摘要：我國(guó)是世界上巖溶地質(zhì)發(fā)達(dá)的國(guó)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(shí)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(diǎn)可概括為復(fù)雜和危害，如何面對(duì)，歸根結(jié)底是一個(gè)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(jiǎn)化，最后才是考慮用多個(gè)手段來(lái)應(yīng)對(duì)；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(duì)上述問題進(jìn)行詳細(xì)探討。

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

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

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

　�。�2）根據(jù)巖溶地質(zhì)地下水通常很豐富的特點(diǎn)，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(shí)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(shí)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(gè)樁型的施工工藝來(lái)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(cè)應(yīng)簡(jiǎn)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(guò)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(shí)，場(chǎng)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(chǎng)地的穩(wěn)定性，通過(guò)挖填、灌砂或用整體基礎(chǔ)跨越，也可以用大能量強(qiáng)夯來(lái)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(shí)，可以考慮采用淺基礎(chǔ)，但必須注意場(chǎng)地內(nèi)土洞的處理和土洞的發(fā)育速度，以及場(chǎng)地的穩(wěn)定性；天然基礎(chǔ)不能滿足或土洞較發(fā)育時(shí)，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(diǎn)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(jià)。對(duì)于樁來(lái)說(shuō)，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(guò)強(qiáng)夯或砂樁等地基處理手段來(lái)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(diǎn)。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(duì)運(yùn)動(dòng)受到制約的結(jié)果，即使是無(wú)時(shí)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(duì)此，可以通過(guò)滾砂和刻痕等做法在管樁的生產(chǎn)過(guò)程中將樁表面做得更粗糙些，效果如何有待在工程實(shí)踐中驗(yàn)證。目前對(duì)樁側(cè)阻力的形成機(jī)理的認(rèn)識(shí)尚不成熟，對(duì)此的研究也是認(rèn)識(shí)土共同作用和超長(zhǎng)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(huì)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(duì)于缺少黏性土的場(chǎng)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(huì)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(duì)于承載要求不大的多層建筑可直接對(duì)巖溶地質(zhì)進(jìn)行處理，對(duì)不穩(wěn)定的巖溶進(jìn)行爆破、清理、換填和填塞。

　　對(duì)于承載要求更大的高層建筑采用嵌巖樁，這也是長(zhǎng)期以來(lái)巖溶地區(qū)慣用的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方法，但效果不盡如人意，且樁基驗(yàn)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(duì)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(huì)對(duì)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(wú)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(dòng)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(cè)合格率無(wú)法保證等情況。盡管費(fèi)用高，對(duì)場(chǎng)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(bào)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(lái)困難，也會(huì)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(duì)此，《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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(wú)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(wú)巖體臨空面”的措辭有必要作出調(diào)整，在巖溶較發(fā)育時(shí)該條款很難滿足。

　　由于嵌巖樁施工中困難較多，可在未來(lái)的淺埋巖溶處理中實(shí)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(duì)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(wú)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(shí)，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(shí)，可以考慮采用淺基礎(chǔ)；天然基礎(chǔ)不能滿足時(shí)，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(duì)于上覆土層存在土洞等不穩(wěn)定地質(zhì)現(xiàn)象時(shí)，可考慮強(qiáng)夯或砂樁等處理來(lái)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(wú)法提供有效的樁側(cè)阻力，只能按端承樁設(shè)計(jì)樁基時(shí)，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(xiǎn)，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(shí)也要通過(guò)試樁來(lái)取得在合適廢樁率下的合適的沉樁力，以確定單樁承載力�？梢試L試采用薄壁預(yù)應(yīng)力管樁，樁中孔全長(zhǎng)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(wú)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(xiǎn)，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(shí)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(duì)不均勻的巖溶進(jìn)行強(qiáng)夯�？煽紤]復(fù)合多個(gè)樁型的施工工藝，如預(yù)應(yīng)力管樁、載體樁和沖孔樁，來(lái)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(duì)樁側(cè)阻力的影響。通過(guò)滾砂或刻痕等做法在管樁的生產(chǎn)過(guò)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(shí)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(duì)此降低《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2002）［6］第8.5.5條中有關(guān)對(duì)樁端以下巖體的要求。

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

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

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