某岩溶强发育场地桩基选型因素的探讨

杨 武 马 俊

(武汉正华建筑设计有限公司，湖北 武汉 430010)



某岩溶强发育场地桩基选型因素的探讨

杨 武 马 俊

(武汉正华建筑设计有限公司，湖北 武汉 430010)

结合某高层住宅的工程概况及地质条件，从桩端持力层、岩溶影响、施工等方面，阐述了岩溶强发育场地桩基选型应考虑的因素，有利于为该项目选择出安全性、适用性以及可实施性的桩基形式。

桩基础，岩溶，桩端持力层，承载力

岩溶强化发育场地的高层建筑桩基设计中，基础的安全性一直是最为重要的。如果在岩溶强发育场地同时具有岩层交错、缺失等情况，则需要考虑的因素更为复杂。 现以某项目为例，对此类场地桩基选型中遇到的问题进行分析。

1 工程概况

某项目位于武汉市光谷地区，1号楼～6号楼均为高层住宅，结构形式为全现浇剪力墙结构。根据该项目地勘报告中描述：场地区域地质稳定性良好，复杂程度为二级，地基复杂程度一级。场区地层为：表层为新近几年回填的杂填土，其下分布的土层主要为粘性土和残积土，基岩主要为泥岩、泥岩粉砂岩、泥灰岩和含碳泥灰岩、硅质岩和碳质泥岩、灰岩。场地地层分布较为复杂，且分布不均，岩性复杂，岩面起伏较大，中风化岩层强度差异也较大，基岩的摩阻力及端阻力特征值如表1所示。设计±0.00=37.45 m，场地自然地面标高31 m～33 m。

2 场地地质条件

2.1 岩溶发育情况

勘察揭露的下伏基岩中泥灰岩及灰岩为可溶性岩层，勘探过程中虽发现有溶洞、溶槽发育，但未发现有开口空洞及溶隙存在，可认为在自然状态下场地不具有形成大面积塌陷的可能，属稳定场地。勘察过程中揭露灰岩钻孔总数为61个，属岩溶的强发育场区。揭露泥灰岩的钻孔均未发现有溶洞，岩块有溶蚀现象，岩溶微发育。

表1 基岩的摩阻力及端阻力特征值 kPa

2.2 地层分布状况

各栋主楼下地质情况复杂，有如下特点：

1)各栋主楼两侧地质剖面之间及同一剖面不同孔位之间地层分布差异较大，存在厚度不均，地层缺失等状况。

鉴于本项目主楼地层情况复杂，经与建设方及勘察单位协商，对各栋主楼中部均进行补勘，以确定持力层分布状况。根据补勘报告反映，3号楼地质条件最为复杂，其典型剖面图如图1所示。

由图1中岩层分布可见：⑥-1层强风化泥岩层顶高程为16 m～22 m;下伏基岩包括⑦-1层强风化泥灰岩、⑦-2层中风化泥灰岩、⑧层强风化硅质岩、⑨-1层碳质泥岩、⑨-2层中风化碳质泥岩及⑩层灰岩；岩性复杂，岩面起伏较大，中风化岩层强度差异也较大，孔位间距6 m～7 m即出现岩层缺失。

正因为场地地质条件复杂，在桩基础选型之前，我方会同勘察单位、建设、监理及施工单位对场地地质情况进行沟通，并对桩基选型考虑的因素进行细致分析。

3 桩基础选型考虑的因素

3.1 桩端持力层的不均匀性

如前所述各栋主楼下岩性复杂，岩面起伏较大，虽然部分主楼基底下分布有强度较高的第③层粘土，但局部较薄，下伏地层为相对较弱的第④层粘土和第⑤层红粘土(均为残积土)，不适合采用天然地基。因此各栋主楼均需采用桩基础，在选择桩基持力层的时候有如下几点困难：

1)岩面高差较大带来的承载力差异。主楼范围内⑥-1层强风化泥岩高差在3 m左右，下伏⑦-2层中风化泥灰岩岩面高差达12 m以上，而且最深处(未揭示)覆盖⑥-2层中风化泥岩已达13.2 m。如采用⑦-2层作为桩端持力层，难以避免岩面较浅与岩面较深处的承载力差异；如果以⑦-2及⑥-2作为桩端持力层，虽然两者端阻力较为接近，但由于⑥-2中夹杂破碎薄层，对承载力有较大影响，而且两者分界困难，如果按坡度调整桩长，将造成桩型不统一，检测验收困难。

2)相邻孔位之间岩层缺失。部分勘察孔位间距仅5.8 m，但除⑥-1层强风化泥岩外，一孔位下伏基岩为⑦-1层强风化泥灰岩、⑦-2层中风化泥灰岩及⑩层灰岩，另一孔位下伏基岩为⑦-1层强风化泥灰岩、⑧层强风化硅质岩、⑨-1层碳质泥岩、⑨-2层中风化碳质泥岩共计6种岩层而且相互缺失。如果选择强度较高的⑩层灰岩、⑨-2层中风化碳质泥岩及⑦-2中风化泥灰岩作为桩端持力层，将造成确定桩基承载力、桩长困难，即便采用一桩一孔的施工勘察，工程桩桩长、持力层都可能与试桩差异较大，工程桩施工困难。

3.2 岩溶影响

根据地勘报告中所提：⑩层灰岩属岩溶的强发育，当采用灰岩作为持力层的时候需进行一桩一孔的施工勘察。桩基成孔施工过程中常会出现因揭穿顶板出现漏浆、卡钻、掉钻、埋钻的困难。

3.3 试桩、工程桩施工问题

1)试桩结果应具有代表性。工程桩的单桩承载力应通过试桩确定，施工图设计前应进行试桩承载力检测，对于同条件的桩，单项工程不少于3根。由于本工程场地复杂，各栋工程桩按照同条件要求试桩较为困难。以3号楼为例：如果采用强度较高的⑨-2层中风化碳质泥岩及⑩层灰岩作为持力层，工程桩桩长、持力层、穿越岩层均为未知，只有进行逐桩超前钻才能确定，再按同条件进行试桩。但是在没有试桩提供承载力之前，工程桩桩数及桩位均不固定，以孔位地质复杂程度，超前钻偏出桩身范围即为无效，显然此方案无法实施。

虽然各栋孔位地质情况差异较大，但对单栋建筑来说，桩基承载力最好接近，以避免岩层分界区域差异带来的布桩困难；同时按照同条件试桩每种桩型不少于3根要求，每栋楼实际上的试桩数量不可能无限制增加。因此需要选取工程桩桩长、持力层明确可控，基础范围内岩层分布可以基本满足要求的方案，试桩结果才能用于工程桩设计。

2)工程桩施工应具备一定可控性。该项目部分场地岩溶强发育，设计应按照“动态设计、信息化施工”的原则，在施工过程中进行必要的补勘、检测和监测，针对具体条件及时修改设计和施工方案。岩溶地区施工通常会遇到入岩困难、桩长差异较大等情况，对工期及造价有一定影响。而本项目中还存在岩层交错的复杂地质条件，如果工程桩难以确定桩长及持力层，将加大工期和成本的不可控因素：一则施工过程中如果工程桩桩长或持力层与试桩严重不符，势必要增加检测数量，在没有试桩的情况下也存在不满足设计要求的可能；二则对持力层判别、全断面进入持力层深度等影响承载力的关键因素确定困难。

4 结语

通过以上对地质条件、施工工艺及设计实施可能性的分析，在该项目复杂地质情况下的岩溶强发育场地，通常采用的单栋单一桩型设计方式已不适用，需要采用分散地质风险、多桩型共同分担上部荷载的桩筏基础形式。为进一步确定桩型的安全性及适用性，最终确定了按多种持力层、多桩径进行试桩，再根据试桩结果调整设计的方式。目前已开展试桩工作，保证该工程的顺利推进。

[1] 李炳行，肖尚惠，莫孙庆.岩溶地区嵌岩桩桩端岩体临空面稳定性初步探讨[J].岩石力学与工程学报，2003,22(4):633-635.

[2] 郑伟国，谢毓才，薛绪标.岩溶地区桩基选型浅谈[J].岩土工程学报，2011(S2)：404-407.

Inquiry on pile foundation selecting factors of strong karst development field

Yang Wu Ma Jun

(WuhanZhenghuaBuildingDesignCo.,Ltd,Wuhan430010,China)

Combining with the high-rise residential building engineering conditions and geological conditions, starting from aspects of pile-end bearing layer, karst influence and construction, the thesis describes factors needing consideration in pile foundation selection in strong karst development field, which will be good for selecting safe, adaptable and implementable pile foundation forms.

pile foundation, karst, pile-end bearing layer, bearing capacity

1009-6825(2016)27-0070-03

2016-07-13

杨 武(1982- )，男，工程师； 马 俊(1983- ),男，工程师，国家一级注册结构工程师

TU473.1

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