溶岩强发育地区的基础选型实例

王琳

摘 要：本工程属溶岩发育地区，从甲方的工期及造价要求论证各种基础的可行性，得出CFG桩复合地基较为适应本工程的结论，并总结CFG桩复合地基应用于溶岩强发育地区的实际设计及施工经验。

关键词：溶洞；溶岩强发育；复合地基

一、设计情况概述

合汇.巴塞罗温泉度假酒店项目位于广州市增城区派潭镇上九坡村，其中酒店主楼结构类型为框架结构，地上四层，地下三层，建筑物高度约20.0m。主要地层地质情况如下：

（一）、填土层

素填土层：填土为新近填土，大部分未经压实。

（二）、冲洪积土层

1、粉质黏土：可塑状，局部软塑状，地基承载力特征值fak取130kPa。

2、淤泥质粉质黏土：饱和，软塑状为主，推荐其地基承载力特征值fak取60kPa。

（三）、残积土层（Qel）

1、硬塑状粉质黏土层：硬塑状，局部可塑状。地基承载力特征值fak取180kPa。

2、可塑状粉质黏土层：可塑状，局部软塑状。地基承载力特征值fak取120kPa。

（四）、泥盆系上统天子岭组（D3t）

1、微风化石灰岩（D3t），岩芯以灰色、灰黑色为主，隐晶质结构，中厚层状构造，局部短柱、碎块状，锤击声脆，岩质硬。单轴饱和抗压強度建议值为40.0MPa。

2、石灰岩溶洞，分布于石灰岩层中，溶洞填充物为流～软塑状粉质黏土，半填充。

根据本项目详细勘察报告及施工超前钻结果，本项目场地条件较为复杂，溶洞很发育，有61个钻孔揭露到溶洞，见洞率61%，属岩溶强发育。溶洞分布没有明显的规律，。大部分洞高小于3m，少数大于10m，最高23.9m，大于5m的有14个，洞顶板岩层厚度绝大部分小于1m。大部分溶洞为空洞，只有小部分溶洞有充填物，充填物为可塑状粉质粘土，局部溶洞串珠状。

根据甲方要求，设计对本工程可选用的基础形式做如下论证：

Ⅰ、管桩方案：

桩型为PHC-500-AB-125，桩身混凝土标号C80，要求管桩桩端持力层为（4）1 微风化石灰岩层，要求单桩竖向承载力特征值不小于1200KN。桩总数为593根。平均桩长约17米。

优点：施工速度较快。

缺点：本项目微风化石灰岩层及溶洞顶埋藏深度较浅，岩面标高约为30.000m～45.000m，底板底面设计标高约为54.000m，即有效桩长约为10～24米。经测算，管桩桩端支撑在微风化石灰岩层及溶洞顶方可满足承载力要求，本项目微风化石灰岩层起伏较大，超前钻仅反映了柱下局部位置地质情况（一柱一钻），实际桩长差异会比较大，预计断桩率较高。且有约31个溶洞顶板厚度小于0.5m，桩端支撑于如此薄的岩层上，因基础设计为柱下独立承台（点式受力），一旦个别桩基失稳，则柱下的桩基安全得不到保证。若要保证安全，则必须处理这些薄顶溶洞，因溶洞规模较大，相应处理费用及工期无法估计。因此，设计不建议采用此方案。相应如果采用钻冲孔桩，也需要按此处理，设计亦不建议采用此方案。

Ⅱ、CFG桩复合地基方案：

CFG桩复合地基，采用D500素混凝土灌注桩，设计桩长约8～12米。

桩总数：共827根，预估桩总长约9784米

优点：CFG桩复合地基利用了底板下粉质黏土的承载力，反力较大的区域加设CFG桩（CFG桩主要作用是提高土层整体承载力），通过底板（筏板）的整体协调作用平衡上部结构的柱反力。对一般溶洞，CFG桩因单桩承载力较低，可直接支撑在溶洞顶，不需要特殊处理。对于土洞，可利用CFG桩穿越土洞处理。即便有个别桩基失稳，因底板为筏板基础，通过整体协调作用，基础安全仍有较大保证。

缺点：施工速度较慢，底板为筏板基础、工程造价偏高。

Ⅲ、冲孔桩方案：

采用冲孔成孔灌注桩（必要时采用钢护筒冲击成孔工艺），桩径D为0.6，0.8，1.0，1.2米等4种，桩端持力层为（4）1 微风化石灰岩层。600单桩竖向承载力特征值暂定为2000KN，800单桩竖向承载力特征值暂定为4000KN，1000单桩竖向承载力特征值暂定为6000KN，1200单桩竖向承载力特征值暂定为9000KN。

桩总数：600桩共30根；800桩共53根；1000桩共26根；1200桩共38根；平均桩长约15米。

优点：单桩承载力高，一柱一桩，基础安全度高；对溶岩地区适应性较好。

缺点：施工速度较慢，实际造价受溶洞土洞影响不可控。

经过参建各方论证，最终选用CFG桩复合地基。

二、施工情况概述

1.由于地下水位较高，为保证桩身质量，CFG素混凝土桩采用C20水下混凝土。

2.局部微风化岩面埋藏深度较浅的区域，有效桩长偏短，设计要求适当放慢CFG桩提管速率。

3.实际CFG桩（长螺旋）施工过程中因溶洞土洞较为发育，地下水系连通，出现过底板管涌、单桩混凝土超40立方未灌满、成桩后桩身再下沉等特殊地质情况。对于以上不利地质情况，施工采取桩身加钢筋笼，添加水玻璃外加剂，或在桩身混凝土初凝之前再补钻等应急施工措施等。

4.本工程全部819条CFG桩前后历时约4个月，现复合地基检测已合格，单桩承载力及复合地基承载力均满足设计要求。

三、设计及施工经验总结

在溶岩强发育地区，如上部荷载不大，可考虑采用CFG桩复合地基，此时基础底板应设计为整体筏板基础，并应适当考虑增大筏板厚度。对于土洞可利用长螺旋桩基一并处理，溶洞顶板如有一定厚度，经设计验算溶洞顶板厚度满足单桩承载力冲切验算要求时，建议不做处理，利用复合地基及筏板的整体刚度协调CFG桩共同受力。建议CFG桩尽量按摩擦桩设计。

施工时应结合场地勘察资料，对场地内土洞预先处理，特别是场地地下水系发达连通的区域，施工应提出相应的应急处理措施。

参考文献

[1]《建筑地基基础设计规范》 DBJ15-31-2016

[2]《静压预制混凝土桩基础技术规程》 DBJ/T 15-94-2013

[3]《建筑桩基技术规范》 JGJ94-2008

（作者单位：广州市设计院）