快、质量控制容易、施工公害小等因素的最大实现，从而可成为岩溶地区高层建筑的较理想选择，有着广泛的应用前景。 参考文献： 【1】 建筑地基基础设计规范GB500072002)北京：中国建筑工业出版社，2002 【2】 建筑地基处理技术规范(JGJ792002)北京：中国建筑工业出版社，2002 【3】 建筑桩基技术规程(JGJ942008)北京：中国建筑工业出版社，2008 【4】 阎明礼，张东刚CFG桩复合地基技术及工程实践北京：中国水利水电出版社，2000