石灰?guī)r地區(qū)地基基礎(chǔ)處理
陽小群
韶峰水泥集團(原湘鄉(xiāng)水泥廠)一號窯技改工程為新建一條年產(chǎn)80萬噸水泥(2000噸/日熟料) 的干法生產(chǎn)線。包括碎石(礦石)園庫、原料預(yù)均化堆場、煤庫、水泥庫、水泥成品庫等29個 主要建筑物，建設(shè)場地為石灰?guī)r地區(qū)。
1.工程地質(zhì)特點
本廠場地內(nèi)基巖除局部地段為砂巖、砂頁巖夾透鏡狀灰?guī)r外，其余全部為棋梓橋組灰?guī)r。覆 蓋土層厚度各地段不一，其巖性：上部以含碎石粉質(zhì)粘土為主，下部多為粘土組成的二元結(jié) 構(gòu)。如：一號窯的碎石原料庫，砂頁巖聯(lián)合儲庫地段覆蓋土較厚，大多數(shù)土層厚度大于10m ，最深達17.1m，上部多為粉質(zhì)粘土或填土，下部以粘土為主，少數(shù)基巖面上有軟塑土，巖 溶較其他建筑地段發(fā)育，共365JT施工23個鉆孔有7個鉆孔見溶洞，鉆孔見巖溶率為30.43%。
場地地質(zhì)自上而下描述如下：
1.1表土及填土層：層位編號①，耕土由含植物根屑，有機質(zhì)物的粉質(zhì)粘土組成，灰～褐灰 色，干～稍濕，松散～稍密狀，含植物根屑，砂巖灰?guī)r碎石，本土層一般厚0.25m～0.60m。
1.2含碎石粉質(zhì)粘土層：層位編號②，黃褐色～紅褐色含碎石粉質(zhì)粘土，干～稍濕，以堅 硬、硬塑為主，下部局部為可塑狀，本層厚度為2.86m～13.40m，fk=280～240KPa。
1.3粘土層：層位編號③，為紫紅色～棕紅色或棕褐色粘土，稍濕～濕，淺層局部為干～稍 濕，硬塑～可塑，本層厚度為1.45m～15.9m，局部基巖面上有軟塑粘土存在，層位編號③ -1，fk=220～60KPa。
1.4灰?guī)r：層位編號為④，為場地之基巖，由泥盆系中統(tǒng)棋梓橋組灰?guī)r組成，傾向290°～30 0°，傾角25°左右。
地質(zhì)柱狀圖如下： 本廠場地在覆蓋層內(nèi)沒發(fā)現(xiàn)土洞，地表也無坍陷，基巖內(nèi)絕大部分溶洞已被溶洞礫巖或粘性 土充填，地下水不豐富，活動不強烈，巖溶發(fā)育趨向于停止。場地內(nèi)基巖面溶溝、溶槽發(fā)育 ，起伏大。如兩鉆孔相隔7.5m，基巖面高達7.0m以上，個別地段還有溶蝕漏斗帶存在，場地 內(nèi)所有溶溝、溶槽或溶蝕裂隙全部被粘土或粘性土或粘性土夾碎石，或溶沿礫石填充。往深 部巖石逐步完整，溶洞溶蝕裂隙減少。
如倒錐殼水塔基礎(chǔ)，鉆4個孔：ZK117.50孔深116.81標(biāo)高ZK2 17.60116.86ZK317.10116.89ZK418.80 116.73， 分別在8.8m、8.8m、8.4m、8.7m見基巖，由于覆蓋層為人工填土和淤泥質(zhì)土，因此考慮人工 挖孔樁，結(jié)果在開挖中7根樁，最大樁長達15.4m，最小樁長達10.2m。
2.工程勘探
網(wǎng)點密度及鉆孔深度的探討：鑒于基巖表面溶蝕現(xiàn)象嚴重，在施工圖階段，不但要加密勘探 點密度，而且還應(yīng)結(jié)合工程中基礎(chǔ)要求，補充每個基礎(chǔ)下的工程鉆，如一號窯石膏礦渣、碎 石輸送皮帶通廊，該場地原來是垃圾場，平基工程又將此作為棄土場，下面還有原來的下水 道，排洪溝，因這部分地質(zhì)鉆探網(wǎng)點密度在30m以上，根據(jù)地質(zhì)條件基礎(chǔ)365JT設(shè)計人工挖孔樁， 在施工過程中很被動，由于是排洪溝，人工挖孔樁難以穿越該段，無法排盡樁孔內(nèi)大量的涌 水，改為機械鉆孔灌注樁又難以穿越排洪溝溝壁障礙物，致使樁歪斜，改大開挖要挖10余米 深，亦不經(jīng)濟。只得挪動樁位，改變原基礎(chǔ)設(shè)計，加大承臺梁，以此來滿足要求，因此在生 產(chǎn)調(diào)度中心大樓設(shè)計時要求一樁一樁一鉆，以爭取主動。
重視勘探工作，不能用臨近鉆孔參考。如球形水塔，參考近處建筑鉆孔，層底深度3.5m為粉 質(zhì)粘土，fk=230KPa；6.5m為粘土，fk=135KPa；6.5m以下為碎石土，fk=300KPa。選 擇碎石土為持力層，基底標(biāo)高為6.6m，結(jié)果基坑開挖后，不見碎石土層，只有粘土層，且越 往下挖土質(zhì)越糟，不得不基礎(chǔ)返工挪位，經(jīng)補充勘探，粉質(zhì)粘土層厚5.94m～9.66m，將基礎(chǔ) 持力層選擇在該層，改為加寬基礎(chǔ)淺埋。
鉆孔網(wǎng)點距離，按規(guī)范在施工圖詳勘階段。
場地類別Ⅰ類建筑Ⅱ類建筑
〖BHDG1*1/5，F(xiàn)K8，K8ZQ，K8ZQF〗簡單場地3.5～50m50～75m
中等復(fù)雜場地20～35m25～50m
復(fù)雜＜20m＜25m
(見工程地質(zhì)手冊表2-1-3，TJ21-77規(guī)范表7)
當(dāng)采用基巖作持力層時，對我廠的情況而言，上述網(wǎng)點距離滿足不了設(shè)計和施工要求，如碎 石庫區(qū)砂頁巖聯(lián)合儲庫，網(wǎng)點距離＜30m，為28.75m，29.97m，按地質(zhì)剖面圖來看，設(shè)計標(biāo) 高以下7m見基巖，結(jié)果在施工過程中，墩式基礎(chǔ)挖至17m～18m方見基巖，致使基礎(chǔ)工程浪費 很大，在該項工程中，±0.00以上工程費用為600萬元，±0.00以下部分工程費用超過600萬 元。
規(guī)范(TJ21—77)對巖溶地區(qū)鉆孔深度有規(guī)定，對基底面土層＞壓縮層厚且無形成土洞條件時 ，一般性孔及控制性孔可按表6
建筑類別一般性孔控制性孔
〖BHDG1*1/5，F(xiàn)K8，K8ZQ，K8ZQF〗
Ⅰ類10～15m15～30m
Ⅱ類6～12m12～20m
對以基巖為持力層者，鉆孔應(yīng)進入完整基巖3～5m或穿透溶洞底板下3～5m，當(dāng)為樁時取＞3d ，對特殊地段的鉆孔應(yīng)繼續(xù)加深才能判斷：如一號窯生料均化庫ZK102～ZK105，完整基巖面 上巖性與周圍鉆孔巖性明顯不同，灰?guī)r面上有一層深灰色砂而巖碎塊或黑色粘土存在，且厚 度較大，ZK105自4.65m開始就見深灰色砂頁巖和灰?guī)r碎塊，直至21.39m才見十分破碎的灰?guī)r ，到29.74m灰?guī)r還不太完整，據(jù)推測，可能原是灰?guī)r溶洞，由于上覆巖層的重力作用，使其 坍塌、堆積而成。因此在諸如此類特殊地段的鉆孔必須加深，才能做出正確判斷，以便基礎(chǔ) 處理時，做出最佳決擇。
3.基礎(chǔ)處理
3.1理論基礎(chǔ)：建筑物的建造使地基中原有的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化。這就必須運用力學(xué)方法來 研究荷載作用下地基土的變形和強度問題。地基基礎(chǔ)必須滿足兩個基本條件：要求作用于地 基的荷載不超過地基的承載能力，保證地基在防止整體破壞方面有足夠的安全儲備；控制基 礎(chǔ)沉降使之不超過地基的容許變形值，保證建筑不因地基變形而損壞或者影響其正常使用。
巖石地基常具有強度高和壓縮性低的特點，常見的石灰?guī)r，如構(gòu)造裂隙發(fā)育，則受力時容易 破裂，并有遇水后易受侵蝕的特點，當(dāng)作為建筑的地基時，其中較大的裂隙宜用水泥砂漿填 實。下臥基巖表面坡度較大的地基，可調(diào)整基礎(chǔ)深度，寬度或采用樁基和深基礎(chǔ)等處理措施 。如：可將條形基礎(chǔ)沿基巖的傾斜方向分段、加深、作成階梯形基底。
根據(jù)建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范GBJ7—89，對于石芽密布并有出露的地基，如石芽間距小于2m， 其間為硬塑或堅硬狀態(tài)的紅粘土，當(dāng)房屋為六層和六層以下的砌體承重結(jié)構(gòu)、三層和三層以 下的框架結(jié)構(gòu)或具有15t和15t以下吊車的單層排架結(jié)構(gòu)，其基底壓
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力小于200KPa時，可不作 地基處理。
3.2在巖溶地區(qū)，當(dāng)基礎(chǔ)底面以下的土層厚度大于3倍獨立基礎(chǔ)底寬，或大于6倍條形基礎(chǔ)底 寬， 且在使用期間不具備形成土洞的條件時，不考慮巖溶對地基穩(wěn)定性的影響。基礎(chǔ)位于微風(fēng)化 硬質(zhì)巖石表面時，對于寬度小于1m的豎向溶蝕裂隙和落水洞近旁地段，可不考慮其對基穩(wěn)定 性的影響。如地質(zhì)條件符合下列情況之一時，可不考慮溶洞對地期穩(wěn)定性的影響：①溶洞被 密實的沉積物填滿，其承載力超過150KPa，且無被水沖蝕的可能性。②洞體較小，基礎(chǔ)尺寸 大小于洞的平面尺寸，并有足夠的支承長度。③微風(fēng)化的硬質(zhì)巖石中，洞體頂板厚度接近或 大于洞跨。
在滿足地基穩(wěn)定和變形要求前提下，基礎(chǔ)應(yīng)盡量淺埋，當(dāng)上層地基的承載力大于下層土?xí)r， 宜利用上層土作持力層。
3.3對地基穩(wěn)定性有影響的巖溶洞隙，應(yīng)根據(jù)其位置、大小、埋深、圍巖穩(wěn)定性和水文地質(zhì) 條件綜合分析，因地制宜采取處理措施：①對洞口較小的洞隙，宜采用鑲補，嵌塞與跨蓋等 方法處理；②對于圍巖不穩(wěn)定、風(fēng)化裂隙破碎的巖體，可采用灌漿加固和清爆填塞等措施。 樁基工程是否能實現(xiàn)其預(yù)定功能，并做到先進、經(jīng)濟合理，完全取決于設(shè)計與施工質(zhì)量。設(shè) 計中應(yīng)綜合考慮的因素主要有：地質(zhì)條件、上部結(jié)構(gòu)類型、荷載特征、施工365JT技術(shù)、施工環(huán)境 、檢測條件等。如一號窯墩是個箱形結(jié)構(gòu)，箱頂支承大窯筒體，箱內(nèi)為加油泵房，設(shè)計8根 ?1500mm鉆孔樁，成樁后，經(jīng)省建四公司樁基檢測中心應(yīng)用低變法中動參數(shù)法檢測柱身有缺 陷，單樁承載力不能滿足設(shè)計要求，固其檢測中心出具檢測報告是有效的，我們無法否認， 故只能進行加樁處理，因此，樁基以人工挖孔樁為宜。
3.4根據(jù)以上地基基礎(chǔ)處理的理論基礎(chǔ)及對本廠場地工程地質(zhì)特點及工程勘探，對石灰?guī)r地 區(qū)地基基礎(chǔ)處理提出如下幾點方法：
(1)充分挖掘地基土的潛力，最大限度地利用上覆土層 ，盡可能采用淺基礎(chǔ)，盡量不碰基巖，因基巖面復(fù)雜，處理起來費時、費工、費錢。
(2)樁 基以人工挖孔樁為宜，生產(chǎn)調(diào)度中心樓(13層)原設(shè)計擬采用大直徑鉆孔樁(?1000～?1400) ，但鉆孔樁進入灰?guī)r時，會碰到溶溝、溶槽、裂隙等，致使鉆孔樁進入灰?guī)r時，會碰到溶溝 、溶槽、裂隙等，致使漏漿，無法繼續(xù)往下鉆，遇到軟硬不一的介質(zhì)，造成成孔歪斜，因而 以人工挖孔樁開挖并采用小爆破清底，對傾斜面挖孔樁壁可這樣處理：①把基巖面鑿成臺階 ；②必要時在樁底增加鋼筋錨樁，對檢查樁底有無溶洞，可采用手風(fēng)鉆鉆入基巖＞2.5m。
(3)溶溝溶槽的處理：將充填物清除，用砼回填，如原煤均化堆場，39m跨預(yù)應(yīng)力門式剛架， 獨立柱基杯形基礎(chǔ)，少數(shù)基礎(chǔ)基底有溶溝，寬達0.8m～1m，深達2m，溶溝內(nèi)均由粘土充填， 將粘土掏盡，直至無法再掏時，用同基礎(chǔ)強度等級砼澆灌平基底，上部按圖施工，建成后， 無不良現(xiàn)象發(fā)生。
(4)溶洞處理：煤庫地段溶洞較為發(fā)育，煤提升機房4個孔有3個孔存在溶洞，煤庫31m跨的儲 庫，22個基礎(chǔ)有8個溶洞，相鄰溶洞無串連，采用灌水泥漿填充的方式處理，建成后無不良 現(xiàn)象發(fā)生。
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