滨江岩溶地区的基础设计方法

柏竞

【摘要】广州滨江地区长伴随岩溶的发育，特别是灰岩地区，发育强烈。本工程溶洞的见洞率90%以上，针对不同的地质情况，采取同的基础处理方法。本工程整体的溶洞见洞率43%，局部超前钻揭露的溶洞见洞率90%以上，针对此种情况，提出了不同基础处理方法。地质情况：从上到下，主要的土层有10～15的杂填土、3～5米的砾石层以及10～15的粘土层灰岩层（岩溶强发育）。本文主要采用灌注桩，处理方案有2个，一是钢套筒跟进穿越溶洞法，二是对于临近河流的楼栋，溶洞见洞率达到90%以上的楼栋，先采用地基加固（注浆法，高压旋喷法），然后采用摩擦桩加筏板的基础形式。

【关键词】岩溶地区;灌注桩;基础形式

广州滨江地区伴随着岩溶的发育，属于碳酸盐溶洞，不仅是重要的组成部分之一，还形成了当地重要的旅游风景区。浅层岩溶洞穴充填物较多，深层岩溶充填物较少，通常为流动塑性至软塑性的填充材料处于完全填充，半填充或非填充状态，岩溶洞穴容易在构造破裂和地下水活跃的部分发展。地下水多产，甚至存在地下河道和通道，岩石表面起伏并且岩石露头在较大的高度上，呈现出没有连续性或规律性的特征，表层岩层通常会破裂。以上这些都严重影响了桩基的类型，施工质量和桩基安全[1]。

1、岩溶地区桩基的工程特性

在广东省滨江地区，桩基操作过程存在很大困难，并且可能会出现严重的隐藏质量问题。一些常见的问题如下：在打孔（钻孔）桩操作过程中，可能会发生漏浆、漏水、钻孔塌陷、钻头卡死、钻头埋入、钻头掉落，钻孔倾斜的情况。一个坐垫帽的桩长差异很大，从几米到十多米不等质调查中的岩石表面深度与钻孔（打孔）桩或人工开挖桩的深度不一致，超长的桩可能会出来，同时人工开挖桩时可能会发生注水、倒砂、掉入土洞的情况[2]。

目前在岩溶地区，桩基的类型主要是人工开挖桩、钻孔灌注桩、冲孔灌注桩等方式。从承载特性来看，嵌岩端承桩是最常见的类型，并且相对安全。在成功降低地下水的条件下，人工开挖桩是最经济的一种，而与冲孔桩相关的钻探是最安全，最可靠的方法。

手动开挖桩：由于易于确定支护路线并控制底部的沉降物料，可以很容易地进行桩端扩大以增加单桩的承载能力，施工时间短，成本低，因此广泛使用手动挖桩。但是，在操作上仍然存在一些困难，在富含孔隙水的冲积层中，可能会发生倾砂，如果涌土和注水，将有可能严重影响开挖和胸壁，其中的岩溶和压裂水很容易造成洪水泛滥。处于流塑至软塑状态的硅藻土和砂土填充物会严重影响胸壁的稳定性和开挖安全性，由于地下水的流动性强，在混凝土填充过程中增加孔中的水量会导致水灰比变化或砂浆松动，从而可能引起桩体松动和隔离等问题。

钻孔灌注桩：这种桩具有操作快速、可采用反循环大口径法，不受地下水影响以及施工安全可靠等优点。但是在施工中仍然存在问题，在薄弱的层中（流动塑料中的软土层到包含大量地下水的软塑料），很容易发生孔塌陷、钻头卡住，甚至有可能会掉落，胸墙很难制造，混凝土很容易流失。

冲孔灌注桩：由于冲孔桩的冲击力大，渗透性强，不受地下水的影响，其长度和直径是柔性的。冲孔桩已在岩溶地区得到广泛应用，但在具体的实施过程中存在一定的困难。在薄弱的土壤层中，尤其是在岩溶地区，很难形成胸壁。冲动铲斗可能卡在溶液通道中，而且液斗和铲斗易于沿岩石表面倾斜。

2、岩溶地区桩基检测方法分析

岩溶地区的端承桩能否满足设计要求，主要取决于桩端下基岩的完整性，桩身混凝土的质量和桩端下的沉降材料，这些是灌注桩试验的关键[3]。（1）桩端下方的基岩完整性。施工前的一孔一桩预钻已经进行了先期测试，设计机构根据该报告确定了设计桩长。（2）桩身质量，由于桩端下的集成硬岩强度大于桩身混凝土的强度，因此只要满足桩身强度，就可以满足工程桩的安全性。（3）在桩端下方沉降物料。如果沉降的材料太厚，则不能保证工程桩的安全性。

3、测试桩身完整性

当前，桩完整性的测试方法是低应变，高应变，声波传输方法。本文就岩溶地区的摩擦桩而言，通过三种测试方法的比较，声波传输方法具有更多的优势[4]。

（1）声波传播方法可以直接判断实际桩长是否达到设计长度，通过测量桩顶高度和实际桩长可以判断桩端是否达到预定深度。尽管低应变和高应变也可以根据间接方法获得真实的桩长，但它们都有误差。例如，根据假定的波速和混凝土的传输时间来计算工程桩长，假定实际桩长已知，则反算混凝土波速。

（2）声波传输法可以逐点测试桩身混凝土的质量，而低应变和高应变根本无法做到。声波传输方法可以准确地定位桩身混凝土的断层（例如断裂，土质混合），也就是說，低应变和高应变方法可以定性地判断桩身混凝土质量，而声波传输方法可以定量地判断。特别是对于可能发生混土，打桩等现象的打孔灌注桩，声波传输法是判断其是否满足设计要求的最佳方法。

（3）声波传输法可用于测试桩身质量和桩端下方的沉降物质。就打孔灌注桩而言，桩端下方的沉降材料是最常见的问题。如果沉降的材料太厚，则在浇注混凝土时，一方面桩端位于软基上，另一方面，沉降的材料会与混凝土混合，这会导致桩端混凝土的质量变差。另外，在岩溶地区冲孔灌注桩的底部经常存在半岩石现象。一侧的碎石较弱或土壤与混凝土的掺混会导致桩端混凝土的质量下降。

4、滨江岩溶地区的地基处理方法

针对于广东省滨江岩溶地区的地质特点，本文采用灌注桩，处理方式有两个。一是直接采用钢套筒跟进穿越溶洞法。另一种方法是先采用地基加固，利用注浆设备，使水泥浆液或其他的混合浆液注入岩体中的裂缝中，从而使之形成一个完整的整体。同时注浆法加固了原本不稳固的地基，阻碍了地下水通道，方法简单且成本低。进而采用摩擦桩加筏板的方式，桩径较小，约为600mm左右，可以形成质量良好、刚度性以及整体性优良的块体基础;桩筏整体性好，刚度大，调整不均匀沉降能力强，同时筏板下桩均匀布置，容错率高，即使个别桩因为临空面或其他原因导致承载力不足，周围其他桩可以分担其部分荷载。

结语：

滨江岩溶地区的溶洞的见洞率90%以上，端承桩能否满足设计要求，主要取决于桩端下方的基岩完整性，桩身的质量以及桩端下方的沉降物，这是岩溶地区嵌岩端承桩试验的重点。

参考文献：

[1]吴满，李锐枫，朱海春.广东省岩溶区桥梁桩基设计[J].交通世界（建养机械），2018，000（011）：94-95.

[2]杨剑荣.岩溶地区基础设计及施工探讨[J].冶金丛刊，2019，004（010）：192-193.