浅析岩溶地区基础工程勘察与设计原则

浅析岩溶地区基础工程勘察与设计原则

任立飞

任立飞

广州市建筑科学研究院新技术开发中心有限公司广东广州510600

摘要：受岩溶发育较完全、分布较广影响，我国很多工程需在岩溶地貌上开展建设，基础设置往往会因此面临较高挑战。基于此，本文将简单分析岩溶地区地质特点、岩溶地区地质勘察的要求与方法，并深入探讨岩溶地区基础工程设计的步骤与原则，希望研究内容能够为相关从业人员带来一定启发。

关键词：岩溶地区；人工挖孔灌注桩基础；地质勘察

前言：岩溶地区基础工程勘察与设计需关注多方面因素影响，在基础施工工艺的选择中，施工速度、施工工具、施工成本、施工环保性等因素也需要得到重点关注。为保证岩溶地区基础工程建设质量，正是本文围绕岩溶地区基础工程勘察与设计原则开展具体研究的原因所在。

1、岩溶地区地质特点

岩溶也可以被称作喀斯特，属于一种以化学溶蚀为主、水的机械作用潜蚀与冲蚀等为辅的地质作用现象，由此形成的岩溶地区也可以被称作石灰岩地区或喀斯特地貌。在发育过程中，岩溶地区常常会在表面出现参差不齐的溶沟、石芽，岩体的完整性也往往会受到的溶洞影响，在溶水动力的变化影响下，岩溶的覆盖土层常出现沉陷、开裂等现象。受岩溶地区的特点影响，各类建筑物地基为稳定性会受到直接威胁，因此必须针对性区分岩溶地基类型，并采取针对性的应对措施，岩溶地区基础工程勘察在其中发挥的关键性作用可见一斑[1]。

2、岩溶地区地质勘察的要求与方法

2.1场地勘察目的

卸载岩溶地区场地勘察中，勘察工作主要是为了明确岩溶化发育规律对场地安全和地基稳定造成的影响，并确切评价建筑场地的适应性和地基稳定性，在具体的场地勘察工作中，以下几方面要点必须得到重视：（1）需关注各类岩溶的位置、形状、高程、延伸方向、顶板与底部状况、塌落的形成因素与时间等。（2）需探明不同岩性组合以及地层厚度、结构、岩性与岩溶发育的关系，以此调查统计岩溶分布数量与具体形态，完成不同岩溶岩组的划分。（3）明确地质构造部位、断裂等结构面、地层产状、褶皱形式与岩溶形态分布及发育强度存在的关系。（4）明确当地地貌发展史、相对高程、水文网、地貌部位与岩溶发育的关系，并针对性划分水平与垂向分带及微地貌类型。阐明岩溶强度差异性与发育特征。（5）明确岩溶出水点位置、类型、标高、季节动态以及与地面水体存在的关系，水环境、水质与污染、消水与涌水状况动力条件也需要充分阐明。（6）明确土层厚度、地表水和地下水动态、下伏基岩岩溶特征、人为因素与各类地面变形分布密度、形态规律及成因的关系，并针对性划分地面变形发育程度区段及具体类型[2]。

2.2岩溶地区场地勘察的方法

在具体的岩溶地区勘察中，常用方法包括物探、钻探两类，其中钻探可细分为超前钻和详勘，勘探点的深度与位置选择属于其中关键。一般岩土工程勘探要求需在岩溶地区场地勘察中得到严格遵循，对于地下水消失、地面塌陷等重点地段，则需要重点开展勘探并适当加密勘探点。对于可能影响场地地基稳定性的溶洞，勘探需至少穿越溶洞或深入完整基岩3～5m，这一勘探深度需基于建筑物规模与重要性适度加深。如勘探孔用于验证物探异常带，需基于钻入异常带以下适当深度合理布设勘探孔。在开展地球物理勘探时，岩溶场地勘探存在多种具体方法，如重力勘探、声波透视、高精度磁法、浅层地震、地质雷达、高密度多极电法勘探等，这类方法的针对性选用可有效提升勘探有效性，但场地的水文地质、地形、地质等具体条件需要在勘探方法选择中得到重点关注。在条件允许情况下，应尽量采用多种方法进行勘探与对比，岩溶地区场地勘察的精度和有效性可由此实现长足提升。

3、岩溶地区基础工程设计的步骤与原则

3.1设计步骤

岩溶地区基础工程设计较为复杂，因此以下几方面设计步骤必须得到重视：（1）需基于地质勘探明确溶洞与土洞的规模、分布、埋深、填充等情况，地下水位高低、地面积水可能性也需要得到重视。（2）对于高层建筑或大跨度建筑，由于单柱轴力较大，应做到一柱一钻孔，并在必要时应用地质雷达或加密钻孔，以此更好准确而详细的了解土洞、岩溶情况，针对性完成地基稳定性评价。（3）如地基稳定性较好，需首先考虑天然地基上浅基础可能性，并同时关注浅层土洞危害，基础厚度的针对性控制也需要得到重视，如单独基础的厚度应为基础宽度的3~4倍，条形基础应为6~7倍、片筏基础应为1~2倍，中低层缩性土层的基底应力影响范围也不应被忽视[3]。

3.2选型分析

如浅部土层无法满足工程对地基的承载力要求，或存在相邻柱轴力相差较大、柱间的差异沉降控制不当、建筑物较不规则等情况，必须尽量利用基岩上具备一定厚度和强度的持力层，并考虑选用支承于其上的小桩基础。建筑物与地质条件的基本情况需得到重视，并针对性选用旋挖桩、小直径钻孔桩、夯扩桩、预制方桩、预应力管桩等桩型，桩筏基础与刚性桩复合地基的合理应用同样不容忽视。在小直径桩的支持下，工程地基基础的承载力需要可得到更好满足，建筑物的沉降也能够得到有效控制，基础工程在这种情况下无需触动溶洞发育、竖硬而又起伏不平的基岩。

如基岩上不存在合适的持力层，且建筑物属于中高层建筑时，为应对其较大的荷载，需针对性选用支持于基岩的桩基础。一般情况下，如建筑层数在18层以下，可采用预制方桩或静压预应力管桩，并适当降低设计单桩承载力取值，并适当提高预制方桩的配筋率和混凝土强度等级，或采用厚壁基桩。考虑到这类设计的断桩率较高，因此必须设法将断桩率控制在10%以内；夯扩桩较为适用于层数在12层以下的建筑工程；对于柱轴力较大或层数在20层以上的建筑工程，如地下水位低、地质条件允许、具备干作业条件，可采用人工挖孔桩设计，否则可选用钻冲孔混凝土灌注桩。值得注意的是，虽然钻冲孔混凝土灌注桩存在造价较高、工期较长、施工困难等不足，但其能够较好满足设计承载力要求的特定必须得到重视。

3.3设计要点

为保证岩溶地区基础工程质量，本文以人工挖孔灌注桩为例，深入探讨具体的设计要点：（1）材料与构造要求。在人工挖孔灌注桩的设计中，需保证桩基孔径最小为0.8m，一般情况下孔深不应超过40m，桩身混凝土强度等级最低应为C15，水下灌注混凝土强度等级最低应为C20。需基于计算确定配筋量，并保证护壁厚度最小为100mm，桩身混凝土强度等级需高于护壁混凝土强度，如工程采用多节护壁，需采用钢筋拉结上下节护壁。（2）岩溶地区的针对性设计。在岩溶地区，人工挖孔灌注桩的合计需遵循因地制宜原则，对于置于溶洞裂隙之上的工程，需采用跨盖、嵌塞、镶补等方法处理洞口较小的洞隙，采用梁、板、拱等结构跨越的方式处理洞口较大的洞隙，可靠性的支撑面提供需得到重视，并合理应用浆砌块石等堵塞措施。如洞隙规模较大，处理可采用调整柱距或洞底支撑等方法，由此即可保证人工挖孔灌注桩较好应用于岩溶地区。

结论：综上所述，岩溶地区基础工程勘察与设计需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的场地勘察目的、岩溶地区场地勘察的方法、设计步骤、选型分析、设计要点等内容，则提供了可行性较高的岩溶地区基础工程勘察与设计路径。为进一步提升勘察与设计水平，岩溶地区特点必须在勘察与设计工作中得到更为直观体现，各类技术的针对性应用也需要得到重视。

参考文献：

[1]李文建.武九客专岩溶地区抗滑挖孔桩施工技术探讨[J].建筑机械,2018(01):89-92+96.

[2]徐洪成.浅谈岩溶地质条件下人工挖孔护壁灌注桩的施工技术[J].四川水泥,2015(12):293-294.

[3]李修虎.桥梁桩基在岩溶地区的施工技术探究[D].安徽理工大学,2014.