提要：巖溶地區(qū)的建筑基礎(chǔ)采用何種形式是一個(gè)華南地區(qū)普遍存在而又難于解決的工程實(shí)際問(wèn)題，本文對(duì)陽(yáng)春新鋼鐵棒材廠工程中遇到的基礎(chǔ)處理問(wèn)題進(jìn)行了探討分析，并針對(duì)具體情況提出了一些處理措施供大家參考。
　　關(guān)鍵詞:巖溶地區(qū)，基礎(chǔ)，處理措施
　　一、前言
　　陽(yáng)春新鋼鐵棒材廠位于廣東省陽(yáng)春市西南的大南山西南角，行政區(qū)劃屬為潭水鎮(zhèn)，屬丘陵地貌，場(chǎng)地三面環(huán)山，并有沖溝發(fā)育，場(chǎng)地地形起伏較大，場(chǎng)地最大高差近54米，而且根據(jù)場(chǎng)地巖土工程勘查報(bào)告書得知，場(chǎng)地勘探深度內(nèi)分布的主要地層有：人工填土層、第四系根植層、碎石層、含礫粉質(zhì)粘土層、粘土層、中風(fēng)化灰?guī)r層、溶洞、微風(fēng)化灰?guī)r層等。灰?guī)r中發(fā)育有不同大小的土洞和溶洞，溶洞有空洞、半填充、全填充。充填物為粉質(zhì)粘土，局部含少量碎石，遇水塌陷。土洞及溶洞發(fā)育為本場(chǎng)地內(nèi)主要的不良地質(zhì)作用，根據(jù)地質(zhì)報(bào)告得知，發(fā)現(xiàn)土洞和溶洞的鉆探孔占所有鉆探孔的13.3％，場(chǎng)地處于坡積及洪積兩個(gè)地貌單元，可作為持力層的碎石層、粘土層厚薄不均，灰?guī)r層頂面起伏大于10％，陡峭不平，為不均勻地基。
　　二、陽(yáng)春新鋼鐵棒材廠主廠房樁基
　　因該棒材廠有吊車大小吊車共9臺(tái)，其中17.5t＋17.5t吊車，吊車跨度為28米的A6級(jí)吊車有2臺(tái)；10t＋10t吊車，吊車跨度為28米的A7級(jí)吊車有2臺(tái)；32/5t吊車，吊車跨度為25.5米的A5級(jí)吊車有1臺(tái)；20/5t吊車，吊車跨度為25.5米的A5級(jí)吊車有1臺(tái)；20/5t吊車，吊車跨度為16.5米的A5級(jí)吊車有2臺(tái)；15t吊車，吊車跨度為16.5米的A6級(jí)吊車有1臺(tái)；廠房?jī)?nèi)還有各種工業(yè)用設(shè)備管道與管線、單軌吊和懸掛設(shè)備，荷載較大，根據(jù)場(chǎng)地巖土工程勘查報(bào)告書的建議，可采用人工挖孔樁和沖孔灌注樁。經(jīng)反復(fù)考慮，決定主廠房基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)，樁身采用C35混凝土，樁徑為D800，以中風(fēng)化灰?guī)r層為樁端持力層，樁端進(jìn)入持力層深度為不小于1米，樁長(zhǎng)預(yù)計(jì)為30米，單樁承載力特征值為2200KN。當(dāng)遇到土洞或溶洞時(shí)，擊穿溶洞到達(dá)穩(wěn)定巖層。沖孔灌注樁鋼筋籠的縱向鋼筋采用HRB335級(jí)熱軋鋼筋10Φ20，螺旋箍筋Φ8@100/200，而且每隔2米左右設(shè)置一道Φ20的加勁箍，主廠房共設(shè)計(jì)有沖孔灌注樁258根。樁基設(shè)計(jì)參數(shù)如下表所示：
　　時(shí)代成因 地層代號(hào) 巖土名稱 密度及
　　狀態(tài) 人工挖孔樁 沖孔灌注樁 巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk(Mpa)

　　經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)做單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)檢測(cè)得知，樁徑為D800的沖孔灌注樁單樁豎向抗壓極限承載力為4767KN，滿足設(shè)計(jì)的要求。
　　單樁豎向抗壓靜載荷試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表
　　　但在施工沖孔灌注樁時(shí)，也反映出此種樁型的弊端，現(xiàn)總結(jié)如下：
　　1．因泥漿排放的問(wèn)題，再加上當(dāng)?shù)赜晁�偏多，造成整個(gè)場(chǎng)地一片泥濘，致使其它工序和工種無(wú)法展開(kāi)作業(yè)；
　　2．因場(chǎng)地回填土較厚，樁端持力層埋深較深，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)較長(zhǎng)，成孔時(shí)容易引起塌孔和縮頸，碰見(jiàn)溶洞時(shí)則有卡鉆頭和掉鉆頭的現(xiàn)象，給施工單位造成一定的難度；
　　3．當(dāng)用水泥和粘土混合灌漿填充溶洞時(shí)，不易控制填充量，理論上直至孔洞內(nèi)填滿為止，但其中有一個(gè)樁下的溶洞，光用于填充的水泥就用了137袋；
　　4．沖孔灌注樁成樁時(shí)間長(zhǎng)，孔底沉渣（虛土）厚度較難控制，而且成樁質(zhì)量不易保證，受外部環(huán)境的影響較大，混凝土用量大，樁基工程造價(jià)大。
　　三、陽(yáng)春新鋼鐵棒材廠主廠房設(shè)備基礎(chǔ)樁基
　　主廠房設(shè)備采用的是高架平臺(tái)上的棒材軋制線，工藝上要求所有的重型軋機(jī)設(shè)備、精整區(qū)設(shè)備及冷床區(qū)設(shè)備均在相對(duì)標(biāo)高為3.800米和5.000米的高架平臺(tái)上，動(dòng)荷載較大，精度要求較高。
　　因業(yè)主工期計(jì)劃調(diào)整，施工工期縮短，業(yè)主要求設(shè)計(jì)考慮采用速度快，施工方便的其它基礎(chǔ)形式來(lái)代替沖孔灌注樁。
　　考慮主廠房樁基礎(chǔ)的施工周期長(zhǎng)，采用沖孔灌注樁已不能滿足業(yè)主工期進(jìn)度的要求，在比較了其它基礎(chǔ)形式后，設(shè)計(jì)人員向業(yè)主和施工單位提出靜壓預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的基礎(chǔ)形式，并分析此種樁基的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　分析表明靜壓預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁具有下列優(yōu)點(diǎn)：
　　1.樁身混凝土強(qiáng)度高，樁身質(zhì)量可靠。管樁采用工廠化生產(chǎn)，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化、自動(dòng)化程度高，產(chǎn)品質(zhì)量有充分保證。這一點(diǎn)與沖孔灌注樁等其他灌注樁相比，預(yù)應(yīng)力管樁具有很大優(yōu)勢(shì)。目前，在深基礎(chǔ)中用的最多的灌注樁，由于在施工現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)水下混凝土灌注成樁，成樁工藝復(fù)雜，成樁過(guò)程中易受人為因素影響，樁身質(zhì)量難于保證，常常導(dǎo)致孔底沉渣過(guò)多，樁身混凝土質(zhì)量出現(xiàn)缺陷，影響了樁的承載能力。
　　2.單樁承載能力高。預(yù)應(yīng)力管樁樁身混凝土強(qiáng)度高，可高達(dá)C80。能打入密實(shí)的砂層及強(qiáng)風(fēng)化巖層，樁尖進(jìn)入密實(shí)的砂層或強(qiáng)風(fēng)化巖層后經(jīng)過(guò)強(qiáng)烈的擠壓，改變了樁尖周圍的砂層和巖層的原始狀態(tài)，樁端的承載力可提高80%～100%。如直徑500mm，壁厚100mm的預(yù)應(yīng)力管樁，最高設(shè)計(jì)承載力可達(dá)到2700kN,相當(dāng)于Ф600沖孔灌注樁。
　　3.設(shè)計(jì)選用范圍廣，地質(zhì)條件適應(yīng)性較強(qiáng)。預(yù)應(yīng)力管樁的產(chǎn)品類型多，有不同規(guī)格的樁徑和壁厚可供選擇，市場(chǎng)采購(gòu)方便。
　　4.機(jī)械施加的靜壓力大，穿透能力強(qiáng)，破損率低。預(yù)應(yīng)力管樁樁身強(qiáng)度高，加上生產(chǎn)時(shí)采用先張法預(yù)應(yīng)力工藝，預(yù)應(yīng)力主筋采用高強(qiáng)陰螺紋低松弛鋼棒，與混凝土粘結(jié)性能好，混凝土的有效預(yù)應(yīng)力高，而且可穿透5m～6m厚密的砂隔層和頂板較薄的溶洞。
　　5.單位承載力造價(jià)低。靜壓預(yù)應(yīng)力管樁單方面混凝土造價(jià)雖然比較高，但單樁承載力高，每噸承載力造價(jià)要明顯優(yōu)于灌注樁。沖孔灌注樁為發(fā)揮其承載力，常為嵌巖樁，往往樁身較長(zhǎng)，樁徑較大，施工成本較高。
　　6.施工速度快、低噪聲、無(wú)振動(dòng)、工效高、無(wú)污染，可以連續(xù)施工，工期短。預(yù)應(yīng)力管樁由于工廠生產(chǎn)，不占用現(xiàn)場(chǎng)施工的成樁和養(yǎng)護(hù)時(shí)間，而且沉樁快捷。一臺(tái)靜壓樁機(jī)，正常情況下，每個(gè)臺(tái)班可以壓入7～15根樁，較之沖孔灌注樁，工效大大提高，從而降低工程造價(jià)。
　　7.施工文明，現(xiàn)場(chǎng)整潔。預(yù)應(yīng)力管樁由于工廠化生產(chǎn)和機(jī)械化施工，施工場(chǎng)地整潔，施工文明，不會(huì)發(fā)生像沖孔灌注樁工地遍地泥漿的臟亂情況。
　　但靜壓預(yù)應(yīng)力管樁也有以下缺點(diǎn)：
　　1.仍然具有擠土效應(yīng)，對(duì)周圍建筑環(huán)境及底下管線有一定的影響，要求邊樁中心到相鄰建筑物的間距較大；
　　2.施工場(chǎng)地的地耐力要求較高，在新填土、淤泥土及積水浸泡過(guò)的場(chǎng)地施工易陷機(jī)；
　　3.過(guò)大的壓樁力（夾持力）易將管樁樁身夾破夾碎，或使管樁出現(xiàn)縱向裂縫；
　　4.當(dāng)?shù)貙又杏休^多難以清除的孤石和障礙物或石灰?guī)r地區(qū)、溶溝和溶洞發(fā)育地區(qū)時(shí)，或當(dāng)土層從較軟突變到堅(jiān)硬時(shí)，不宜采用或慎用，不宜在地下障礙物或孤石較多的場(chǎng)地施工。
　　經(jīng)過(guò)綜合分析和比較，設(shè)計(jì)最終采用靜壓預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁做為主廠房高架平臺(tái)設(shè)備基礎(chǔ)樁基。
　　結(jié)合當(dāng)?shù)毓軜妒袌?chǎng)供應(yīng)情況，選用Φ500x125（壁厚）預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C80，抗裂和抗彎能力為AB型。預(yù)應(yīng)力管樁采用靜力壓入法施工，樁長(zhǎng)預(yù)計(jì)為30m，實(shí)際樁長(zhǎng)應(yīng)按現(xiàn)場(chǎng)靜壓確定，樁端持力層為中風(fēng)化灰?guī)r或微風(fēng)化灰?guī)r層。受當(dāng)?shù)氐目λ固厝蹘r地貌的地質(zhì)條件的限制，灰?guī)r中發(fā)育有不同大小的土洞和溶洞；喀斯特熔巖地貌的地質(zhì)條件造成土層下的巖面起伏不平，高差較大，陡峭不平，樁尖在陡峭的巖面上無(wú)法立足，會(huì)產(chǎn)生滑移，造成樁身斷裂。若采用傳統(tǒng)形式的十字形封口鋼樁尖可能會(huì)發(fā)生比較高的斷樁率，可能會(huì)出現(xiàn)大量的斷樁，因此設(shè)計(jì)人員改進(jìn)了樁尖形式，采用封口H型鋼HW300X300X10X15作為樁尖，樁尖高度為600mm，目的是通過(guò)H型鋼良好的塑性變形能力改善樁尖的嵌巖能力，使樁尖的嵌巖更牢固而不易產(chǎn)生滑移，從而保證了成樁的質(zhì)量，減小斷樁率，設(shè)計(jì)人員為增加安全儲(chǔ)備，將單樁豎向承載力特征值設(shè)定為2300KN，同時(shí)要求嚴(yán)格控制壓樁機(jī)的壓力，使壓樁的壓力緩慢加大，最終達(dá)到設(shè)計(jì)要求值，采取措施盡可能的減少可能出現(xiàn)的斷樁。
　　
　　樁的施工應(yīng)嚴(yán)格遵照<<建筑樁基技術(shù)規(guī)范>>(JGJ94-2008)及廣東省標(biāo)準(zhǔn)<<建筑地基基礎(chǔ)施工及驗(yàn)收規(guī)程>>(DBJ15-201-91)執(zhí)行，要求采用總樁數(shù)的1%且不少于3根進(jìn)行靜載試壓，單樁試壓荷載值見(jiàn)表；并要求采用低應(yīng)變動(dòng)力試樁法檢測(cè)樁的動(dòng)測(cè)數(shù)量按總樁數(shù)的25%計(jì)取。所有管樁在壓樁終止前的連續(xù)滿載復(fù)壓次數(shù)不小于三次，并且最后一次復(fù)壓比前一次復(fù)壓下沉基本趨于穩(wěn)定。
　　壓樁技術(shù)要求

　　結(jié)果顯示，當(dāng)施工完540根樁，發(fā)現(xiàn)斷樁12根，斷樁率為2.22％，改進(jìn)后的樁尖使斷樁率大幅降低，經(jīng)采用高、低應(yīng)變動(dòng)力試樁法檢測(cè)，成樁質(zhì)量均為合格樁，通過(guò)靜載試壓均達(dá)到設(shè)計(jì)要求的單樁承載力要求，而且施工工期比預(yù)計(jì)提前了2/3多，施工現(xiàn)場(chǎng)整潔，也不再影響其它工種和工序。
　　四、結(jié)論
　　喀斯特熔巖地貌的地質(zhì)條件在廣東地區(qū)經(jīng)常會(huì)遇到，通過(guò)陽(yáng)春新鋼鐵棒材廠高架平臺(tái)設(shè)備基礎(chǔ)樁基的選用成功，說(shuō)明我們只要采取改進(jìn)樁尖形式的措施，嚴(yán)格控制施工程序，也能滿足在喀斯特熔巖地貌的地質(zhì)條件下預(yù)應(yīng)力管樁的施工。
　　隨著預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁越來(lái)越多的應(yīng)用，施工經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，技術(shù)越趨于成熟，預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁的經(jīng)濟(jì)性高和施工周期短，施工質(zhì)量容易控制和保證的特性，使選用預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)混凝土管樁處理喀斯特熔巖地貌的地質(zhì)條件下的建筑物或構(gòu)筑物的基礎(chǔ)也是一種可選的方案。