基于复杂地质条件的地基基础优化设计

黄晓雯

广东建筑艺术设计院有限公司江门分公司

基于复杂地质条件的地基基础优化设计

黄晓雯

广东建筑艺术设计院有限公司江门分公司

建筑物的地基基础方案合理与否直接关系到建筑结构的安全和经济，一旦发生地基失效或基础破坏，不仅损失巨大，而且难以补救，因此需要引起我们的重视。尤其是在复杂地质条件下，基坑设计施工前，要根据地质勘察结果，综合考虑地基处理方案，对若干可能出现的问题进行完善的预案，从而切实提升复杂地质环境下地基处理的技术水平。基于此本文分析了复杂地质条件的地基基础优化设计。

复杂地质条件；地基基础；优化设计

引言

地基处理是绝大多数建筑工程都必须高度重视的问题。我国幅员辽阔，地质条件各不相同，随着城市化的不断发展与交通基础设施建设的推进，越来越多的建筑出现在山区、戈壁高原、滨海软土、冲积平原等地区，这些地区地理环境复杂，譬如地基岩体中可能存在断层或夹层等不利的软弱结构面，这些软弱结构面往往对结构抗滑稳定产生不利影响。为了保证工程的质量安全与施工安全，在这样的地质条件下进行工程建设时必须进行相应的处理。

1 、不同地质条件对于工程施工的影响

在不同的工程施项目建设中，由于复杂地质的影响都会对施工项目的建设产生重要影响。比如在建筑工程的建设施工中，由于不同的地质条件对于地基的基础面会造成影响，这会影响到工程的施工质量以及施工进度，甚至是对于主体工程的的质量也会造成影响。在具体的过程中，需要进一步加强地基基础设计优化，从而确保工程的质量。

2 、不良地质作用防治

场地中的土洞、部分溶洞处于发展期，因此对本场地分布的土洞、空溶洞和具冲刷潜蚀发展趋势的充填物性质差的溶洞，综合运用多种处理技术进行组合优化，发挥各自的优势，采用有效措施进行防治，达到满足地基稳定性和强度以及建筑物变形的要求。

(1)土洞处理：土洞处理方法尚无现行的规范可借鉴和遵循，也多为经验手段，最常用的方法是注浆加固处理法，浅层土洞采用镶补、楔状填塞、置换填充等方法处理。或与旋喷桩复合地基、CFG桩复合地基等其它地基处理方法联合使用。其目的是达到对洞穴进行填充挤密加固，置换松软充填物，阻堵地下水活动通道，确保地基稳定，消除安全隐患，并能提高地基承载力和模量。或形成复合地基，将上部荷载一部分传递至地层深部，满足地基强度和变形要求。本工程场地土洞埋藏一般较浅，采用综合措施予以处理，对于处在基坑底面上下，勘探查明或开挖过程中发现的的土洞，采用挖除直接置换方法(一并)处理;对于掩藏基底以下的土洞分布范围内，采用压力注浆处理，设计承载力处理后的承载力特征值150kPa，设计压缩模量Es0.10-0.3为8.0MPa。分项工程完成7d后进行，质量检测按本地区惯例选代表性地段，数量取注浆孔的3%，采用钻探取芯和标准贯入试验进行质量检验，孔内无漏水，填充饱满密实，水泥混合土(注浆加固体)标贯击数7～9(实测)，满足设计要求;(2)溶洞处理：溶洞处理与土洞处理同时一并进行，空溶洞采用先灌入细石、粗砂，充填物性质差的充填溶洞先进行高压喷水，清除置换充填物中的“稀泥”成分，而后灌注粗砂，再采用与土洞处理流程相同的方法进行处理，填充洞穴，堵塞渗漏通道。

3 、复杂地质条件的地基基础优化设计

3.1 冲(钻)孔灌注桩方案

冲(钻)孔灌注桩基础适应于各种复杂地质条件，采用泥浆护壁施工的该桩型尤其适用于桩底具有可靠持力层且持力层埋深较浅的情况，用于高层建筑基础一般均按端承摩擦桩设计，承载力可靠且沉降量小。本场地中、微风化花岗岩埋深均在40～50m以上，显而易见，如此长的灌注桩造价高、工期长;在施工遇到孤石较容易出现偏位现象;另外，长桩施工质量控制难度增大。由此，冲(钻)孔灌注桩方案技术可行，但经济指标差，工期长且质量控制技术要求高，不作为设计推荐基础方案。

3.2 复合地基与基础方案

从地区工程经验、习惯和施工机具便利等因素考虑，可采用刚性桩复合地基和柔性桩复合地基。砂石换填复合地基方案因上部软弱土层分布严重不均和局部埋藏过深等原因不做考虑。

柔性桩复合地基一般采用深层搅拌桩复合地基，由于建筑高度近100m，上部荷载较大，深层搅拌桩复合承载力不能满足要求，此外场地浅层部分存在的孤石和厚度较大的硬塑残积土层对普通搅拌桩施工来说，存在施工困难，因此亦不作为推荐。

刚性桩复合地基基础方案可作为选择方案。刚性桩可采用长螺旋泵压混凝土桩和预应力高强混凝土管桩，这两种桩都存在遇到孤石如何应对考虑的问题，由于长螺旋泵压混凝土桩的单桩设计承载力特征值较低，补桩困难。另外复合地基都需要设置厚度较大的钢筋混凝土筏板和不小于300mm厚的石粉过渡层，本身造价较高，亦增加基坑开挖深度和土方开挖量，经济效果不具推荐性。

3.3 高强预应力混凝土管桩(PHC)基础方案

通过增加施工勘察钻探孔进一步揭露孤石的空间分布情况，综合考虑技术、经济、工期、可控性和施工复杂程度等多种因素，采用在基坑底实施压桩施工，基坑开挖范围内的孤石已经挖除，基坑底小的揭露孤石同样可以清除换填，更深层的孤石对管桩已不构成施工影响，仅需要考虑中等深度的孤石对管桩施工及承载力等的影响，使复杂问题得到简化和明晰，因而设计采用了高强预应力混凝土管桩基础。除了孤石这一不利因素之外，本场地残积土层、强风化和强风化岩层很厚，基岩埋藏较深，非常适宜于采用静压预应力管桩施工。施工速度快、工期短，桩本身和基础底板、承台成本低，技术经济方面优势十分明显。

总之，根据工程建筑所处的环境不同，针对性的选择地基处理方法，能够有效满足地基土体的承载力、稳定性、沉降等要求，进而保证建筑物本身的可靠和安全，因此进一步加强对其的研究非常有必要。

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