石灰岩地区地基基础处理
阳小群
韶峰水泥集团(原湘乡水泥厂)一号窑技改工程为新建一条年产80万吨水泥(2000吨/日熟料) 的干法生产线。包括碎石(矿石)园库、原料预均化堆场、煤库、水泥库、水泥成品库等29个 主要建筑物，建设场地为石灰岩地区。
1.工程地质特点
本厂场地内基岩除局部地段为砂岩、砂页岩夹透镜状灰岩外，其余全部为棋梓桥组灰岩。覆 盖土层厚度各地段不一，其岩性：上部以含碎石粉质粘土为主，下部多为粘土组成的二元结 构。如：一号窑的碎石原料库，砂页岩联合储库地段覆盖土较厚，大多数土层厚度大于10m ，最深达17.1m，上部多为粉质粘土或填土，下部以粘土为主，少数基岩面上有软塑土，岩 溶较其他建筑地段发育，共365JT施工23个钻孔有7个钻孔见溶洞，钻孔见岩溶率为30.43%。
场地地质自上而下描述如下：
1.1表土及填土层：层位编号①，耕土由含植物根屑，有机质物的粉质粘土组成，灰～褐灰 色，干～稍湿，松散～稍密状，含植物根屑，砂岩灰岩碎石，本土层一般厚0.25m～0.60m。
1.2含碎石粉质粘土层：层位编号②，黄褐色～红褐色含碎石粉质粘土，干～稍湿，以坚 硬、硬塑为主，下部局部为可塑状，本层厚度为2.86m～13.40m，fk=280～240KPa。
1.3粘土层：层位编号③，为紫红色～棕红色或棕褐色粘土，稍湿～湿，浅层局部为干～稍 湿，硬塑～可塑，本层厚度为1.45m～15.9m，局部基岩面上有软塑粘土存在，层位编号③ -1，fk=220～60KPa。
1.4灰岩：层位编号为④，为场地之基岩，由泥盆系中统棋梓桥组灰岩组成，倾向290°～30 0°，倾角25°左右。
地质柱状图如下： 本厂场地在覆盖层内没发现土洞，地表也无坍陷，基岩内绝大部分溶洞已被溶洞砾岩或粘性 土充填，地下水不丰富，活动不强烈，岩溶发育趋向于停止。场地内基岩面溶沟、溶槽发育 ，起伏大。如两钻孔相隔7.5m，基岩面高达7.0m以上，个别地段还有溶蚀漏斗带存在，场地 内所有溶沟、溶槽或溶蚀裂隙全部被粘土或粘性土或粘性土夹碎石，或溶沿砾石填充。往深 部岩石逐步完整，溶洞溶蚀裂隙减少。
如倒锥壳水塔基础，钻4个孔：ZK117.50孔深116.81标高ZK2 17.60116.86ZK317.10116.89ZK418.80 116.73， 分别在8.8m、8.8m、8.4m、8.7m见基岩，由于覆盖层为人工填土和淤泥质土，因此考虑人工 挖孔桩，结果在开挖中7根桩，最大桩长达15.4m，最小桩长达10.2m。
2.工程勘探
网点密度及钻孔深度的探讨：鉴于基岩表面溶蚀现象严重，在施工图阶段，不但要加密勘探 点密度，而且还应结合工程中基础要求，补充每个基础下的工程钻，如一号窑石膏矿渣、碎 石输送皮带通廊，该场地原来是垃圾场，平基工程又将此作为弃土场，下面还有原来的下水 道，排洪沟，因这部分地质钻探网点密度在30m以上，根据地质条件基础365JT设计人工挖孔桩， 在施工过程中很被动，由于是排洪沟，人工挖孔桩难以穿越该段，无法排尽桩孔内大量的涌 水，改为机械钻孔灌注桩又难以穿越排洪沟沟壁障碍物，致使桩歪斜，改大开挖要挖10余米 深，亦不经济。只得挪动桩位，改变原基础设计，加大承台梁，以此来满足要求，因此在生 产调度中心大楼设计时要求一桩一桩一钻，以争取主动。
重视勘探工作，不能用临近钻孔参考。如球形水塔，参考近处建筑钻孔，层底深度3.5m为粉 质粘土，fk=230KPa；6.5m为粘土，fk=135KPa；6.5m以下为碎石土，fk=300KPa。选 择碎石土为持力层，基底标高为6.6m，结果基坑开挖后，不见碎石土层，只有粘土层，且越 往下挖土质越糟，不得不基础返工挪位，经补充勘探，粉质粘土层厚5.94m～9.66m，将基础 持力层选择在该层，改为加宽基础浅埋。
钻孔网点距离，按规范在施工图详勘阶段。
场地类别Ⅰ类建筑Ⅱ类建筑
〖BHDG1*1/5，FK8，K8ZQ，K8ZQF〗简单场地3.5～50m50～75m
中等复杂场地20～35m25～50m
复杂＜20m＜25m
(见工程地质手册表2-1-3，TJ21-77规范表7)
当采用基岩作持力层时，对我厂的情况而言，上述网点距离满足不了设计和施工要求，如碎 石库区砂页岩联合储库，网点距离＜30m，为28.75m，29.97m，按地质剖面图来看，设计标 高以下7m见基岩，结果在施工过程中，墩式基础挖至17m～18m方见基岩，致使基础工程浪费 很大，在该项工程中，±0.00以上工程费用为600万元，±0.00以下部分工程费用超过600万 元。
规范(TJ21—77)对岩溶地区钻孔深度有规定，对基底面土层＞压缩层厚且无形成土洞条件时 ，一般性孔及控制性孔可按表6
建筑类别一般性孔控制性孔
〖BHDG1*1/5，FK8，K8ZQ，K8ZQF〗
Ⅰ类10～15m15～30m
Ⅱ类6～12m12～20m
对以基岩为持力层者，钻孔应进入完整基岩3～5m或穿透溶洞底板下3～5m，当为桩时取＞3d ，对特殊地段的钻孔应继续加深才能判断：如一号窑生料均化库ZK102～ZK105，完整基岩面 上岩性与周围钻孔岩性明显不同，灰岩面上有一层深灰色砂而岩碎块或黑色粘土存在，且厚 度较大，ZK105自4.65m开始就见深灰色砂页岩和灰岩碎块，直至21.39m才见十分破碎的灰岩 ，到29.74m灰岩还不太完整，据推测，可能原是灰岩溶洞，由于上覆岩层的重力作用，使其 坍塌、堆积而成。因此在诸如此类特殊地段的钻孔必须加深，才能做出正确判断，以便基础 处理时，做出最佳决择。
3.基础处理
3.1理论基础：建筑物的建造使地基中原有的应力状态发生变化。这就必须运用力学方法来 研究荷载作用下地基土的变形和强度问题。地基基础必须满足两个基本条件：要求作用于地 基的荷载不超过地基的承载能力，保证地基在防止整体破坏方面有足够的安全储备；控制基 础沉降使之不超过地基的容许变形值，保证建筑不因地基变形而损坏或者影响其正常使用。
岩石地基常具有强度高和压缩性低的特点，常见的石灰岩，如构造裂隙发育，则受力时容易 破裂，并有遇水后易受侵蚀的特点，当作为建筑的地基时，其中较大的裂隙宜用水泥砂浆填 实。下卧基岩表面坡度较大的地基，可调整基础深度，宽度或采用桩基和深基础等处理措施 。如：可将条形基础沿基岩的倾斜方向分段、加深、作成阶梯形基底。
根据建筑地基基础设计规范GBJ7—89，对于石芽密布并有出露的地基，如石芽间距小于2m， 其间为硬塑或坚硬状态的红粘土，当房屋为六层和六层以下的砌体承重结构、三层和三层以 下的框架结构或具有15t和15t以下吊车的单层排架结构，其基底压
[1][2]下一页
[NextPage]
力小于200KPa时，可不作 地基处理。
3.2在岩溶地区，当基础底面以下的土层厚度大于3倍独立基础底宽，或大于6倍条形基础底 宽， 且在使用期间不具备形成土洞的条件时，不考虑岩溶对地基稳定性的影响。基础位于微风化 硬质岩石表面时，对于宽度小于1m的竖向溶蚀裂隙和落水洞近旁地段，可不考虑其对基稳定 性的影响。如地质条件符合下列情况之一时，可不考虑溶洞对地期稳定性的影响：①溶洞被 密实的沉积物填满，其承载力超过150KPa，且无被水冲蚀的可能性。②洞体较小，基础尺寸 大小于洞的平面尺寸，并有足够的支承长度。③微风化的硬质岩石中，洞体顶板厚度接近或 大于洞跨。
在满足地基稳定和变形要求前提下，基础应尽量浅埋，当上层地基的承载力大于下层土时， 宜利用上层土作持力层。
3.3对地基稳定性有影响的岩溶洞隙，应根据其位置、大小、埋深、围岩稳定性和水文地质 条件综合分析，因地制宜采取处理措施：①对洞口较小的洞隙，宜采用镶补，嵌塞与跨盖等 方法处理；②对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体，可采用灌浆加固和清爆填塞等措施。 桩基工程是否能实现其预定功能，并做到先进、经济合理，完全取决于设计与施工质量。设 计中应综合考虑的因素主要有：地质条件、上部结构类型、荷载特征、施工365JT技术、施工环境 、检测条件等。如一号窑墩是个箱形结构，箱顶支承大窑筒体，箱内为加油泵房，设计8根 ?1500mm钻孔桩，成桩后，经省建四公司桩基检测中心应用低变法中动参数法检测柱身有缺 陷，单桩承载力不能满足设计要求，固其检测中心出具检测报告是有效的，我们无法否认， 故只能进行加桩处理，因此，桩基以人工挖孔桩为宜。
3.4根据以上地基基础处理的理论基础及对本厂场地工程地质特点及工程勘探，对石灰岩地 区地基基础处理提出如下几点方法：
(1)充分挖掘地基土的潜力，最大限度地利用上覆土层 ，尽可能采用浅基础，尽量不碰基岩，因基岩面复杂，处理起来费时、费工、费钱。
(2)桩 基以人工挖孔桩为宜，生产调度中心楼(13层)原设计拟采用大直径钻孔桩(?1000～?1400) ，但钻孔桩进入灰岩时，会碰到溶沟、溶槽、裂隙等，致使钻孔桩进入灰岩时，会碰到溶沟 、溶槽、裂隙等，致使漏浆，无法继续往下钻，遇到软硬不一的介质，造成成孔歪斜，因而 以人工挖孔桩开挖并采用小爆破清底，对倾斜面挖孔桩壁可这样处理：①把基岩面凿成台阶 ；②必要时在桩底增加钢筋锚桩，对检查桩底有无溶洞，可采用手风钻钻入基岩＞2.5m。
(3)溶沟溶槽的处理：将充填物清除，用砼回填，如原煤均化堆场，39m跨预应力门式刚架， 独立柱基杯形基础，少数基础基底有溶沟，宽达0.8m～1m，深达2m，溶沟内均由粘土充填， 将粘土掏尽，直至无法再掏时，用同基础强度等级砼浇灌平基底，上部按图施工，建成后， 无不良现象发生。
(4)溶洞处理：煤库地段溶洞较为发育，煤提升机房4个孔有3个孔存在溶洞，煤库31m跨的储 库，22个基础有8个溶洞，相邻溶洞无串连，采用灌水泥浆填充的方式处理，建成后无不良 现象发生。
上一页[1][2]
