岩溶地区岩土体力学特征及地基基础方案设计

摘要：建筑工程的地基是基础，更是保障工程质量的关键所在，地基的稳定性与工程的安全性和社会价值息息相关。在岩溶地区进行岩土工程勘察是为了准确获得岩土体物理力学参数，以解决因岩土体工程地质特征未彻底摸清而导致勘察数据失真的问题。通过对岩溶场地岩土体力学地质特征进行详细分析，为设计方提供符合岩溶场地的准确勘察数据，并提出符合岩溶场地的地基基础方案设计，以期为类似岩溶地区提供借鉴。

关键词：岩土工程勘察岩溶地区力学特征基础方案设计

中图分类号：TU471

MechanicalCharacteristicsoftheRockandSoilMassandDesignofFoundationSchemesinKarstAreas

SHAONana

TheSecondEngineeringSurveyInstituteCo.，Ltd.，BureauofGeologyandMineralExplorationandDevelopmentinGuizhouProvince，Zunyi，GuizhouProvince，563000China

Abstract：Agroundbaseofaconstructionprojectisnotonlyafoundation，butalsothekeytoensuringthequalityoftheproject，andthestabilityofthegroundbaseiscloselyrelatedtothesafetyandsocialvalueoftheproject.Geotechnicalengineeringinvestigationsinkarstareasaretoaccuratelyobtainthephysicalandmechanicalparametersoftherockandsoilmass，soastosolvetheproblemofthedistortionofsurveydatacausedbytheincompleteunderstandingofthegeologicalcharacteristicsofrockandsoilengineering.Thisarticleprovidesadetailedanalysisofthemechanicalandgeologicalcharacteristicsoftherockandsoilmassinthekarstsite，whichprovidesaccuratesurveydatathatisinlinewiththekarstsiteforthedesignparty，andproposesafoundationdesignschemethatisinlinewiththekarstsite，inordertoprovidereferenceforsimilarkarstareas.

KeyWords：Geotechnicalengineeringinvestigation;Karstarea;Mechanicalcharacteristics;Foundationschemedesign

本文通过岩土工程勘察，查明场地岩土工程地质条件，对岩溶地区岩土体力学特征进行分析评价，为设计、施工提供基础地质资料。根据岩土体力学特征及实验数据，最终确定基础型式、基础埋深，确定持力层的强度和选择合理的基础施工方案。

1岩土体力学特征

根据钻探揭露，场地地层为素填土层、第四系残坡积层黏土及二叠系中统茅口组（P2m）白云质灰岩。分述如下。

1.1素填土层（Q4ml）

分布于场地部分地段，该层为近期平场时填筑形成的人工填土。灰色、黄色及深灰色，由白云质灰岩碎块夹黏土组成，碎石含量约50%～80%，粒径多为10～80mm，少量粒径大于200mm的块石，块石呈棱角状，无序堆填，回填时间较短，未完成自重固结。场地内平均厚度为0.68m[1]。

1.2第四系残坡积层红黏土（Q4dl+el）

该层土分布于场地部分地段，部分出露于地表，为黄色、可塑、中压缩性，含少量碎石角砾。项目场地内平均厚度为8.81m，空间分布变化较大，该土层系下伏白云质灰岩在长期风化作用下形成的残积物。具有一定力学强度，抗剪强度指标：黏聚力C为31.35kPa、内摩擦角Φk为11.13°，2WkPyevAbhS0boRgOS0bvQ==液限WL为57.18%，为原生红黏土，场地内红黏土层为致密状的，偶见裂隙，裂隙通常为竖向较发育，土中裂隙发育深度一般为2～4m。

1.3基岩（P2m）

二叠系中统茅口组（P2m），岩性为薄至中厚层状白云质灰岩，场地内分为强风化和中风化两个单元，分述如下。

1.3.1强风化白云质灰岩

颜色以灰黄色、灰白色为主，薄至中厚层状，钻探岩芯主要呈砂状，局部夹少量碎块状。分布于中风化白云质灰岩上覆，主要以物理风化为主，节理裂隙发育，裂隙内充填黏土，岩体破碎，岩芯大多呈块状。场地内平均厚度1.38m，厚度变化较大。岩体基本质量等级为Ⅴ级。

1.3.2中风化白云质灰岩

岩性为深灰色白云质灰岩，薄～中厚层状节理裂隙较发育，岩芯呈柱状，少量短柱状。场地平均厚度6.26m，根据室内测试成果资料，岩石轴抗压强度测试值35.2～42.1MPa，标准值为34.67MPa，属较硬岩；岩体内节理裂隙较发育，岩体基本质量等级为Ⅳ级[2]。

2岩土体物理力学参数分析评价

2.1素填土层（Q4ml）

因场地内素填土较薄，且为近期平场时回填，根据地区经验，其素填土密实状态为松散，素填土推荐参数为：重度γ=18kN/m3、内聚力C=0kPa、内摩擦角Φk=25°，在计算桩基承载力时应考虑桩侧负摩阻力的影响，负摩阻力系数建议取0.30。

2.2可塑红黏土（Q4dl+el）

根据室内土工试验测试结果，黏聚力C为31.35kPa、内摩擦角Φk为11.13°，γ=γm=17.8kN/m³，按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）第5.2.5条对可塑状红黏土层地基承载力特征值fak进行计算得fa=162.76kPa。根据室内成果试验，可塑状红黏土的平均含水比为0.77，据此按照《贵州省建筑地基基础设计规范》（DBJ52/T045—2018）表A.0.3查得红黏土地基承载力特征值fa=178kPa。

按照计算结果结合红黏土现场的实际状态和本地区经验综合分析，结合地区经验，推荐可塑状红黏土承载力征值fak=160kPa，挡土墙基底摩擦系数0.20。

2.3中风化白云质灰岩

根据室内土工试验测试结果，白云质灰岩饱和单轴抗压强度标准值frk=34.67MPa，根据《建筑地基基础设计规范》（GB50007—2011）第5.2.6条对中风化白云质灰岩地基承载力特征值计算得fa=3467kPa，挡土墙基底摩擦系数0.50。参照《贵州省建筑桩基设计与施工技术规程》（DBJ52/T088—2018）表5.3.3-2，当采用嵌岩灌注桩[3]，估算单桩竖向极限承载力时，中风化白云质灰岩极限侧阻力1000kPa、极限端阻力10000kPa。

强风化白云质灰岩层地基承载力特征值，参照《贵州省建筑地基基础设计规范》（DBJ52/T045—2018）附录A.0.1-1表，结合场地地质情况推荐强风化白云质灰岩地基承载力特征值fa=500kPa，挡土墙基底摩擦系数0.40。

各岩土层的极限侧阻力、极限端阻力是根据规范提供的经验值，应通过单桩静载荷试验验证后使用。

3地基基础方案设计

3.1基础持力层选择及基础方案分析

拟建物最大层高为2F层，无地下室，框架结构，最大单柱荷载1500kN。

（1）素填土层：承载力低，空间分布小，不宜作为基础持力层。

（2）第四系残积红黏土层：埋深较大，具有一定力学强度，空间分布均匀，可作为浅基础持力层。

（3）二叠系中统茅口组（P2m）白云质灰岩：

①强风化白云质灰岩：强风化厚度较薄且变化较大，不宜做基础持力层；

②中风化白云质灰岩：中风化白云质灰岩分布连续，强度较高，是本工程理想的基础持力层。

3.2地基基础方案及设计参数

3.2.1地基基础方案

根据本工程场地的岩土工程条件及拟建各建筑的结构特点综合分析，建议各建筑地基基础方案如下。

拟建物可采用两种基础方案。

（1）采用浅基础（柱下条基）以红黏土作基础持力层；采用柱下条形基础时，场地内红黏土地基为变形均匀地基，但在基础设计时，仍应进行差异沉降验算，不满足要求时应进行地基处理，并应加强基础结构强度和上部结构刚度，以减少红黏土地基不均匀沉降的影响。根据《贵州建筑地基基础设计规范》（DBJ52/T045—2018）5.1.6条的规定，基础埋深宜超过大气影响急剧层深度，参照贵阳地区不宜小于1.35m，或采取有效的防水保湿措施。场地拟采用红黏土地基，基础开挖后应留保护层，验槽合格后，及时封底，做好场地的截排水措施[4]。

（2）采用深基础（桩基）以中风化基岩作为持力层，场地岩溶土洞发育，当采用桩基时，桩端必须置于溶洞底板稳定地层上。

3.2.2地基设计岩土参数

在计算桩基承载力时应考虑素填土桩侧负摩阻力的影响，素填土的负摩阻力系数建议取0.30。各岩土层极限侧阻力值及极限端阻力值须进行单桩静荷载试验验证后使用。

3.3基础设计施工应注意的问题

3.3.1浅基础（柱下条形基础）

（1）基础埋深建议。建议选择浅基础（柱下条基）时，基础以红黏土作持力层，基础埋深宜大于大气影响急剧层深度（参照贵阳地区不宜小于1.35m）。场地内红黏土变形均匀地基，在设计时仍应进行不均匀沉降验算，不满足要求时作地基处理，同时加强上部结构刚度；钻探揭露场地内虽无土洞出露，但单个钻孔探明的地质条件有一定的局限性，在遇土洞时，需对其进行灌浆处理。（2）基础施工建议。红黏土失水后易收缩，浸水后易软化，水对基础的影响较大，基础埋深宜大于大气影响急剧层深度，并且处理好场地内的排水措施，基础开挖至预定深度前应保留保护层，经由各方相关人员共同验收合格后再开挖到位并及时封闭。

3.3.2深基础（桩基础）

（1）基础埋深建议。选择采用桩基础，以中风化基岩作地基持力层时，基础嵌岩不得少于0.5m。

孔桩开挖至设计标高后，应清除基坑底残渣、排净积水，并随即进行隐蔽工程验收。验收合格后，应立即封底和浇筑基础。

（2）成桩的可能性及其对环境的影响。由于地下水对地基基础无影响，场地上覆松散素填土层最厚达2m，残积层红黏土层最厚达12m，对成桩影响最大的是上覆松散素填土层、残积层红黏土及强风化白云质灰岩，桩基坑可采用人工挖孔桩基础或机械成孔桩[5]。

3.4结论及建议

（1）拟建物基础形式可选择浅基础（柱下条形基础），以可塑红黏土做基础持力层，或选择深基础（桩基础），以中风化白云质灰岩做基础持力层。

（2）本场地为岩溶强发育地段，场地为岩溶地基，钻孔孔径较小，不能完全确保持力层的完整性，地质人员需加强现场后期验槽工作。建设单位或现场施工人员如遇现场地质情况与地勘资料不吻合的情况，应及时通知地勘单位进行补充勘察，以确保拟建物的安全和稳定。

（3）当采用红黏土地基时，基础开挖后应留保护层，验槽合格后，及时封底，做好场地的截排水措施；若采用桩基础方案，基础施工到位后，必须经过各相关责任主体检验合格后，应立即进行基底封闭，并及时浇注。

4结语

综上所述，当在岩溶地区选择地基基础方案时，应根据实际情况结合相应的室内试验及其他辅助勘探方法进行综合性分析，对地基基础方案的选择及地基处理方法建议，应采取科学的、合理的措施，综合为业主推荐最合理、最佳的地基基础方案，也是为社会的和谐发展营造一个健康、良好的生态环境。

参考文献

[1]曾梦笔.岩土工程勘察与地基施工处理技术探讨[J].工程技术研究，2020，5（18）：106-107.

[2]祁妮.《东海岛产业用地软基处理工程（三期）岩土工程勘察报告》汉英翻译实践报告[D].上海：上海海洋大学，2023.

[3]王彬羽.A设计总院岩土院发展战略研究[D].上海：华东师范大学，2021.

[4]李志文.水务工程岩土工程勘察外业安全文明生产动态管理监督制度研究[J].中国勘察设计，2022（8）：84-87.

[5]林晓春.市政工程勘察岩土地层划分标准研究：以东南沿海滨江平原地区为例[J].中国市政工程，2019（6）：83-88，108.