[摘要]廣州市金沙洲地塊屬于典型的巖溶地區，該地區巖面溶蝕現象顯著，溶洞、土洞、石牙廣泛分布。隨著廣州市金沙洲新社區的大開發，該地區的巖土工程問題日益突出。本文就廣州金沙洲居住新城某地塊幼兒園的工程實例，探討一下巖溶地區的基礎選型和必要的技術措施。
　　[關鍵詞]巖溶地區；預應力管樁；基礎選型
　　1工程概況
　　廣州金沙洲居住新城某地塊幼兒園位于廣州市芳村區金沙洲潯峰大道東北面，占地5176m2，建筑面積4801m2，不設地下室，地上僅3層，乙類建筑。該建筑單柱荷載較小，但地質資料顯示，柱下地基為巖溶地貌，為建筑結構的基礎設計帶來了很大的困難。
　　2工程地質概況
　　場地原地貌屬海陸交互相沉積平原區，經人工堆填后地面較為平整，相對高差為0.84m。
　　據野外鉆探和測試所取得的地質資料，經綜合整理，場區地層自上而下有人工填土層、第四系海陸交互相沉積層、殘積層及石炭系下統大塘階石磴子組沉積巖等四大類。現將各巖土層的分布特點及物理力學性質分述如下：
　　1.人工填土層：以素填土為主，局部有較多建筑垃圾等雜填土，顏色以灰褐、黃褐色為主，稍濕~濕，松散，欠壓實，為新近人工堆填而成，組分較雜，素填土主要由粘性土組成，局部雜填土夾有碎石、砼塊。揭露厚度為0.40~1.00米，平均0.74米。若未經處理不宜選作建筑物的基礎持力層。
　　2.第四系海陸交互相沉積層：土性以淤泥為主，深灰色、灰黑色，飽和，流塑，局部過渡為軟塑狀的淤泥質土，局部含較多粉細砂和貝殼碎片，具腐臭味，部分孔段夾有朽木等腐植質。取土樣6件，據土工試驗統計結果（標準值）：天然含水量w=91.24%；天然孔隙比e=2.426；塑性指數Ip=21.02；液性指數IL=2.58；壓縮系數a1-2=1.951MPa-1（平均值）；壓縮模量Es=1.82MPa（平均值）；粘聚力C=5.4kPa；內摩擦角Φ=5.6°。標貫試驗校正后的擊數為0.9~1.9擊，平均1.5擊。綜合推薦其地基承載力特征值fａk取30kPa。揭露厚度為5.00~8.40米，平均6.69米。若未經處理不宜選作建筑物的基礎持力層。
　　3.殘積層：土性為粉質粘土，呈淺黃灰色，褐黃色，局部褐紅色，濕，可塑為主，局部稍濕，硬塑，粘性一般，由灰巖風化殘積而成，局部含有較多風化不完全的巖屑，遇水易軟化。取土樣8件，據土工試驗統計結果（標準值）：天然含水量w=32.11%；天然孔隙比e=0.919；塑性指數Ip=15.74；液性指數IL=0.41；壓縮系數a1-2=0.396MPa-1；壓縮模量Es=4.90MPa；粘聚力C=29.96kPa；內摩擦角Φ=14.40°。標貫試驗校正后的擊數為6.8~14.5擊，平均9.3擊，標準值為8.3擊。綜合推薦其地基承載力特征值fａk取180kPa。揭露厚度為1.50~5.70米，平均4.09米。具有一定的承載能力，但難以滿足建筑物的變形要求，因此未經處理不宜選作建筑物的基礎持力層。
　　4.石炭系下統大塘階石磴子組沉積巖：巖性為石灰巖，顏色呈深灰色間灰白色，微風化，隱晶質結構，中厚層狀構造，局部裂隙較發育，傾角一般為55°～65°，巖芯大多較完整，節長多為100～300mm，巖石新鮮堅硬，錘擊聲脆，巖面溶蝕現象顯著。在部分孔中見有溶洞，見洞率為14.29%，溶洞洞高1.40m，全充填，充填物為軟塑狀粉質粘土。據巖石抗壓強度試驗結果，其天然單軸極限抗壓強度標準值為40.7~71.1MPa，平均60.0MPa。綜合推薦微風化巖抗壓強度標準值取40MPa。揭露厚度為1.30~4.30米，平均2.31米。承載能力高，力學強度大，可選作擬建建筑物的樁基礎持力層。
　　典型的工程地質剖面圖見圖1。

                           
　　圖圖1典型工程地質剖面圖
　　巖溶地區溶洞土洞廣泛發育，普通的地質鉆探難以反映場地的巖溶情況，不能完全滿足設計要求，所以，在設計過程中要求對場地進行補充物探勘察，結合鉆探物探，互相印證。鉆探、物探均發現了場區分布有大大小小不規則的溶洞及土洞。溶洞跨多大于1.5米，最大溶洞深為6.0米，最小為0.8米，其它還有溶洞土洞零星分布。
　　3巖溶地質的特點
　　本場地屬于典型的巖溶地質，可溶性巖石在水的溶蝕作用下，產生各種地質作用、形態，如溶洞、溶溝、溶槽、裂隙、暗河、石芽、漏斗及鐘乳石等。它以溶蝕作用為主，還包括流水的沖蝕、潛蝕，以及坍陷等機械侵蝕過程。巖溶地區巖石面高低起伏變化大，巖石露頭無連續性和規律性，表層巖層往往十分破脆。
　　但是，在建筑物的使用年限內，場區巖溶繼續發育的速度是極其緩慢的。至少在200~300萬年前，即第四系中晚更新世以前的流水作用，就已經使場區的石灰巖逐漸溶蝕、發展，而形成了現在隱伏于場區的巖溶景觀。石灰雖可被水溶蝕，但其溶蝕速度是非常緩慢的。溶蝕速率均低于1.0mm/年。可見建筑物的使用年限與巖溶發育的壽年相比，屬歷史瞬間。
　　4基礎形式比選
　　根據本工程的自身特點及地基情況，本工程的基礎形式可采取以下幾種：
　　1.淺基礎：就本工程上部結構而言，采用淺基礎顯然是經濟合理的。但無論是柱下獨立基礎還是條形基礎，都無法在較淺的土層中找到適合的持力層提供足夠的承載力。因此，本工程中不采用淺基礎。
　　2.鉆（沖）孔灌注樁：鉆孔樁的成孔直徑大，根據本工程柱下軸力較小的情況，一柱一樁即可滿足，受力清楚，施工方便，用這種樁能輕易鉆穿孤石、夾層，將樁端可靠地支承在持力層上，樁端的嵌巖情況也好。但鉆孔樁遇到溶洞，當洞頂板較薄時需要沖孔處理。本工程地質資料揭示溶洞深度較大，最大達到6m，且石灰基巖上淤泥較厚，若不慎沖穿溶洞頂板，樁洞內護壁泥漿瞬間落入溶洞內，造成塌孔；甚至會將沖錘連錘帶機吸入樁孔內，造成工程事故。實際工程中就曾發生過類似的工程事故。另外，鉆(沖)孔樁的造價較高，本工程僅為3層，不需要用足其提供的較大的豎向承載力。因此該樁型在本工程中未被采用。
　　3.復合地基處理：采用深層攪拌樁、高壓旋噴樁或碎石樁等復合地基等處理方法對地基進行處理。對于本工程荷載較小，采用復合地基處理可避免直接應用天然地基時的沉降量大和承載力小的問題。復合地基部分土體被置換成增強體，與周圍地基土共同承擔荷載。地基進行壓板載荷試驗即可檢驗承載力是否達到要求，具有一定的可靠性。但由于無論是哪種地基處理方式，都需要較長的工期，就本工程實際情況而言不可接受。因此本工程不采用這種基礎處理方式。
　　4.筏板基礎：筏板的整體性較好，剛度較大，對于存在地下室的建筑是適用的。然而本工程無地下室，且柱距達8m，要形成足夠剛度的筏板，厚度必然不薄，經濟性不佳。因此該基礎形式不是最優方案。
　　5.靜壓預應力管樁：經驗顯示，巖溶地區采用預應力管樁的斷樁率是相當高的，有的甚至達到30%以上。巖溶地區預應力管樁易斷的原因大概有二，一是由于基巖面的起伏大、石牙、石筍大量存在，預應力管樁的樁靴卡不進持力層而引起斷樁；二是預應力管樁靜壓過程中由軟弱土層(淤泥)突然進入堅硬巖層，樁機油壓迅速升高，樁身受到瞬間的沖擊力而引起斷樁。但是，靜壓預應力管樁工期短，可靠性高，且在廣東地區的廣泛使用，使該樁型的較為經濟。在本工程中即使出現30%的斷樁率，其經濟性能的優越也不是其它樁可以比擬的。針對上述斷樁原因，可采用降低單樁承載力，改進樁尖形式的方法來避免斷樁。本工程最終采用靜壓預應力管樁作為基礎形式。
　　5針對巖溶地質的技術處理
　　本工程中采用Φ400靜壓預應力管樁，采用AB樁以增加抗彎能力。樁施壓前在每個承臺位置均進行超前鉆，鉆入微風化巖1.5m，以查明該位置是否存在溶洞、土洞。發現溶洞且溶洞頂板厚度小于1m時，對溶洞進行灌漿處理。
　　樁底支承于微風化石灰巖上，單樁豎向承載力特征值取700kN，大部分柱底布置2~3根樁則可滿足要求。實際壓樁過程中，根據現場斷樁的情況調整單樁承載力，以斷樁時的上一級荷載作為額定壓力值，局部位置單樁豎向承載力特征值僅取至400kN。
　　樁尖采用井字型，見圖2，以增加樁尖對基巖的卡爪力。
　　             
　　                                                                          圖2井字樁尖大樣
　　于建筑物首層設置鋼筋混凝土梁板，一方面與承臺形成良好的整體，另一方面滿足首層使用上的沉降要求。
　　幼兒園活動場地采用砂樁進行地基處理，樁徑Φ500,樁呈正三角形布置，間距1.2m。周邊圍墻及道路則采用攪拌樁進行地基處理，樁徑Φ500,樁呈正三角形布置，間距1.5m。砂樁采用中粗砂，砂的含泥量<5%，砂樁應超過淤泥或淤泥質土層3m左右，樁頂和混凝土板之間鋪設一層500mm厚砂碎石作墊層。攪拌樁采用四攪四噴施工，普通硅酸鹽水泥，配漿水灰比為0.5，水泥摻比15%，攪拌軸提升速度為0.5~0.8m/min，攪拌樁應穿過軟土層，進入粘土層0.5m以上。地基處理于建筑物上部施工時同時進行，以節省工期。
　　4結論
　　本工程已封頂竣工并投入使用，管樁斷樁率僅13%，結構主體及場地道路等均未發現沉降。事實證明，本工程的基礎設計是成功的，為巖溶地區使用靜壓預應力管樁提供工程的參考。
　　
　　
　　參考文獻
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