摘要：我國是世界上巖溶地質(zhì)發(fā)達(dá)的國家之一。巖溶地質(zhì)指碳酸鹽類等可溶性基巖受水流溶蝕，有時再加上沉淀作用而形成的地貌。巖溶地質(zhì)上覆土層被地面水沖蝕或經(jīng)地下水潛蝕就形成圖洞，進(jìn)一步發(fā)育便形成地表塌陷。巖溶地質(zhì)的的特點可概括為復(fù)雜和危害，如何面對，歸根結(jié)底是一個方法論的問題。處理復(fù)雜問題，首先考慮能否回避，其次考慮能否簡化，最后才是考慮用多個手段來應(yīng)對；處理危害，首先也是考慮能否回避，其次考慮能否分散發(fā)生危害的概率，最后才是考慮危害的根源能否消除。本文將對上述問題進(jìn)行詳細(xì)探討。

　　關(guān)鍵詞：巖溶,基礎(chǔ)設(shè)計,地質(zhì)危害,鉆孔樁,加固

　　1從巖溶的特點出發(fā)，可以按以下思路解決巖溶地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計所遇到的問題：

　�。�1）巖溶埋藏較深是時，考慮回避；巖溶中埋時，考慮采用合適的基礎(chǔ)選型分散地質(zhì)風(fēng)險；巖溶淺埋時，則需要直接消除巖溶地質(zhì)帶來的危害。

　�。�2）根據(jù)巖溶地質(zhì)地下水通常很豐富的特點，首先采用不必降水的基礎(chǔ)方案。考慮到巖溶地質(zhì)土洞存在，應(yīng)采取能避免淺搗時混凝土流失的基礎(chǔ)形式和施工方案。

　�。�3）由于下臥巖溶的復(fù)雜性，采用樁基處理時選擇能發(fā)揮樁側(cè)阻力的樁型，提高樁土共同作用的能力；或者考慮如何消除樁斷持力層地質(zhì)的復(fù)雜性，提高樁端承載力。

　�。�4）考慮復(fù)合多個樁型的施工工藝來尋求一種適合巖溶地質(zhì)條件的樁型。

　　（5）為回避地質(zhì)條件的復(fù)雜性，樁基檢測應(yīng)簡單直接。

　　2回避巖溶地質(zhì)危害的基礎(chǔ)選型

　　如果巖溶地質(zhì)埋藏很深，上覆土層具有足夠的承載力，或經(jīng)過處理能達(dá)到建筑物的承載力要求，或就有某種可以利用的潛質(zhì)，就可以回避巖溶地質(zhì)危害，使基礎(chǔ)不觸及巖溶。此時，場地中如有土洞存在，可根據(jù)土洞的埋深和發(fā)育程度及場地的穩(wěn)定性，通過挖填、灌砂或用整體基礎(chǔ)跨越，也可以用大能量強(qiáng)夯來夯塌土洞，改善地質(zhì)性能。

　　如上部結(jié)構(gòu)承載力要求不大時，可以考慮采用淺基礎(chǔ)，但必須注意場地內(nèi)土洞的處理和土洞的發(fā)育速度，以及場地的穩(wěn)定性；天然基礎(chǔ)不能滿足或土洞較發(fā)育時，考慮地基處理，如強(qiáng)夯、復(fù)合地基等；多層建筑可采用夯擴(kuò)樁和深層攪拌法負(fù)荷地基，也可以采用預(yù)制樁；高層建筑可采用CFG樁或預(yù)應(yīng)力管樁等，或形成樁筏。重點在于如何充分利用上覆土層的潛力，盡可能降低基礎(chǔ)工程造價。對于樁來說，由于巖溶的存在，承載力不好利用，必須充分挖掘樁側(cè)阻力，關(guān)鍵是不觸及巖溶的情況下選擇合適的樁型，得到最大的經(jīng)濟(jì)效果。不管是淺基礎(chǔ)還是樁基礎(chǔ)，為提高上覆土層的性能，都可以通過強(qiáng)夯或砂樁等地基處理手段來增強(qiáng)產(chǎn)地的穩(wěn)定，消除土洞等地質(zhì)危害，從而獲得較大的地基承載力和樁側(cè)阻力。

　　土的黏性是樁側(cè)阻力的關(guān)鍵，也就是如何提高樁側(cè)表面與土的結(jié)合程度是提高樁側(cè)阻力的著力點。眾所周知，摩擦力的大小與壓力和表面的粗糙程度有關(guān)，樁表面的粗糙度也直接關(guān)系到樁與土的結(jié)合和側(cè)阻力的傳遞，樁側(cè)阻力的形成必定是樁周土與樁表面相對運動受到制約的結(jié)果，即使是無時效性的砂土，表面粗糙度高的樁也應(yīng)該有較高的側(cè)阻力。對此，可以通過滾砂和刻痕等做法在管樁的生產(chǎn)過程中將樁表面做得更粗糙些，效果如何有待在工程實踐中驗證。目前對樁側(cè)阻力的形成機(jī)理的認(rèn)識尚不成熟，對此的研究也是認(rèn)識土共同作用和超長樁承載性能的關(guān)鍵。

　　除目前廣泛應(yīng)用的CFG樁和預(yù)應(yīng)力管樁等較成熟的、成本較低的樁型以外，如有機(jī)會可在巖溶地區(qū)使用推廣程度較差的竹節(jié)樁、擠擴(kuò)多支盤樁、載體樁等。對于缺少黏性土的場地，竹節(jié)樁、擠擴(kuò)多支盤更能發(fā)揮樁側(cè)阻力。特別是竹節(jié)樁，在巖溶地區(qū)使用效果可能會更好。

　　3消除巖溶地質(zhì)危害的基礎(chǔ)選型

　　當(dāng)巖溶裸露，對于承載要求不大的多層建筑可直接對巖溶地質(zhì)進(jìn)行處理，對不穩(wěn)定的巖溶進(jìn)行爆破、清理、換填和填塞。

　　對于承載要求更大的高層建筑采用嵌巖樁，這也是長期以來巖溶地區(qū)慣用的基礎(chǔ)設(shè)計方法，但效果不盡如人意，且樁基驗收常常不順利。

　　在巖溶地區(qū)，除基巖淺埋和地下水不豐富的情況外，通常不宜采用人工挖孔樁，而且建設(shè)主管部門也對挖孔樁的使用有較嚴(yán)格的限制。巖溶地質(zhì)一般存在軟夾層和較豐富的地下水，大面積降水也會對鄰近建筑物、管網(wǎng)和道路造成不良影響，易出現(xiàn)涌水、涌砂、掉入土洞等現(xiàn)象。挖孔樁試樁施工中就存在這樣的現(xiàn)象：在深度1～4cm的砂層范圍內(nèi)涌水量很大，有流沙現(xiàn)象，挖孔進(jìn)度緩慢；抽水量大，無法降水，樁護(hù)壁脫節(jié)，護(hù)壁沉降達(dá)2～3cm；樁護(hù)壁的混凝土澆筑因受地下水流動的影響，質(zhì)量得不到保證。

　　鉆（沖）孔樁是在巖溶地區(qū)高層建筑中應(yīng)用最為廣泛的一種樁型，但常常存在施工困難。在沖孔入巖深度難判斷，溶洞分布密集、樁端下的抽芯檢測合格率無法保證等情況。盡管費用高，對場地環(huán)境污染大，但由于巖溶地質(zhì)地下水豐富、巖面高低起伏，幾乎所有的地勘報告在相比之下排除挖孔樁和預(yù)制樁，都建議采用沖（鉆）孔樁，但存在的問題是孔底清渣困難，發(fā)育的溶洞給沖樁施工帶來困難，也會造成漏漿、漏水、卡鉆（錘）、掉鉆（錘）、埋鉆、塌孔、偏孔等現(xiàn)象。在較多溶巖淺埋地區(qū)的工程中，沖（鉆）孔樁與挖孔樁相結(jié)合是較常見的一種做法。

　　如果嵌巖樁巖走夠深，嵌巖段樁側(cè)已完全可以滿足樁的承載要求，而不必顧及樁底情況。消除巖溶危害的另一根本手段是將樁嵌入基巖足夠深，對此，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2002）［6］第8.5.5條“嵌巖灌注樁樁端以下三倍樁徑范圍內(nèi)應(yīng)無軟弱夾層、斷裂破碎帶和洞穴分布；并應(yīng)在樁底應(yīng)力擴(kuò)散范圍內(nèi)無巖體臨空面”的措辭有必要作出調(diào)整，在巖溶較發(fā)育時該條款很難滿足。

　　由于嵌巖樁施工中困難較多，可在未來的淺埋巖溶處理中實踐這樣的設(shè)想：借鑒載體樁的施工工藝用大能量的柱形夯錘對不均勻的巖溶進(jìn)行強(qiáng)夯，轟塌溶洞、加固地基。這很可能是解決淺埋巖溶地基的較有效的方法。

　　4建議

　�。�1）在較復(fù)雜的巖溶地區(qū)選擇基礎(chǔ)類型，可先考慮有無辦法避開復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，其次考慮能否分散載荷到溶巖上，最后才是考慮如何處理巖溶。

　�。�2）當(dāng)上覆土層足夠深，或有黏土等某種可利用潛力的土層時，根據(jù)承載力要求，可作如下選擇：如上部結(jié)構(gòu)承載要求不大時，可以考慮采用淺基礎(chǔ)；天然基礎(chǔ)不能滿足時，考慮地基處理，如強(qiáng)夯、復(fù)合地基等，多層建筑可采用夯擴(kuò)樁和深層攪拌法復(fù)合地基，也可采用預(yù)制樁；高層建筑可采用CFG樁或預(yù)應(yīng)力管樁等，或形成樁筏。對于上覆土層存在土洞等不穩(wěn)定地質(zhì)現(xiàn)象時，可考慮強(qiáng)夯或砂樁等處理來消除地質(zhì)危害，加強(qiáng)地基性能。

　�。�3）如基巖埋藏較淺或上覆土層無法提供有效的樁側(cè)阻力，只能按端承樁設(shè)計樁基時，就應(yīng)該考慮分散上部結(jié)構(gòu)的荷載，減小溶洞塌陷的風(fēng)險，采取低承載力的群樁加局部或整體筏板的做法。同樣，采取用預(yù)制樁時也要通過試樁來取得在合適廢樁率下的合適的沉樁力，以確定單樁承載力。可以嘗試采用薄壁預(yù)應(yīng)力管樁，樁中孔全長灌注混凝土，有可能取得更理想的經(jīng)濟(jì)效果。

　　（4）巖溶地區(qū)地下水一般較豐富，采用灌注樁較難保證樁身質(zhì)量，應(yīng)優(yōu)先考慮采用預(yù)應(yīng)力管樁或預(yù)制樁，管樁的抗折能力優(yōu)于一般的預(yù)制樁。

　�。�5）巖溶地質(zhì)復(fù)雜、巖面起伏極大，且溶洞內(nèi)多有填充物，尚無可靠辦法探明地下巖溶的分布以規(guī)避樁底存在溶洞的風(fēng)險，應(yīng)慎用一株一樁。

　�。�6）選擇能發(fā)揮樁側(cè)阻力的樁型，提高樁土共同作用的能力，或者考慮如何消除樁端持力的復(fù)雜性，提高樁端承載力。有必要實踐竹節(jié)樁、擠擴(kuò)多支盤樁、載體樁等在巖溶地區(qū)的應(yīng)用。特別是可借鑒載體樁的施工工藝用大能量的柱形夯錘對不均勻的巖溶進(jìn)行強(qiáng)夯�？煽紤]復(fù)合多個樁型的施工工藝，如預(yù)應(yīng)力管樁、載體樁和沖孔樁，來尋求一種適合巖溶地質(zhì)條件的樁型。

　　（7）應(yīng)研究樁側(cè)阻力的形成機(jī)理，理清樁表面粗糙度、樁周土的性質(zhì)、成樁方式和土層對樁側(cè)阻力的影響。通過滾砂或刻痕等做法在管樁的生產(chǎn)過程中讓樁表面粗糙，能否較大幅度地提高樁側(cè)阻力值得在工作中實踐。

　�。�8）如樁底地質(zhì)條件復(fù)雜，嵌巖樁應(yīng)加深嵌巖深度，降低樁地底受力。對此降低《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007—2002）［6］第8.5.5條中有關(guān)對樁端以下巖體的要求。

　　（9）回避地質(zhì)的復(fù)雜性，樁基檢測避免采用樁底抽芯，宜采用錨樁或錨索對嵌巖樁做靜載檢驗。

　�。�10）有必要從概率論的角度來研究承臺下樁數(shù)對安全度的影響，這對于樁筏等群樁有很大的經(jīng)濟(jì)意義。

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