摘要：建筑工程的地基是基礎(chǔ)，更是保障工程質(zhì)量的關(guān)鍵所在，地基的穩(wěn)定性與工程的安全性和社會(huì)價(jià)值息息相關(guān)。在巖溶地區(qū)進(jìn)行巖土工程勘察是為了準(zhǔn)確獲得巖土體物理力學(xué)參數(shù)，以解決因巖土體工程地質(zhì)特征未徹底摸清而導(dǎo)致勘察數(shù)據(jù)失真的問題。通過對巖溶場地巖土體力學(xué)地質(zhì)特征進(jìn)行詳細(xì)分析，為設(shè)計(jì)方提供符合巖溶場地的準(zhǔn)確勘察數(shù)據(jù)，并提出符合巖溶場地的地基基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)，以期為類似巖溶地區(qū)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：巖土工程勘察巖溶地區(qū)力學(xué)特征基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)

中圖分類號：TU471

MechanicalCharacteristicsoftheRockandSoilMassandDesignofFoundationSchemesinKarstAreas

SHAONana

TheSecondEngineeringSurveyInstituteCo.，Ltd.，BureauofGeologyandMineralExplorationandDevelopmentinGuizhouProvince，Zunyi，GuizhouProvince，563000China

Abstract：Agroundbaseofaconstructionprojectisnotonlyafoundation，butalsothekeytoensuringthequalityoftheproject，andthestabilityofthegroundbaseiscloselyrelatedtothesafetyandsocialvalueoftheproject.Geotechnicalengineeringinvestigationsinkarstareasaretoaccuratelyobtainthephysicalandmechanicalparametersoftherockandsoilmass，soastosolvetheproblemofthedistortionofsurveydatacausedbytheincompleteunderstandingofthegeologicalcharacteristicsofrockandsoilengineering.Thisarticleprovidesadetailedanalysisofthemechanicalandgeologicalcharacteristicsoftherockandsoilmassinthekarstsite，whichprovidesaccuratesurveydatathatisinlinewiththekarstsiteforthedesignparty，andproposesafoundationdesignschemethatisinlinewiththekarstsite，inordertoprovidereferenceforsimilarkarstareas.

KeyWords：Geotechnicalengineeringinvestigation;Karstarea;Mechanicalcharacteristics;Foundationschemedesign

本文通過巖土工程勘察，查明場地巖土工程地質(zhì)條件，對巖溶地區(qū)巖土體力學(xué)特征進(jìn)行分析評價(jià)，為設(shè)計(jì)、施工提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料。根據(jù)巖土體力學(xué)特征及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，最終確定基礎(chǔ)型式、基礎(chǔ)埋深，確定持力層的強(qiáng)度和選擇合理的基礎(chǔ)施工方案。

1巖土體力學(xué)特征

根據(jù)鉆探揭露，場地地層為素填土層、第四系殘坡積層黏土及二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）白云質(zhì)灰?guī)r。分述如下。

1.1素填土層（Q4ml）

分布于場地部分地段，該層為近期平場時(shí)填筑形成的人工填土?；疑?、黃色及深灰色，由白云質(zhì)灰?guī)r碎塊夾黏土組成，碎石含量約50%～80%，粒徑多為10～80mm，少量粒徑大于200mm的塊石，塊石呈棱角狀，無序堆填，回填時(shí)間較短，未完成自重固結(jié)。場地內(nèi)平均厚度為0.68m[1]。

1.2第四系殘坡積層紅黏土（Q4dl+el）

該層土分布于場地部分地段，部分出露于地表，為黃色、可塑、中壓縮性，含少量碎石角礫。項(xiàng)目場地內(nèi)平均厚度為8.81m，空間分布變化較大，該土層系下伏白云質(zhì)灰?guī)r在長期風(fēng)化作用下形成的殘積物。具有一定力學(xué)強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：黏聚力C為31.35kPa、內(nèi)摩擦角Φk為11.13°，2WkPyevAbhS0boRgOS0bvQ==液限WL為57.18%，為原生紅黏土，場地內(nèi)紅黏土層為致密狀的，偶見裂隙，裂隙通常為豎向較發(fā)育，土中裂隙發(fā)育深度一般為2～4m。

1.3基巖（P2m）

二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m），巖性為薄至中厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r，場地內(nèi)分為強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化兩個(gè)單元，分述如下。

1.3.1強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r

顏色以灰黃色、灰白色為主，薄至中厚層狀，鉆探巖芯主要呈砂狀，局部夾少量碎塊狀。分布于中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r上覆，主要以物理風(fēng)化為主，節(jié)理裂隙發(fā)育，裂隙內(nèi)充填黏土，巖體破碎，巖芯大多呈塊狀。場地內(nèi)平均厚度1.38m，厚度變化較大。巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。

1.3.2中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r

巖性為深灰色白云質(zhì)灰?guī)r，薄～中厚層狀節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖芯呈柱狀，少量短柱狀。場地平均厚度6.26m，根據(jù)室內(nèi)測試成果資料，巖石軸抗壓強(qiáng)度測試值35.2～42.1MPa，標(biāo)準(zhǔn)值為34.67MPa，屬較硬巖；巖體內(nèi)節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級[2]。

2巖土體物理力學(xué)參數(shù)分析評價(jià)

2.1素填土層（Q4ml）

因場地內(nèi)素填土較薄，且為近期平場時(shí)回填，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，其素填土密實(shí)狀態(tài)為松散，素填土推薦參數(shù)為：重度γ=18kN/m3、內(nèi)聚力C=0kPa、內(nèi)摩擦角Φk=25°，在計(jì)算樁基承載力時(shí)應(yīng)考慮樁側(cè)負(fù)摩阻力的影響，負(fù)摩阻力系數(shù)建議取0.30。

2.2可塑紅黏土（Q4dl+el）

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)測試結(jié)果，黏聚力C為31.35kPa、內(nèi)摩擦角Φk為11.13°，γ=γm=17.8kN/m3，按照《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2011）第5.2.5條對可塑狀紅黏土層地基承載力特征值fak進(jìn)行計(jì)算得fa=162.76kPa。根據(jù)室內(nèi)成果試驗(yàn)，可塑狀紅黏土的平均含水比為0.77，據(jù)此按照《貴州省建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ52/T045—2018）表A.0.3查得紅黏土地基承載力特征值fa=178kPa。

按照計(jì)算結(jié)果結(jié)合紅黏土現(xiàn)場的實(shí)際狀態(tài)和本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合分析，結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，推薦可塑狀紅黏土承載力征值fak=160kPa，擋土墻基底摩擦系數(shù)0.20。

2.3中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r

根據(jù)室內(nèi)土工試驗(yàn)測試結(jié)果，白云質(zhì)灰?guī)r飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值frk=34.67MPa，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50007—2011）第5.2.6條對中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r地基承載力特征值計(jì)算得fa=3467kPa，擋土墻基底摩擦系數(shù)0.50。參照《貴州省建筑樁基設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)程》（DBJ52/T088—2018）表5.3.3-2，當(dāng)采用嵌巖灌注樁[3]，估算單樁豎向極限承載力時(shí)，中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r極限側(cè)阻力1000kPa、極限端阻力10000kPa。

強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r層地基承載力特征值，參照《貴州省建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ52/T045—2018）附錄A.0.1-1表，結(jié)合場地地質(zhì)情況推薦強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r地基承載力特征值fa=500kPa，擋土墻基底摩擦系數(shù)0.40。

各巖土層的極限側(cè)阻力、極限端阻力是根據(jù)規(guī)范提供的經(jīng)驗(yàn)值，應(yīng)通過單樁靜載荷試驗(yàn)驗(yàn)證后使用。

3地基基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)

3.1基礎(chǔ)持力層選擇及基礎(chǔ)方案分析

擬建物最大層高為2F層，無地下室，框架結(jié)構(gòu)，最大單柱荷載1500kN。

（1）素填土層：承載力低，空間分布小，不宜作為基礎(chǔ)持力層。

（2）第四系殘積紅黏土層：埋深較大，具有一定力學(xué)強(qiáng)度，空間分布均勻，可作為淺基礎(chǔ)持力層。

（3）二疊系中統(tǒng)茅口組（P2m）白云質(zhì)灰?guī)r：

①強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r：強(qiáng)風(fēng)化厚度較薄且變化較大，不宜做基礎(chǔ)持力層；

②中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r：中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r分布連續(xù)，強(qiáng)度較高，是本工程理想的基礎(chǔ)持力層。

3.2地基基礎(chǔ)方案及設(shè)計(jì)參數(shù)

3.2.1地基基礎(chǔ)方案

根據(jù)本工程場地的巖土工程條件及擬建各建筑的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)綜合分析，建議各建筑地基基礎(chǔ)方案如下。

擬建物可采用兩種基礎(chǔ)方案。

（1）采用淺基礎(chǔ)（柱下條基）以紅黏土作基礎(chǔ)持力層；采用柱下條形基礎(chǔ)時(shí)，場地內(nèi)紅黏土地基為變形均勻地基，但在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，仍應(yīng)進(jìn)行差異沉降驗(yàn)算，不滿足要求時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基處理，并應(yīng)加強(qiáng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和上部結(jié)構(gòu)剛度，以減少紅黏土地基不均勻沉降的影響。根據(jù)《貴州建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ52/T045—2018）5.1.6條的規(guī)定，基礎(chǔ)埋深宜超過大氣影響急劇層深度，參照貴陽地區(qū)不宜小于1.35m，或采取有效的防水保濕措施。場地?cái)M采用紅黏土地基，基礎(chǔ)開挖后應(yīng)留保護(hù)層，驗(yàn)槽合格后，及時(shí)封底，做好場地的截排水措施[4]。

（2）采用深基礎(chǔ)（樁基）以中風(fēng)化基巖作為持力層，場地巖溶土洞發(fā)育，當(dāng)采用樁基時(shí)，樁端必須置于溶洞底板穩(wěn)定地層上。

3.2.2地基設(shè)計(jì)巖土參數(shù)

在計(jì)算樁基承載力時(shí)應(yīng)考慮素填土樁側(cè)負(fù)摩阻力的影響，素填土的負(fù)摩阻力系數(shù)建議取0.30。各巖土層極限側(cè)阻力值及極限端阻力值須進(jìn)行單樁靜荷載試驗(yàn)驗(yàn)證后使用。

3.3基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工應(yīng)注意的問題

3.3.1淺基礎(chǔ)（柱下條形基礎(chǔ)）

（1）基礎(chǔ)埋深建議。建議選擇淺基礎(chǔ)（柱下條基）時(shí)，基礎(chǔ)以紅黏土作持力層，基礎(chǔ)埋深宜大于大氣影響急劇層深度（參照貴陽地區(qū)不宜小于1.35m）。場地內(nèi)紅黏土變形均勻地基，在設(shè)計(jì)時(shí)仍應(yīng)進(jìn)行不均勻沉降驗(yàn)算，不滿足要求時(shí)作地基處理，同時(shí)加強(qiáng)上部結(jié)構(gòu)剛度；鉆探揭露場地內(nèi)雖無土洞出露，但單個(gè)鉆孔探明的地質(zhì)條件有一定的局限性，在遇土洞時(shí)，需對其進(jìn)行灌漿處理。（2）基礎(chǔ)施工建議。紅黏土失水后易收縮，浸水后易軟化，水對基礎(chǔ)的影響較大，基礎(chǔ)埋深宜大于大氣影響急劇層深度，并且處理好場地內(nèi)的排水措施，基礎(chǔ)開挖至預(yù)定深度前應(yīng)保留保護(hù)層，經(jīng)由各方相關(guān)人員共同驗(yàn)收合格后再開挖到位并及時(shí)封閉。

3.3.2深基礎(chǔ)（樁基礎(chǔ)）

（1）基礎(chǔ)埋深建議。選擇采用樁基礎(chǔ)，以中風(fēng)化基巖作地基持力層時(shí)，基礎(chǔ)嵌巖不得少于0.5m。

孔樁開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)清除基坑底殘?jiān)?、排凈積水，并隨即進(jìn)行隱蔽工程驗(yàn)收。驗(yàn)收合格后，應(yīng)立即封底和澆筑基礎(chǔ)。

（2）成樁的可能性及其對環(huán)境的影響。由于地下水對地基基礎(chǔ)無影響，場地上覆松散素填土層最厚達(dá)2m，殘積層紅黏土層最厚達(dá)12m，對成樁影響最大的是上覆松散素填土層、殘積層紅黏土及強(qiáng)風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r，樁基坑可采用人工挖孔樁基礎(chǔ)或機(jī)械成孔樁[5]。

3.4結(jié)論及建議

（1）擬建物基礎(chǔ)形式可選擇淺基礎(chǔ)（柱下條形基礎(chǔ)），以可塑紅黏土做基礎(chǔ)持力層，或選擇深基礎(chǔ)（樁基礎(chǔ)），以中風(fēng)化白云質(zhì)灰?guī)r做基礎(chǔ)持力層。

（2）本場地為巖溶強(qiáng)發(fā)育地段，場地為巖溶地基，鉆孔孔徑較小，不能完全確保持力層的完整性，地質(zhì)人員需加強(qiáng)現(xiàn)場后期驗(yàn)槽工作。建設(shè)單位或現(xiàn)場施工人員如遇現(xiàn)場地質(zhì)情況與地勘資料不吻合的情況，應(yīng)及時(shí)通知地勘單位進(jìn)行補(bǔ)充勘察，以確保擬建物的安全和穩(wěn)定。

（3）當(dāng)采用紅黏土地基時(shí)，基礎(chǔ)開挖后應(yīng)留保護(hù)層，驗(yàn)槽合格后，及時(shí)封底，做好場地的截排水措施；若采用樁基礎(chǔ)方案，基礎(chǔ)施工到位后，必須經(jīng)過各相關(guān)責(zé)任主體檢驗(yàn)合格后，應(yīng)立即進(jìn)行基底封閉，并及時(shí)澆注。

4結(jié)語

綜上所述，當(dāng)在巖溶地區(qū)選擇地基基礎(chǔ)方案時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況結(jié)合相應(yīng)的室內(nèi)試驗(yàn)及其他輔助勘探方法進(jìn)行綜合性分析，對地基基礎(chǔ)方案的選擇及地基處理方法建議，應(yīng)采取科學(xué)的、合理的措施，綜合為業(yè)主推薦最合理、最佳的地基基礎(chǔ)方案，也是為社會(huì)的和諧發(fā)展?fàn)I造一個(gè)健康、良好的生態(tài)環(huán)境。

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