浅析体育场工程中不同地基的处理

浅析体育场工程中不同地基的处理

施彩霞

施彩霞

镇江建科工程监理有限公司212000

摘要：—体育场工程地基基础存在溶洞、软土地基、表面即岩面的情况，对地基承载力影响较大，在施工基础前，需要对地基进行处理。

关键词：—地基基础；溶洞；软土地基；换填；爆破

一、工程概况

体育场工程为镇江体育会展中心群体建筑之一。工程建筑面积54924m2，建筑总高度52.905m；框架结构，结构层数一~五层不等；建筑基底面积43017m2。整个体育场分为4区：环形看台为Ⅰ区（Ⅰ区按方位分为Ⅰ区西、Ⅰ区东、Ⅰ区北、Ⅰ区南4个看台区域），北侧平台及楼梯为Ⅱ区，西侧平台及楼梯为Ⅲ区，东侧平台为Ⅳ区。其中Ⅰ区结构单元为超长结构，长向长度170~225m之间。工程±0.00m相当于绝对高程20.800m。

体育场工程分区平面布置图

二、工程特殊的地质条件和基础形式：

（一）、工程总体地形条件：

工程原地形较为复杂，南部为石山林，中部为土山体，北部地势较低，是与周边道路相接的自然杂填土地面。体育场工程是在整个山体挖完、场地平整至绝对标高21米后进行地基基础施工。根据工勘报告，体育场整个北看台、西看台北部三分之一、西部二分之一、东看台北部三分之一区域以8#、9#泥岩和泥灰岩为主要持力层，西看台东南部、东看台南部、南看台为11#灰岩作为持力层。其中8#岩层为软岩，9#为较硬岩，11#为硬岩层。岩面位于地质土层埋深高低不一，西北部岩面位于地表下9～20米不等，东、西看台南部及南看台部分区域地表即岩面。

（二）、本工程的基础形式和持力层要求：

本工程原设计基础形式为：独立桩基承台、多桩基承台、无桩独立承台和少量筏板基础。各承台之间由基础梁连接。其中：①为单桩或多桩桩基承台基础工程量最大，占整个基础工程量的70%。②无桩独立承台和筏板基础占基础工程量的30%。

本工程独立基础要求设置在完整岩面或固结的5#粘土层（Ⅱ、Ⅲ区），桩基要求持力层设置在8#、9#、11#泥岩、泥灰岩或灰岩的中风化岩层，桩端入完整岩面至少1倍直径（桩径分别为1000，1200，1400直径）。

（三）、本工程复杂的地质条件：

在基础土方开挖过程中，发现本工程地质情况较为复杂，部分为地质勘探报告未能反映的几个特殊地质情况需要进行重点处理：

①灰岩区域存在溶洞和裂隙，据地勘报告统计，约有174个大小溶洞分布于灰岩区域。其中最大的两个溶洞位于南看台山体边缘，深度分别达7.6米和11.6米。较小的溶洞约30～40mm直径，深度几十厘米到三米不等，基本不惯通，其中深度小于1.5米的溶洞占总溶洞量的80%；

②灰岩区域的裂隙发育明显，岩层发生过翻转，岩面直立，且分布很不均匀，不少区域的裂隙中存在软泥或软泥土夹碎石，有的无桩基坑是一半是岩面，一半是松软泥土；

③东看台东南部原为采石场宕口，后回填了约4米多深的建筑垃圾和软土至目前地表标高；

④南看台的北部从地表以下为5～6米深的垃圾土和软土才至设计要求的岩面持力层。

⑤南部山体挖完后，表面即为11#硬质灰岩，所以南看台、西看台和东看台南部部分区域无论桩基还是独立基础表面都要破岩。

因此，上述这些软弱土区域、溶洞区域、表面即岩面的特殊地质情况给本工程基础施工带来较大的麻烦，也是本工程基础施工时需要特别重视和预先进行处理的关键部位。

本工程地基处理方案：

对于本工程的上述不利的地质条件，项目部极为重视，经过现场多次补充勘察，聘请有经验的专家多次论证，分析地质勘探报告和结合现场复杂的实际地质情况，最终确认了如下地基处理方式：

（一）溶洞区域：

1、无桩独立承台：对于地质勘探报告中反映的，无桩独立基础下深度在3倍基础宽度以内的地基内存在溶洞的。由施工单位先进行探孔，根据取出的芯样，确定溶洞内存在的充填物为土层后，逐根进行压密注浆进行地基加固。

2、桩基础承台：对于灰岩区域的独立承台进行一桩一孔补勘，补勘深度大于原设计桩长5D，对于桩尖端部深度3D（D为桩基直径）的持力层的灰岩内有溶洞区域的桩基：优先采用人工挖孔桩工艺，且桩尖必须穿过溶洞嵌入完整岩面不少于2D，保证端部以下3D内没有溶洞。对于没有溶洞的区域，按原设计要求采用冲击成孔桩施工工艺，桩长不变。

3、大型溶洞：对于南看台7.6米、11.6米大型溶洞，经补勘探明表明，该两个溶洞相连，范围仅在基础与山体之间8米，未纵横延伸至山体以内，且溶洞表面在挖山时已经被剥离，溶洞内有三分之一深度的填充土层，有部分积水但无腐蚀性。讨论最终决定：对溶洞表面进行全部剥离，抽干溶洞内积水，对基础底面4米以下范围采用石块和泥土拌合，分层碾压，层层压实至地基基础以下4米。4米以上至基础采用毛石砼浇筑至基础底部。

（二）软土区域

1、浅层地基换填：对于东、西看台独立基础底标高下60cm以内，开挖中存在的未到完整岩面需要深挖的软土区域、泥土和碎岩混杂区域、裂隙发育严重区域、或岩面成强风化区域，需要进行换填的地基，要求将所有松软土层、破碎风化岩清理完毕，在进行C15素砼垫层施工时，一次完成换填和垫层浇筑工作。

2、深层地基换填：对于东看台东南部的原采石场宕口，由于原来回填的全部都是建筑垃圾大块碎石和松散杂填土；南看台西北部和东北部存在软弱杂填土区域，根据确认的处理方案，需要将垃圾和软土全部挖出，用含量不大于30%的毛石C15砼分层浇筑换填至设计要求标高。

（三）表面即岩面区域

1、体育场的西看台西南端、东看台中部，大部分桩基设置于灰岩中，这些有溶洞的桩基本采用人工挖孔桩成孔，在成孔过程中，普通的风镐已经无法掘进，必须采取爆破成孔的方法。

2、体育场东看台东南部、西看台中部及部分南看台，设计要求采用独立基础，由于表面即岩，岩面为中风化灰岩，较硬，无法设置基础。必须进行爆破处理。

3、在桩基的承台开挖过程中，由于均为嵌岩桩，桩身砼与基岩结合牢固，普通开挖难度大，也容易破坏桩身，更有可能会引起断桩。对这部分承台，采取预裂爆破，防止扰动桩身。

三、地基基础处理质量控制重点

1、溶洞区域的地基处理：

①独立基础下溶洞的压密注浆：在材料进场后进行材料的第三方检验，（如42.5水泥和水玻璃）；检查压密注浆的材料配比是否符合设计要求（水玻璃掺量为水泥的3%）；检查注浆孔钻进进尺、掉钻情况、取芯及溶洞填充物情况，确定溶洞的大小和初步计算注浆量；在钻孔和注浆过程中进行全程跟踪，检查注浆压力、提升速度、实际注浆量及场地和洞口的冒浆等，对于浆面下降孔洞在浆体初凝后进行二次补浆。做好详细记录。土方开挖后，对压密注浆后的地基进行载荷板压力试验，达到设计要求的承载力要求。

②桩基内的溶洞：人工挖孔桩过程中，对于较小的溶洞（直径400或深度小于500），在护壁施工过程中直接用护壁砼将其填实。对于较大的溶洞（直接或深度大于500），在护壁施工前，在护壁外圈，采用水泥砖和砂浆砌筑，封堵溶洞。在墙体达到75%强度后，再进行护壁钢筋砼施工，最后进行桩身砼施工。控制重点是封堵墙体和护壁强度的增长必须达到75%，否则容易造成桩身砼向溶洞一侧坍塌，造成断桩。

③对于南看台7.6米、11.6米大型溶洞处理：控制重点是：4米以下的石块必须选择直径在50cm以下的完整块石，不得是片石和风化石；与泥土的拌合必须均匀，泥土要掺加一定的水分，能够与块石有效粘结；分层碾压厚度不得大于60cm一层；分层碾压的密实度要保证。4米以上至基础以下的毛石砼必须保证石块与砼的配比，石块的周边与砼充分融合，必须用振捣棒分层振捣密实。

2、软土区域的换填：

①对于浅层换填地基（60cm以内），要求在地基软土处理完毕，清扫完浮土和碎渣后，经验槽合格后，原槽进行C15素砼换填和垫层的浇筑。在浇筑过程中，控制好基础垫层的顶部标高和基坑的截面尺寸。

②对于深基坑毛石砼换填区域。必须先挖出基坑软土和垃圾，抽排干基坑积水，将基坑内烂泥清理干净，露出原状岩面，经初验合格后，请工勘单位专业工程师来现场验槽，认为合格后进行现场测量，计算毛石砼的总体用量。再根据毛石砼的设计要求配比，初步确定毛石和素砼的用量后，进行现场毛石备料。对于石料，要求挑选粒径在30～50CM以内，不得为风化石、片石，石料中不得含有烂泥和石屑等杂质。选取的石料堆放在基坑周边，在砼浇筑中，根据砼浇筑量，进行石料的配用，采用多台挖机抛料并翻匀，保证石料周边完全被砼包裹。边浇筑边振捣，边碾压压实，逐层施工至设计标高。整个浇筑过程中，需要保证石料和砼的配比用量均衡。最后做好砼的养护工作。

5、表面即岩面区域的爆破：

对于本工程桩身入岩，独立承台入岩及有桩承台的开挖均需要进行爆破。

以上爆破必须选择具有专业施工资质的队伍。爆破施工作业人员必须经公安部门培训、考核合格，并持有公安机关颁发的安全作业证。炸药根据岩面的软硬情况选择，对于8#、9#岩面选择低密度的乳化炸药，对于11#硬质岩面选用密度较高的乳化炸药。炸药数量和孔眼深度需要根据爆破区域大小和深度，岩面完整情况，进行计算。施工中需要做好钻孔、装药、堵塞、起爆网络连的检查工作，及时疏散孔底及地面人员到安全距离（150米）以外，做好爆破区域的安全警戒。

开挖时控制好基坑底标高和承台或筏板周边尺寸，将坑底浮渣和泥土清理干净，对于预裂爆破的有桩承台，每根桩必须进行桩身完整性的检测。。

四、处理结果：

体育场工程施工完毕已经四年，从基础出±0.00开始，业主方委托有资质的检测单位及时设置沉降观测点进行结构的沉降观测，根据检测中心提供的报告，整个体育场工程共设置42个沉降点，从2011年7月～2013年9月，共进行21次沉降观测，累计沉降量在5.69mm～19.49mm之间，平均累计沉降量为12.51mm。最大累计沉降量为：西看台W7#点，沉降量为19.49mm，最小沉降量为南看台S-6#点，沉降量为：5.69mm，最大沉降差为：13.8mm，其余点沉降在7～18mm之间。通过近期对业主方的回访和现场观察，工程近年未发现明显的沉降问题。说明工程沉降趋于稳定。

以上结果表明，本工程的地基处理方案技术可行，经济较为合理，有效的保证了结构安全。

参考文献：

[1]镇江市勘察测绘研究院《镇江体育会展中心体育场工程地质勘探报告》(详勘).

[2]神龙772：《预裂爆破施工作业方法》百度文库2013.3.20

[3]《土方与爆破工程施工及验收规范》（GB50201-2012）。

作者简介：施彩霞（1967.1-），女（汉族），江苏省镇江建科工程管理有限公司，职称：高级工程师，研究方向：工程施工技术与现场管理。