摘要:岩溶地基存在土洞、溶洞、溶沟发育,岩面起伏大、地下水分布不定等特点,使得岩溶地区上采用地基处理在设计上存在许多难点。本文分析探讨了地基土层厚度与地基处理方法的选择、增强体桩端位置和沉降验算、刚性桩地基处理软弱下卧层的验算等几个岩溶地区地基处理设计问题。为在复杂岩溶地基处理设计提供了参考。
关键词:岩溶地区;地基处理设计
引言
岩溶地貌在广西分布比较广,部分地区为岩溶强发育地区,石灰岩面埋深起伏变化大,遇洞率高,岩溶发育强烈,常出现溶洞溶沟、岩溶裂隙、鹰嘴岩、半边岩等复杂情况,石灰岩面上覆土层往往上硬下软,越接近岩面土层压缩性越高,在岩面存在一层软弱土层,在地下水急剧变化下软弱土层容易受潜蚀迁移作用形成土洞,造成地面塌陷等地质灾害,对地基的稳定性危害巨大。在上覆土层较厚完整岩面较深的岩溶地区,采用传统桩基础往往遇到成桩困难,桩身质量较差,桩承载力检测困难等问题。而采用地基处理技术,对上覆土层进行处理,使土层满足上部建筑对地基承载力和沉降变形的要求,再通过设置整体性较好的基础,为岩溶地区建筑地基基础设计提供了另一套解决方案。而在地基处理设计的过程中有以下几个问题需要注意。
一、地基土层厚度与地基处理方法
在岩溶地区做地基基础设计,首先要对拟建建筑物场址的工程地质情况勘察探明。除了查明溶洞、土洞的分布、规模、埋深外,应留意溶洞的填充情况、填充物的性状、地下水的特征、地下水位的高低、与外部水源的水力联系、地面积水的可能性等。当场地内无土洞发育,无较大的下伏无填充的溶洞时,可采用地基处理对岩面上覆土层进行处理。岩面上覆土层厚度小于5米,对多层建筑和墙柱底内力较小时,可采用水泥土搅拌桩、旋喷桩或土体注浆方式进行地基处理;对高层建筑或柱底内力较大时,还是采用桩基础或超挖至岩面采用天然地基基础更为适合。岩面上覆土层厚度大于5米时,可采用设置水泥粉煤灰碎石桩等刚性桩增强体的地基处理方式。
二、增强体桩端位置和沉降验算
对于岩面起伏大、溶洞埋藏深的地区,采用刚性增强体复合地基,桩太短桩端下卧土层承载力小,压缩性高,地基不够安全,桩太长则不经济,桩长桩端的选择是地基处理的关键。当采用刚性桩地基处理时,刚性桩增强体无法穿越石灰岩,桩端置于岩面存在溶洞坍塌的风险。因此应加强施工勘察,对下伏溶洞的情况探明。当下伏溶洞顶板较厚,无溶洞坍塌可能时,可将增强体桩端设于岩面;土层太厚,施工工艺导致增强体桩长无法到达岩面时,可将增强体桩端设于土层中,但应进行软弱下卧层和沉降验算。当岩面起伏很大,同一结构单元地基处理会出现长短桩,桩端是否置于岩面对复合地基的承载力和沉降验算影响大。此时可根据桩端遇岩和不遇岩两种不同土层分布情况分别在场地内处选择试验点,布桩施工,在施工结束28天后,采用低应变动力试验检测桩身完整性,然后再进行复合地基静载荷试验和单桩静载荷试验,得出刚性桩桩端持力层深浅不同的两种情况地基变形值和承载力值后,以试验结果做为设计依据,重新调整刚性桩布置、置换率和褥垫层厚度,以此控制沉降量、整体倾斜和承载力满足规范要求。
三、刚性桩地基处理软弱下卧层的验算
建筑地基处理技术规范[1]对于复合地基给出没有明确的计算方法,而复合地基与天然地基是有区别的,特别是设置增强体的地基处理。因此在对刚性桩增强体地基处理软弱下卧层验算采用天然地基软弱下卧层验算公式验算是不合理。当对复合地基承载力要求较高时,通常采用刚性桩复合地基,由水泥粉煤灰碎石桩、素混凝土桩等刚度相对较大的作为土体增强体和桩间土共同提供承载力。这类桩加固天然地基的原理是通过褥垫层的作用下调节桩土应力比,增强体桩作用明显。对土层较厚,增强体桩施工长度有限,桩端无法达到岩面,而由于岩溶地质的特性,土层上硬下软,刚性桩复合地基软弱下卧层计算应力传递图1所示。可看出基础底的附加应力传递到地基中包含了两个部分,一是刚性桩和桩间土形成的等效基础体与土通过摩擦力向四周传递附加应力,二是在等效基础体底面剩余的附加压力再进行二次向下传递。对于增强体桩端面以上为已处理地基,以下为天然地基,已处理复合地基承载力已满足要求,而天然地基承载力承载力较低,当3层土承载力小于1/3复合地基承载力时,桩端断面(验算面一)应进行软弱下卧层验算。当桩端下卧土层4载力小于1/3复合地基承载力时,该层顶面(验算面二)也应进行软弱下卧层验算。
图1 刚性桩地基处理软弱下卧层计算应力传递图
参考建筑桩基技术规范[2]对群桩基础软弱下卧层的计算公式,可得:
四、结束语
从以上几个问题的分析可总结岩溶地区地基处理应注意几个问题:。
1、注重岩土勘察,把握拟建建筑物场址的工程地质情况是基础选型和地基处理设计的必要前提。对于单柱轴力较大的大跨度建筑或高层建筑,应一柱一钻孔,必要时加密钻孔,力争尽可能详细、准确地了解岩溶、土洞的现状,并对其影响及发展趋势作出判断,由此判断采用地基处理与否和确定基础选型。
2、由于基岩面的高低起伏,使得地基压缩层的厚薄变化较大,当采用刚性桩地基处理时应根据场地条件合理设置桩端位置,桩长短不一时,可通过试桩结果调整沉降验算对控制建筑物差异沉降进行控制,必要时采用整体刚度较好的条形基础和筏板基础。
3、刚性桩地基处理桩端未到达岩面时,应对其软弱下卧层进行验算。
参考文献:
[1]建筑地基处理技术规范(JGJ79-2012)北京:中国建筑工业出版社,2012.
[2]建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)北京:中国建筑工业出版社,2008.
论文作者:杨湘航
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/6
标签:地基论文; 岩溶论文; 土层论文; 刚性论文; 溶洞论文; 软弱论文; 承载力论文; 《基层建设》2019年第27期论文;