广州某高层办公建筑基础方案选型

2021-11-30刘庆刚

城市建筑空间 2021年10期

关键词：溶洞桩基础岩溶

刘庆刚

（广州市设计院，广东广州 510000）

1 工程概况

某高层办公建筑项目位于广州市白云区白云新城，紧邻中轴绿化带，东望白云山风景，西抵机场高速，北观白云公园，南眺广州城区，总建筑面积113 901.1m2，由2栋17层办公楼和5层商业裙楼组成，框架剪力墙结构。如图1所示。

图1 建筑效果

2 场地概况

2.1 场地条件

场区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.10g，建筑场地类别为Ⅱ类，设计地震分组为第一组。建筑室外地坪标高±0.000为15.05m，现地面标高14.650～18.340m，相对高差3.29m。抗浮设防水位标高根据地基勘察报告按室外地坪标高考虑。工程重要性等级为二级，场地等级为二级场地（中等复杂场地），有岩溶土洞需要专门处理，地基等级为一级地基（复杂地基），建筑物抗震设防类别为丙类，岩土工程勘察等级为甲级。

2.2 土层条件

场地岩土层情况自上而下可分为：人工填土层（Q4ml）；第四系冲积层（Q4al），该层由淤泥质土、粉质黏土（可塑）、粗砂、粉质黏土（硬塑）组成；风化残积层（Q4el），该层由灰岩风化而成的黏土、粉质黏土，灰褐色、褐红色，稍湿，硬塑状，局部可塑状，黏性一般，遇水易软化，含少量灰岩碎屑；石炭系基岩（C）。

场地有30个钻孔存在溶洞，未钻孔揭露土洞，见洞率48.4%，岩溶为强发育。场地基底岩石为可溶性灰岩，在地下水的渗流作用下，地下水沿裂隙及含有炭质薄膜相对软弱的灰岩岩层走向流动，使基岩缓慢溶蚀而形成，浅部基岩与上部孔隙水活动交替较强烈，因此，溶洞多分布于浅部基岩中，随着溶洞扩展及地下水的交替作用，上覆土层不断崩落形成土洞且多为串珠状，因此，土洞及溶洞之间存在密切关系，存在土洞的地段附近必有溶洞或溶隙存在。

基于以上所列原因，拟出具灌注桩+微型钢管桩基础（以下简称方案2），以满足上述要求。

场地中有30个钻孔存在溶洞，半充填、无充填溶洞岩溶水在其中流动强烈，连通性强。在本场地中，在揭露的溶洞体洞顶到基础底面最小厚度仅为0.10m。由于顶板厚度小，岩溶洞体高度大，洞内充填状态的充填物工程性质软弱，易被水流冲蚀，多属于不稳定洞体，对结构稳定很不利，对桩基施工影响很大，可能造成地面沉陷、突水等工程事故。

2.3 水文地质条件

场地淤泥质土层、粉质黏土层、残积土层、基岩微风化岩层为不透水～弱透水层，可视为相对隔水层（纵横方向上的相变尖灭除外），只有粗砂层为相对含水层，地下水直接补给岩溶水，地下水丰富。地下水受大气降水和地表水补给，以蒸发方式排泄，钻探期间测得各孔地下水初见水位埋深0.30～1.50m，稳定位埋深0.60～2.00m，水位变幅在1.00～3.00m，场地内地下水具有微承压～承压性质，抗浮设防水位建议值为设计地面标高。

3 基础设计

钻探揭露溶洞有3种类型：充填溶洞、半充填溶洞及空洞。充填溶洞及半充填溶洞充填物以流塑～软塑状粉质黏土及灰岩碎块为主，部分溶洞充填物钻探时钻具自沉或人工加压下，其承载力极低。随着垂向深度增加，地下水交替活动减弱，岩石裂隙亦极为少见，溶洞分布也随之减少。溶洞对桩基潜在一定的危害性，但钻（冲）孔桩桩基穿过溶洞嵌入连续的微风化岩或连续厚度较大的微风化岩中，上覆溶洞对桩基稳定性影响甚微。

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由于建筑方案修改，竖向构件位置移动；现场桩基础已施工完毕，桩基础施工机械已经撤离场地；业主对已施工桩基础进行的桩基检测发现部分桩基础无法满足检测要求；场地东侧为云城东路，南侧为云城南四路，西侧为广州地铁2号线，若补充灌注桩基础地铁单位要求无振动施工。

3.1 方案1

本方案采用灌注桩基础，桩径1.0～1.8m，混凝土强度等级C35，桩长6～16m。根据地质资料，桩端持力岩层为微风化岩，桩端岩层的岩样天然湿度单轴抗压强度不小于30MPa。单桩竖向抗压承载力特征值7 000～22 000kN，单桩竖向抗拔承载力特征值1 000～1 300kN，桩间距不小于2.5d。桩基础布置如图2所示。

图2 桩基础布置

3.2 方案2

鱼类的繁殖力是物种生育后代的能力和生殖机能强弱的一种体现。为方便统一起见，国内外大都用雌鱼的怀卵量表示鱼类的繁殖力［17］。繁殖力的变动及其调节规律受多方面影响，如种群密度，季节性、排卵数、卵子受精率等。本研究对21尾性腺处于Ⅱ期或Ⅲ期云南鳅的卵巢进行称重计数，对体长、体重、空壳重、性腺重进行实际测量记录，先称重0.1 g的卵巢，统计出卵粒数，根据公式F＝1 g卵的卵粒数×整个卵巢重（g），FW＝F／体重（g），计算出云南鳅的繁殖力［18］，结果见表2。统计分析得出草海云南鳅的绝对繁殖力范围为92～197粒；相对繁殖力为94～102 粒／g。

4）钢管桩的焊接要求（焊缝质量等级为二级）上下节钢管桩焊接时应校正垂直度，对口间隙宜为2～3mm；焊丝（自动焊）或焊条应烘干；焊接应对称进行；应采用多层焊，钢管桩各层焊缝的接头应错开，并清除焊渣；每个接头焊接完毕后应冷却1min后方可沉管；焊接质量应符合GB 50205—2020《钢结构工程施工质量验收规范》和JGJ 18—2012《建筑钢结构焊接技术规程》的规定，每个接头除应进行外观检查外，还应按接头总数的5%进行超声或2%进行X射线检查，对于同一工程，探伤抽样检验不得少于3个接头。

1）成孔及嵌岩深度采用地质钻成孔，孔径219mm，入岩部分应取出岩芯，桩全断面入微风化岩层连续长度≥1m且桩底持力层需连续≥2m，成孔后应准确记录桩孔深度，用以钢管备料。

其实，巨大的霸王龙对肿头龙的威胁并不大，一些中小型的食肉恐龙才是肿头龙真正的敌人，比如冥河盗龙、达科他盗龙、矮暴龙等。体长超过5米的达科他盗龙和矮暴龙是肿头龙的噩梦，一个像是放大版的恐爪龙，另一个则像缩小版的霸王龙，都是凶残、聪明且行动敏捷的“恐龙杀手”。为了能在危险的世界中生存，肿头龙必须成群结队地生活在一起，并在危险来临时，使出它们的绝招——铁头功。

3.2.2 微型钢管桩基础。

2）除锈及防腐沉管前需对钢管作除锈处理，水泥浆保护层厚度不小于25mm。

3）沉管及垂直度要求钢管桩垂直度容许偏差为1/100；桩中心位置容许偏差为d/20；桩身直径容许偏差为（+50，-10）mm。

桩身大样及场地钻探孔布置与方案1相同。

6）试桩钢管桩施工应先做试验桩，待取得成熟施工方法后再全面开工。

7）单桩承载力检测采用静载试桩的方法检查桩的承载力，加载量为桩竖向承载力特征值的2.2倍，试桩桩数及桩位与设计、质监、监理及业主协商后确定。