灰岩区高层建筑地基处理方案探讨

灰岩区高层建筑地基处理方案探讨

摘要:本文结合实际工程,详细阐述了灰岩区高层建筑基础的一种解决办法。文中比较了在特定条件下软基处理方案与桩基础方案的优缺点,并提出了自己的建议。

关键词:岩溶;桩基方案;软基处理方案

1工程概况及地质条件

工程概况

本工程地处湘江边银盆南路北侧,距湘江约1KM,地上15层,地下一层,其中地上设一层裙楼作为底盘上接4栋14层的塔楼,一层裙楼为商场,4栋塔楼为住宅,地下室为公用站房及停车库。采用现浇框架剪力墙结构。

场地水文地质条件

本场地原始地貌单元属湘江冲积阶地,后经人工整平。根据地勘报告,场地内埋藏地层有人工填土、第四系淤积层、第四系冲积层、第四系残积层,下伏基岩为泥盆系白云质灰岩,从基础底面往下各岩土层如下:

①人工填土:以层厚不等,层厚较大,上部松散,未完成自重固结;

②第四系淤积含有机质粉质粘土:干强度中等,韧性中等呈湿～饱和,可塑～软塑状,层厚,地层层位不稳定,强度低,属软弱地层;

③粉质粘土:干强度及韧性中等,呈稍湿～湿,可塑～硬塑状,层厚,具中等强度及中等压缩性,埋藏较深;

④含有机质粉质粘土:层厚,强度低,压缩性高,属软弱地层,层位极不稳定;

⑤中细砂:层厚,整个场地普遍分布,呈松散～稍密状态,强度低,为强透水性地层,内赋存有较丰富的地下水;

⑥圆砾层:层厚,强度中等,为强透水层,内赋存有较丰富的地下水;

⑦第四系残积粉质粘土:层厚,具有中等强度及中等压缩性,层位不稳定,且不均;

⑧泥盆系中风化白云质灰岩:是场地下伏基岩,强度较高,属较硬岩,岩体完整,但溶蚀现象发育,主要表现为溶沟、溶槽,溶蚀孔洞内地下水较丰富(典型柱状图见图1)。

本场地地下水类型属上层滞水,潜水和岩溶裂隙水类型,均较丰富,水量大,常年水位高于本工程地下室室内地面2m以上。

场地不良地质现象

本场地现状条件下是稳定的,位局部存在溶沟、溶槽的现象,且溶蚀孔洞内地下水丰富。

2地基处理方案选择

根据本场地地勘报告及收集的周边地块资料,作为高层建筑的基础设计,本场地必须处理的两个方面:①地下水:由于本工程紧临市政道路及其他建筑物,基础方案必须竭尽可能减少地下水对周边建筑物的影响;②岩溶。

首先从概念上讲,对于灰岩地区的岩溶,基础方案无非两种类型:①桩基方案;②软基处理方案。下面分析两种方案的优缺点:

桩基础

根据本场地岩土层分布的情况,桩基方案拟采用人工挖孔桩或机械钻孔桩。

机械钻孔桩

桩端持力层采用白云质灰岩,单桩承载力较大,具有较强经济性,但是由于本场地地下水均较丰富,且具有承压性,软弱土层较多,施工会有较大难度,且须穿透岩溶孔洞,施工周期较长,风险大,具有非常大的不可预见性,同时采用泥浆护壁无制浆场地,尽管相比人工挖孔桩能避免有机质土层的毒气,但综合造价及施工周期不理想。

人工挖孔桩

人工挖孔桩具有造价低、承载力大、能直观反映土层的优点。但在本工程中,由于地下水丰富,在穿越粉砂及圆砾时可能出现流砂的现象,且要进行大面积的井点降水,这势必影响周边市政道路及建筑物的安全(当然可以采用围幙降水,但由于两个强透水层埋藏较深,这个投入较大)。另外对于溶洞内丰富的地下水,挖孔桩施工较困难,容易出现安全事故。

在基础方案比较阶段,业主方出于投资考虑,想采用人工挖孔桩,便进行了试挖桩,如果成功了,就可以节省一笔造价。试挖桩在中细砂以上比较顺利,当进入中细砂后,涌水量很大,用两岩泵难以抽干,后又设置若干降水点,降水的第一天,紧临的房屋便出现裂缝,井点降水随即停止。加之湘江汛期临近,挖心钻(挖)桩影响湘江堤防,故桩基础否决。

软基处理方案

笔者在研究本工程地质报告后,考虑到灰岩面埋置较深,均在15m以上,如果采取一定的措施对这些土层进行加固处理,使其具有足以承载本工程上部结构的能力,那就可以直接采用筏基,这样既不用处理岩溶的问题,也不用考虑因降水造成的对临近建筑物的影响,这样就很自然想到CFG桩复合地基。

根据上部结构的计算分析,若采用筏基,地基承载力特征值须达到350kpa,即fspk=350kpa。据此按照地质报告提供的有关数据及JGJ79-2002规范第9节有关公式计算,采用500mm直径的桩,间距1500mm布桩,复合地基承载力特征值即可达到400kpa以上,承载力没问题。

那以下一步就是选择成桩机械和工艺的问题。到底采用什么机械呢?尽管本场地地质报告反应未发现土洞,但根据灰岩地区的经验,一般都会伴随有土洞出现,这样振动沉管灌注不太合适。采用长螺旋钻孔、管内泵压混合料灌注成桩,即可满足桩身充盈度,又能充填可能遇到的土洞,故最后决定采用长螺旋成桩,见图2。

复合地基完成后按照相关检测规范做了桩身及复合地基的静载荷试验,均能满足设计要求。现在该工程已投入使用,到目前为止定期的沉降观测结果均满足规范要求

3结论与建议

在有溶蚀现象的灰岩区,灰岩埋藏较深的,可结合场地周边情况考虑充分利用上层土层,作为复合地基,本工程中,经过测算,软基处理方案在工期及造价上均优于桩基方案。