岩溶地区桩基础设计中几个问题的探讨

岩溶地区桩基础设计中几个问题的探讨　Ｄｉｓｃｕｓｓ　Ｓｅｖｅｒａｌ　Ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　Ｐｉｌｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｋａｒｓｔ　Ｒｅｇｉｏｎ　■刘翔　Ｌｉｕ　Ｘｉａｎｇ　【摘　要】本文根据岩溶地区的地质特点，以广东省云浮市　某住宅工程为实例，对岩溶地区桩基础设计应该注意的问　问题进行探讨。　二、桩基础设计　板的安全性。　３．最小桩长取值　《全国民用建筑工程设计技术措施》（地基与基　础）附录Ｈ中，Ｈ．０．１．５提出，人工挖孔桩的桩长　题进行了探讨，并就设计中的常见单桩承载力、最小桩长　等问题提出了解决办法，对于同类Ｔ程：　有借祷意义　桩基础设计范闭一般持力层的选取、单桩承载　力的汁算、桩长、桩型的选择等。本　ｆ　狸中由于持　力层为灰岩，岩芯强度大，因此桩型采用穿透性比　较好的冲孔灌注桩，持力层为微风化石荻岩。　现有的勘察技术无法查清楚地下所有溶洞分　走向、发育情况等，因此避免不了町能会有部　小于６　ｎｌ时应按墩基础设汁。湖北省《建筑地基基　础技术规范》１１．５．Ｉ规定．埋深大于３　ｍ，直径不　小于８００　ｍｍ、且埋深　墩身直径的比小于６或埋深　【关键词】岩溶地　桩璀础没汁　ＩＡｂｓｔｒａｃｔＩ　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｂａｓｅｓ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｔ　ｔｈｅ　ｋａｌ￣ｔ　ｒｅｇｉｏｎ　ａｎｔｉ　ｔａｋｅｓ　ａ　ｈｏｕｓｉｎｇ　ｐｒｑｊｅｃｔ　ｉｎ　Ｙｕｎｆｕ　ｃｉｔｙ　ｏｆ　Ｇｕａｎｇｄｏｎｇ　ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ　ｔｏ　ｄｉｓｃｕｓｓ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｆ　ｐｉｌｅ　ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ｉｎ　ｋａｒｓｔ　ｒｅｇｉｏｎ　ｔｏ　ｗｈｉｃｈ　ｓｈｏｕｌｄ　ｐａｙ　ａｔｔｅｎｔｉｏｎ，ａｎｄ　ｐｕｔ　ｔｂｒｗａｒｄ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　１２０１１１１１１０１１　ｓｉｎｇｌｅ　ｐｉｌｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ，ｔｈｅ　ｎｌｉｎｉｌｌｌｔｎｒｌ　ｐｉｌｅ　ｌｅｎｇｔｈ　ａｎｄ　ｏｔｈｅｒ　ＣＯ－　、与扩底商径的比小于４的独立刚性基础，可以按墩　基础进行设计。墩身的有效长度不宜超过５ｍ。当超　过限制时应按挖孔桩设计和检验。ｆ　。东省《建筑地　基基础设计规范》表１０．２．３－６注明：桩长径比１／ｄ　分桩落于溶洞顶板之上。有的　［程师为了提高安全　瞍，会将岩芯强度、计算得到单桩承载力等进行折　减。如果将本工程巾原本ＤＳＯ０桩修改为Ｉ）１　０００的桩，　每根桩身混凝土用量将增加５６％，会对．【：程的经济　性产生较大影响。以下主要讨论这两种折减的合理　性以及岩石地摹下是桩长的选取。　１．岩芯强度　≤３，桩长小于４ｍ者取较低值。相当于取消了最小　桩长的限制，只是桩　小ｆ－４　ｍ时对桩底的＝ｆ：层承　载力进行了部分折减，桩　大ｌｆ　ｄ　ｍ时司’按正常桩　基设计。　规范限制最小桩长主要是为了区别深、浅纂础。　ｌｌｌｎｌｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｗｈｉｃｈ　ｐｒｏｖｉｄｅｓ　ｒｅｔ￣ｒｅｎｃｅ　ｓｉ—　ｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｑｊｅｃｔｓ　实验室取得岩芯单轴抗压强发数据ｌ｝、Ｊ，岩芯是　Ｋｅｙｗｏｒｄｓｌ　ｋａｒｓｔ　ｒｅｇｉｏｎ．ｐｉｌｅ　ｌｂｕｎｄａｔｉｏｎ　ｄｅｓｉｇｎ　处ｒ单向受压状态：且裂隙的走向也直接影响了岩　芯的强度。裂隙较为发育的、或走向接近４５度角的　梅耶霍夫指出施工方法的差别对基础的承载力有重　要的影响。浅基础采用敞开开挖基坑的方法，浇筑　基础后再回填侧面的｛：，因此不能考虑侧向上体对　基础摩阻力。而深基础是通过在成型的孔洞中直接　前言　芯ｕｒ能其抗压强度会很低。但在本　鼙　，考虑　到岩面的倾斜桩端会进入岩层０．５　ｍ以』　，桩　岩　可以有效地约束桩底裂隙的发展，ｆ＿ｊ．岩芯处于三　由ｊ　建筑用地的同益紧缺，越来越多的建筑物　兴建ｊ　岩溶场地内。同时　内建筑物跨度及高度也　随着科技与技术的进步日益增大，对岩溶地区基础　浇筑混凝土的施工方法使桩周与其侧面的士体直接　接触，侧而土层的约ｌ求作用＝ｌｌ乍常明显，因此深基础　侧面　：层可传递剪应力。　根据梅耶霍夫的理沦，在达到极限状态时会形　成朝１　Ｉ－图１的梨形破坏面。形成梨形破坏面所必需　向受力状态。有研究表明地面１５ｍ以１＝＿＿的岩体所能　承受的压力一般为饱和湿度下单轴抗压强度度的　１．５～２．０倍。因此岩芯抗压强度可直接取４２．３　ＭＰｎ，　不再进行折减。　的殴计也提出ｒ更为严格的要求。但闲内外关于岩　溶地　嵌岩桩的设计规范始终没有明确的要求与标　准，众多结构ｆ：程师也对岩溶地区桩赫础的设计众　蜕纷纭。　一２．单桩承载力折减　的深度为深慕础的最小坶深，丧１列出依据梅耶霍　夫理沦Ｈ算得出的最小的Ｄ／Ｂ（埋置深度／基础宽　度）　、工程概况　工程师对于单承载　的折减主要是考虑成桩质　最以及溶洞的本身稳定性的影响。　本Ⅲｌ　程岩芯强度远高于Ｃ３５的桩身混凝上强　云浮某高层住宅项闷由７桥高约１００　ｍ塔楼组　成，两层地下室。地质情况由上至Ｆ分别为第四系　填Ｉ　层（Ｑ　）、冲积层（Ｑ　）、坡积层（Ｑ　）及微　化　度。因此本工程单桩承载力由桩身强度控制。《建筑　桩基技术规范》（ＪＧ　１９４—２００８）采用公式Ⅳ≥　Ａ；　＋Ｏ．９　’Ａ　’来计算桩身强度。其小　桩顼量而进行折减。　其次，由于建筑物的拄底力为确定僦．基础不　论是设置单桩或是两桩．不论是采用Ｄ８００还是　Ｄ１　０００的桩，传递到溶洞顶板的力始终为建筑物的　柱底力，没有改变溶洞顶板的受力状态、分布等，　因此，改变桩径降低承载力并不能有效增加浴洞顶　表１内摩擦角　相对最小埋置深度的关系　矧ｌ基础的破坏形Ｊ　（｜Ｉ浅肇础：ｂ深基础）　灰岩（Ｃ）；微风化灰岩岩丽埋深５～２５　ｍ不等；岩芯　抗ｎｉ强度由２４～７ｉ　ＭＰａ不等，标准｛Ｉ．【为４２．：３　ＭＰａ。　整体岩溶发育强烈，但具有不均匀性。　溶主要集　＿｝ｌ　两条岩溶强烈发＿商带ｌ　．两条　溶强烈发育带　以外岩溶零星发商。两条岩溶强烈发育带呈北尔向　展布，带内岩｛｝＝｝规模大、摹本连通。往两条岩溶强　烈发育带以外的区域，宽整慕岩顶而埋藏浅，持力　层、卜卧层完整。本　Ｉ＿＝　桩基设计＿牟女复杂，桩长差　就为　考虑成桩质量而引入的折减系数，无　弼外考虑成　别很夫，本文就本Ｊ：程，Ｉ　桩基础设计巾遇到的几个　Ｊ　Ｄ／Ｂ　Ｉ　０　７０７　．　Ｑ　３．４２　３Ｏ　８　５３　Ｊ　３　８Ｏ　Ｉ　！　４４．４　ｌ　５３　ｌ　由上表可知，毖础最小埋深与地瑟士二的内摩擦　『ｆ］关系非常密切，篦统地取为４ｍ或５ｍ并能反映不　段为屈服后的变形阶段：第阴阶段为桩底岩石破坏　阶段。　由图２可知岩石的破坏过程与形态并不同于土　体的剪切破坏、局部剪切破坏或者冲剪破坏。因此　对丁岩石类地基，我们不能用土类地基中的理论来　讨论最小桩长的限制。　图２第四阶段显示岩石地基的破坏形态往往为　桩底岩石破坏，与入岩深度＿芙系不大，仅‘ｊ岩芯抗　压强度有关。　（下转第１６６页）　２岩　ｈ　的破坏过程示意　同地壤土的差别，不尽合理。而且腑当注意的是此　处控制的埋深，并不是前述规范所控制的桩长。　前面对深、浅祭础的区别的讨论是基于士类地　壤的，Ｆ面分析　地琏Ｆ的情况。假定不考虑桩　周粘结力，对Ｊ：岩　地瑟．图２给出ｊ　岩石地基中　在受力过秤的破坏形态。第１阶段为线弹性变　形阶段：第二阶段为屈删　前塑性变形阶段；第三阶　１６０　使软土改变成具有较高强度的水泥土体，有效提高　士体的粘聚力、内摩擦角值和抗渗能力；其次，大　直径且变径的水泥土桩体，因与土层接触面积较大，　且允许偏差±３。。　试验分析可以看出：对于单位长度锚杆、单根钢绞　线，旋喷自带钢绞线锚杆极限抗拔力是传统锚杆极　５）原材料的控制：锚索母材及锁定所用锚具、　腰梁工字钢必须选用合格材料（有相关合格证以及　复检试验报告）：锚索钢铰线一次成型不得设接口接　长；按设计要求留足够的张拉锚固长度；钢铰线自　桩体与土层之间产生较大摩阻力，可确保支护结构　锚固力达到设计要求。通过锚锭板和添加的水泥外　加剂，可使水泥土体与钢绞线之间、水泥土体与原　土体之间能较快产生较高的黏结力，从而在软弱土　限承载力的１．５０倍，平均提高５０％。可以看出，无　论从极限承载力还是抵抗变形能力，旋喷自带钢绞　线锚杆性能明显高于传统锚杆，从提供单位力所消　耗的材料分析可知，承载力提高５０％，相当于材料　可节省５０％。从本次试验可看出，旋喷自带钢绞线　具有明显的经济效益。　综上所述，在锚索拉力试验满足的情况下，一　由段采用塑料软管进行封装并刷防腐材料，因一次　成型安放锚索时钢绞线应平行，避免钢绞线在孔内　弯转或者扭转。锚索张拉过程的控制：同常规锚索　体。　层中获得较高的锚固力。钢绞线施加预应力以后，　借助变径的水泥土桩体，使传递到土体中的应力值　大大降低，从而使软土的流变变形处于收敛状态，　改善了钢绞线体传递给软土体的受力条件，对被加　固土体的变形产生有效约束作用。　（３）施工控制要点　１）安装定位质量不仅影响成孔质量，同时还影　三、　常规锚索与旋喷锚索优缺点浅析　根据项目实际做了两组抗拔试验，具体对比数　据如下：　表１常规锚索及旋喷锚索受力分析比较　锚固　长度　（ｍ）　平均锚　固体直　径（［１ｉａｒ）　般在粘土层，较平整、开阔的场地，不论从进度、　工人操作水平、经济效益方面，可优先考虑选用常　规锚索；由于砂自身流动性大、承载力较差等特点，　优先考虑选用旋喷锚索施工。　四、结语　极限拉　拔力　（ＫＮ　响施工速度和人员安全。因此，钻机安装定位应按　照“正、平、稳、固”的要求，确保钻机受力后不　摇摆、不移位；开孔角度误差不超过ｌ。，开孔处　的水平和垂直向误差不大于５０　ｉｌｌｍ。　常规锚索　常规锚索　旋喷锚索　旋喷锚索　平均每　延米拉　拔力　（ＫＮ）　随着社会的飞速发展，高层建筑物在城市中会　ｌ９　１９　１４　ｌ４　１５０　１５０　ｌ５０～　５００　ｌ５Ｏ～　５００　４３１　４２６　４７３　４７６　２２．７　２２　４　３３８　．越来越紧凑，人们对地下空间的利用需求不断增强，　深基坑工程愈发普遍，在能够保证安全的前提下，　边坡支护锚索在设计上的选型显得尤为重要，常规　锚索适用于对周边建筑及地质没有影响的环境；周　边建筑较近、周边建筑基坑较深、周边地下环境交　复杂的深基坑，宜选用旋喷锚索，其设计不仅减少　２）扩大头的旋喷搅拌的进退次数比桩身增加２　次，以确保扩大头的直径。　３）插入前，应确保锚筋位于搅拌桩中心点，插　３４　从上表数据分析得出，旋喷自带钢绞线锚杆极　入过程中，应严格按照钻进角度缓慢、均衡地插入　锚筋体，确保锚筋不发生扭曲。　４）锚索成孔主要控制：所有的锚索位置、孔径、　孔身长度、高度一致。特别是因为外小内大孔的特　征对水压的要求、锚孔的倾斜度要求符合设计要求，　限抗拔力明显高于传统锚杆的极限抗拔力，将试验　锚杆极限抗拔力换算为单位长度、单根钢绞线所能　提供的抗拔力分析可看出，２根旋喷自带钢绞线锚　杆平均所能提供的抗拔力为３３．９　ｋＮ／ｍ／根；２根传　统锚杆所能提供的抗拔力为２２．５５ｋＮ／ｍ／根。从现场　了锚索锚固段的长度，而且设计基坑深度标高可以　在较深部位，对周边建筑基础的影响较小。　（作者单位：中铁建设集团有限公司西安分公司）　（上接第１６４页）　显，且施工工期较长，而深层搅拌加固法处理吹填　８０　８１．　卧管与真空管之间采用内缠钢丝软胶管连接，　连接的接头应严密。　加固施工后，上部较差的软弱地基形成理想的　土地基的效果是三种施工方法中最好的，但是工程　成本太高。第三种高真空击密法以施工工期短，处　［２］郭全元．吹填土真空预压工程实例分析［Ｊ］．铁道　勘察，２００６（３）：７５—７６．　［３］叶为民，唐益群，杨林德．强夯法加固饱和软土地　超固结层，可完全满足一般路基、堆场的承载力、　刚度使用要求。在真空排水作用下，形成新的降水　附加压力，对深层土有降水预压作用。　三、结语　理吹填土地基的效果好以及成本低廉的优点在黄河　三角洲地区得到广泛推广应用。高真空击密法融合　了强夯、真空预压以及塑料板排水固结等多种软土　加固方法的优点，为黄河三角洲地区类似吹填土地　基的加固处理提供了可借鉴之处。　参考文献　基效果研究［Ｊ］．岩土力学，１９９８，１９（３）：７２—７６．　［４］武亚军，张孟喜，徐士龙．高真空击密法吹填土地　基处理试验研究［Ｊ］．港工技术，２００７，２（１）：４４　４５．　［５］董庆祝，刘永和．深层搅拌加固法在吹填土层地　基处理中的应用［Ｊ］．港工技术，２０００，９（３）：６Ｏ一６１．　通过以上三种施工方法的分析比较可以看得出　来，虽然真空预压法的可以节约工程成本，施工成　本较其他两种低，但是处理吹填土地基的效果不明　［１］靳立国，逯建爵，刘锡印．浅谈曹妃甸新近吹填土　强夯、降水施工技术［Ｊ］．岩土工程界，２００７（４）：　（作者单位：山东新汇建设集团有限公司。东营　２５７０９１）　１６６