岩溶地区基础设计和地基处理实例简析

文/韦亮 广西壮族自治区建筑科学研究设计院 广西南宁 530005

1、岩溶地基的性质和特征

1.1 岩溶的性质

岩溶地貌也称喀斯特地貌，是指可溶性岩石，特别是盐酸盐类岩石受到含有二氧化碳的流水溶蚀，并加以沉积作用而形成的地貌。岩溶的发育和形成致使建设场地和地基的地质工程条件大为恶化，因此，在岩溶地区进行工程设计时，必须对岩溶地质进行充分的分析研究，能够预测并及时解决因岩溶而引起的工程地质问题。

1.2 岩溶发育特征

岩溶地貌的形成有一定的规律，基本表现是：

（1）自上而下的发展，溶蚀程度先强后弱。

（2）浅处溶洞中的填充物较多，深处溶洞中的填充物略少。

（3）地下水活动越活跃的地区溶洞较发育。

（4）溶洞发育在空间上的分布没有任何规律，岩溶场地岩面起伏变化大，溶沟、溶槽、石芽、石笋等发育,有的溶洞呈串珠状。

1.3 岩溶地区地下水特征

岩溶地貌的形成和地下水有着密不可分的关系，我们按照地下水存在的介质把它分为三类：

（1）存在于断裂带中，这类型的地下水具有很强的连通性。

（2）存在于残积层和冲洪积层的孔隙中，这种类型的地下水渗透性很强。

（3）存在于下覆溶洞，暗河，溶蚀裂隙中，这种类型的地下水的水量巨大，连通性也很大。

1.4 岩溶地基的危害

岩溶不良地质构成的岩溶地基常常引起地基塌陷、承载力不足、建筑物不均匀沉降、基础滑动等地基变形乃至破坏。随着越来越多的工程项目兴建在岩溶地区，加强岩溶地基的准确分析和评价，采取经济的地基处理措施，选用合理的基础形式，均具有重大的技术价值和经济意义。

2、岩溶地区的基础形式和地基处理方式

2.1 岩溶地区的基础形式

岩溶地区地基基础形式可为采用天然地基的浅基础、地基处理后的浅基础以及深基础（桩基础）等。工程中具体采用何种地基基础形式应根据场地岩溶发育程度、水文地质条件与相应的场地和地基稳定性评价结果并结合拟建建筑结构形式综合分析采用。

2.2 岩溶地区的地基处理方式

若采用浅基础，必要时须对地基进行人工加固处理，其处理方式如下：

换填法；

褥垫层法；

灌浆充填法；

刚性桩、半刚性桩、散体材料桩复合地基处理方法。

3、工程实例

3.1 工程概况

该项目位于广西中南部某地级市，为商业办公综合楼，地上三十九层，地下二层,地下室为非人防地下室。房屋高度为147.95m（室外地面至主要屋面板处）。主楼为框筒结构，上部结构嵌固部位在筏板基础面，本工程为非超限高层建筑。

3.2 地质概况

拟建场地自上而下各土层的工程地质特征如下：素填土①、红粘土②、石灰岩③、石灰岩④、溶洞。地下水：本场区未发现地下水，水文地质条件简单，可不考虑地下水对建筑物施工的影响。岩溶评价：本工程场地中的岩溶发育等级为岩溶弱发育，发育溶洞为垂直裂隙型出现为主，局部少数地段以水平裂隙为主，大部分被可塑～软塑状粘性土充填，少部分溶洞为空洞，水平方向多呈溶洞管道状发育。基础类型建议：拟建建筑主楼部分建议采用筏板基础，以石灰岩③或④作为基础持力层。

3.3 基础设计和地基处理

根据主体结构计算结果及《勘察报告》，本工程基础型式采用平板式筏形基础。筏板厚度为2400mm，板面标高为-10.95，为加强筏板刚度，在筏板中还增加设置暗梁。地基持力层为岩土工程勘察报告中所指的石灰岩③、④,地基承载力特征值按fak=1400kPa，基础设计等级为甲级。基础设计图纸如下图左：

根据相关规范要求和《勘察报告》建议，在基础筏板板底标高下作超前钻，以判明基岩的完整性，超前钻深度要求入完整基岩不少于8米。超前钻孔点平面布置如上图右所示。

根据超前钻报告结果，如上图所示，图中空白部分的区域在筏板基底以下8米范围内，均为较完整基岩；图中填充斜线区域则在不同深度范围内存在有大小不一的溶洞和沟槽，且大部分均充填有粘性土。经甲方、设计、勘察、施工、监理五方会商，决定在斜线范围内的基础筏板底面标高以下继续进行基坑开挖，边挖边清除溶洞、沟槽中所含泥土，挖至完整基岩面为止，再进行相应地基处理。经连续开挖后，发现基坑自西（左）向东（右）形成漏斗状，东南角最深处达10米才出现完整基岩。

根据现场基槽开挖情况，参建五方经研究形成地基处理意见：清除掉超深部位基岩中所含泥土后，回填掺毛石C30素混凝土到接近筏板基础底面标高,在其上做0.1米厚C20素混凝土垫层封闭基坑后，再进行筏板基础施工。

该工程于2013年开工建设，2016年主体结构封顶，预计2018年中竣工交付使用。在施工期间至今按规范要求进行变形监测，结果显示主体结构变形及地基沉降均十分稳定，满足相关规范要求。

结语：

由上述项目的设计成果可以看出，为获得稳定可靠的地基来承载建筑物，可针对具体的地基岩溶分布状况，灵活采用地基处理方式来对地基进行加固。对于岩溶地区，只有因地制宜来进行建筑结构基础和地基加固设计，方能获得较好的经济效益和社会效益。