某项目岩溶不填充的创新处理方案 摘要：通过在预应力管桩桩底插入钢管桩，不需对溶洞进行灌浆填充，而解决管桩桩端无法穿越坚硬的薄溶洞顶板的关键问题，为桩基础提供稳定的桩端持力层，保证基础的承载力和建筑物的安全。关键词：溶洞、插入式钢管桩InnovativetreatmentSchemeofKarstunfilledinaProjectAbstract：By?inserting?thesteel-?pipe?pile?into?the?bottom?of?the?prestressed?pipe?pile，it?is?not?necessary?to?fill?the?hole，but?to?solve?the?key?problem?that?the?end?of?the?pipe?pile?can?not?pass?through?the?hard?hole?roof，and?to?provide?stable?bearing?layer?for?the?pile?foundation，so?as?to?ensure?the?bearing?capacity?of?the?foundation?and?the?safety?of?the?building.Keywords：karstcave，plug-insteel-pilepile0引言岩溶又称喀斯特地貌，是水对可溶性岩石（碳酸盐岩、硫酸盐岩等）进行以化学腐蚀为特征，并包括水的机械侵蚀和崩塌作用，以及物质的携出、转移和再沉淀的综合地质作用以及由这种作用产生的现象的统称。岩溶发育的基本条件是：可溶性岩体、具有溶蚀力的水以及水的循环交替。岩溶地区的土层特点是厚度变化大，孔隙比高，地基很容易产生不均匀沉降从而导致建筑物倾斜开裂甚至破坏。中国岩溶地貌分布广、面积大主要分布在碳酸盐岩（石灰岩、白岩、泥灰岩等）出露地区，面积约91130万km2。主要分布于广西、贵州、云南东部和广东北部，是世界上最大的岩溶之一。1岩溶地区地基处理的常用方法1.1岩溶地基加固法其对岩溶的处理原理是填实溶洞，使其有一定的稳定性和一定的强度，然后切断其与地下水之间的联系，以防溶洞的再次扩大，进而对建筑物造成危害。对于有粘性土或沙砾填充的场地溶洞，其本身的构成决定了其漏水现象严重，甚至有的还与上部溶洞相连，为了对溶洞的加固效果更加稳定，适合采用联合灌浆技术。对洞内无充填物则不进行旋喷洗孔。高压旋喷清水及注浆是为了保证灌注水泥混合浆液前溶洞内浆液的稳定，也保证了加固处理后形成的灌浆体性质均匀稳定，不存在软弱“灶”，并使溶洞没有继续发育的条件及空间。1.2岩溶地基的跨越法此法包括板跨法、梁跨法、拱跨法等，对溶洞较深，洞口较小或者是洞口很大却有水的溶洞，可以根据建筑物的性质和地基受力情况，采用混凝土板或钢筋混凝土封底的方法，这种方法称为板跨法。对于溶洞处于地下较深但是位于地基持力层内的溶洞，可以采用钢筋混凝土梁跨越溶洞。1.3桩基法溶洞、塌陷漏斗较深较大或溶洞多层发育的岩溶地基，可采用桩基础。冲孔灌注桩适用于地下岩溶发育，有多层溶洞，但溶洞洞穴小，上部洞穴顶板薄的地质情况，这种桩可冲（钻）穿上层溶洞顶板，到达下层溶洞顶板。近年来，预应力管桩也大量应用于处理岩溶地基。预应力管桩适用于地下有淤泥、土洞、流砂、地下溶洞连通暗河等情况，压桩采用的预制桩不受上述因素的影响；群桩适用于岩溶表面极其复杂，但岩溶表面上覆盖有较厚砂土层时，且溶洞顶板较薄时，如果采用管桩会有难于施工或保证成桩质量和安全度的问题。本项目采用了预应力管桩基础，在溶洞顶板较薄的区域，通过在预应力管桩桩底插入钢管桩，解决管桩桩端无法穿越坚硬的溶洞顶板又能为桩基础提供稳定的持力层的关键问题，为甲方提供了既安全可靠亦经济的基础方案，设计过程可为类似的工程基础设计提供有意义的借鉴和思考。2项目概况绿地空港国际中心2号地块项目位于广州空港经济区西南部迎宾大道和国道106交叉口东南角，包括1#-8#办公楼及1层地下室。其中，地上建筑面积77065平方米，地下建筑面积20778平方米。12#、6#办公楼总层数均为11层，建筑总高度为44m，框架剪力墙结构；35#、78#办公楼总层数均为6层，建筑总高度为23.5m，框架结构；设1层地下室，框架结构。2.1不良地质作用本场地基底岩石为灰岩，存在土洞、溶洞等不良地质现象，溶洞是本场地主要不良地质作用。本场地中有24个钻孔揭露有溶洞，见洞率38.10%，岩溶发育程度属于强发育，溶洞多为半充填，顶板厚度较小，局部串珠状发育，大部分处于不稳定状态。有2个钻孔揭露有土洞，见洞率3.17%，土洞发育程度一般。典型溶洞工程地质剖面图详图1。图1溶洞示意图2.2设计难点：根据项目短平快的要求，必须遵循1个月开工、4个月开盘、7个月达到预售的原则；故基础的工期成为该项目成功与否的决定性因素之一。按与本场地溶洞发育强烈程度相似的广州市白云新城某项目的施工经验，若采用岩溶地区地基处理的常用地基加固法，预估地基处理工期不少于6个月，远不能满足业主的工期要求。3基础选型及溶洞处理方案3.1基础选型基于项目快推的要求和本项目溶洞发育强烈的地质条件，塔楼可供选择的基础型式为预应力管桩、大直径冲（钻）孔灌注桩。经分析比对广州市白云新城某项目经验，该项目建筑面积为24万平方米，设计采用了冲（钻）孔灌注桩基础，最后结算综合造价约为260元/，若采用预应力管桩基础，综合造价约为180元/，预应力管桩基础造价约少了30%，节省1920万。另外，预应力管桩基础在工期方面优势也比较明显，工期大约可缩短3个月。故本项目塔楼基础采用预应力管桩+独立承台的基础方案，单桩承载力为1200kN；普通车库地下室采用天然基础，仅局部抗浮不够的地方在底板中间设预应力管桩抗拔。预应力管桩基础除了造价和工期有较大优势外，尚可避免大直径灌注桩验收时桩底抽芯合格率低下的问题；但预应力管桩基础的也有不能穿越溶洞薄顶板明显缺点。3.2、较薄溶洞顶板处理方案本项目预应力管桩长约2030m，根据本项目其他地块的经验和静载试验结果显示，虽然岩溶表面极其复杂，压桩终压值取2500kN时，特征承载力可达到1200kN；在部分溶洞顶板较薄区域（通过超前钻显示，溶洞顶板厚度小于0.5m，且通过加密钻孔后探查该洞范围覆盖群桩承台），会出现溶洞顶板被群桩戳穿的极端状况，若溶洞上方的预应力管桩仅能按摩擦桩设计时，其承载力仅约为600kN，显然，承台下桩基础承载力不满足荷载要求。此时需将部分桩基础桩端穿过溶洞顶板至稳定的持力层。由于该管桩无法穿越溶洞顶板，故拟采用插入钢管桩处理，即在管桩桩端底下改用钻孔钢管桩穿越溶洞顶板至稳定持力层，保证了该部分桩的承载力。考虑到此为极端状况且成本因素，故在极端情况下利用加固桩的极限承载力。预应力管桩桩底插入钢管桩基础典型做法示意详图2及图3：图2钢管桩平面示意图预应力管桩桩底插入钢管桩基础承载力验算过程如下：设计资料：钢管桩直径d1=130，钢管取114x6.0，取钢管桩承载力特征值Rt400kN，微化岩层摩阻力特征值为1200kpa。1、钢管桩受力：受力：1.3Rt=520817114.3+1332310=529kN（考虑2mm腐蚀，钢管110x4.0面积为1332mm2，钢管内的砂浆面积为8171mm2），故Rt取400KN。2、钢管桩要求入微风化岩不少于2m，其与岩石间的摩擦力：微风化岩RraLd1qsa=2x3.140.131200=979kN400kN；20m预应力管桩的侧阻力约为：0.5*3.14*22*20=691KN，实际管桩桩长均大于20m，故桩侧阻力取700kKN。3、加强方案：当岩石顶板厚度不足以支撑桩端阻力时，采用3根管桩中有1根管桩采用插入钢管桩处理，此时有钢管桩的管桩的竖向极限承载力为：图3管桩桩底与钢管桩连接大样图（700+400）X2=2200KN，另外2根管桩仍可考虑侧阻力，故2200+700X2=3600，与3根管桩承载力特征值之和相当。4基础的施工本项目基础工程于2017年8月份完工，主体结构于2018年1月份完工，2018年3月份主体沉降观测结果远小于规范限值，顺利通过了验收。5结论及建议通过在预应力管桩桩底插入钢管桩，不需要对溶洞进行灌浆填充，而解决管桩桩端无法穿越坚硬的溶洞顶板的关键问题，为桩基础提供稳定的持力层，保证了基础的承载力和建筑物的安全，并取得了良好的经济效益和大幅度缩短基础工程的施工工期。本项目采用的施工工艺有所区别于常规的创新溶洞处理方法，为岩溶地区基础处理提供一种新的技术参考。参考文献：1建筑地基基础设计规范，GB50007-2011.北京：中国建筑工业出版社，20122建筑地基处理技术规范JGJ79-2012.北京：中国建筑工业出版社，20133地基基础工程北京.中国建材工业出版社.2004.1 -全文完-