軟土和巖石組合地基基礎(chǔ)處理方法與實(shí)例

1、軟土和巖石組合地基基礎(chǔ)處理方法與實(shí) 例摘要：在分析常用土巖組合地基基礎(chǔ)工程處理措施的基 礎(chǔ)上，對(duì)某住宅小區(qū)的軟土和巖石地基基礎(chǔ)工程處理方法進(jìn) 行了介紹。通過(guò)采用獨(dú)立基礎(chǔ)和一柱一樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，制定 多種能夠及時(shí)應(yīng)對(duì)施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的不良地質(zhì)問(wèn)題的處治原 則，加上施工過(guò)程中設(shè)計(jì)、施工、勘察和監(jiān)理各單位的密切 配合，使該小區(qū)軟土和巖石組合地基上的基礎(chǔ)工程得到了及 時(shí)有效的處理，取得了良好效果。關(guān)鍵詞：土巖組合地基；處理；設(shè)計(jì)；處治原則中圖分類號(hào)：TU447文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1008-0422（ 2008）06-0146-031前言地基基礎(chǔ)是整個(gè)建筑物的重要組成部分，它對(duì)建筑物的 安全和正常使用有

2、著密切聯(lián)系，一旦出現(xiàn)事故，處理就比較 困難，例如地基的下沉將造成室內(nèi)地坪空鼓、開(kāi)裂，室外散 水空鼓開(kāi)裂、下沉，建筑物基礎(chǔ)受水浸泡，甚至導(dǎo)致建筑物 不均勻沉降等問(wèn)題。土巖組合地基是山區(qū)常見(jiàn)的建筑場(chǎng)地， 常見(jiàn)的土巖組合地基主要有：土層呈尖滅狀分布的地基， 這是由于下臥基巖表面坡度較大形成的；覆蓋土層厚薄極 度不均勻的地基，這是由于基巖表面起伏不平導(dǎo)致的；石 芽地基，石灰?guī)r地區(qū)常見(jiàn)地基形式，并有可能部份石芽出露。 球狀巖塊與殘積層混雜堆積的地基；崩塌體堆積的地基 或崩塌休堆積物與殘積坡積物混雜堆積的地基；巖石碎屑 填土地基，以及礦產(chǎn)殘碴（如煤殲石堆積）或工業(yè)廢料（如爐碴 或鋼碴堆積）等堆積物形成的地

3、基。一般來(lái)說(shuō)，這些地基無(wú)論 巖石還是土體的承載力都比較高，因此地基的承載力一般卓 有富余，但是由于土層和巖石的剛度差異巨大，因此最大的 問(wèn)題是容易出現(xiàn)不均勻變形，導(dǎo)致建筑開(kāi)裂等問(wèn)題。已有的 文獻(xiàn)對(duì)這些地基的處理已有大量介紹，本文將在這些已有經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，介紹一個(gè)軟土和巖石組合地基上的基礎(chǔ)工程處 理方法和實(shí)例，供同行參考。2工程概況新都住宅小區(qū)的建筑場(chǎng)地原為工廠廠區(qū)，舊建筑物己全 部拆除，場(chǎng)地平坦、寬闊，其中9#15#樓為二組大底盤(pán)，三 塔樓形式建筑，總高35.3m(13層)，結(jié)構(gòu)類型為帶一層轉(zhuǎn)換 層的短股剪力墻結(jié)構(gòu)體系，主要轉(zhuǎn)換層柱網(wǎng)尺寸為 5.77.9m柱底最大軸力設(shè)計(jì)值6100kN。連接體

4、部分柱 網(wǎng)尺寸為757.8m，柱底最大軸力設(shè)計(jì)值2710kN。該場(chǎng) 地土層厚薄不均、性質(zhì)不同，自上而下的土層分別是：雜 填土厚 0.51.0m；硬塑狀粘土(fak=180kpa，Es=27.5Mpa) 厚 1.01.2m；可塑狀粘土(fak=130kpa，Es=5.5Mpa)厚 02.2m，局部缺失；軟塑狀粘土 (fak=60kpa，Es=2.0Mpa) 厚 1.02.5m；流塑狀粘土 (fak=30kpa，Es=1.0Mpa)厚 02.1m，局部缺失。土層以下為基巖，為石灰系下統(tǒng)巖關(guān)組 炭巖，但是基巖面深淺不一：淺的2.5m，深的9.2m，基巖 fak=4000kPa, qpk=8000kP

5、a?；讟?biāo)高部分位于基巖下，部 分位于土層上。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，該場(chǎng)地巖溶發(fā)育，而且 存在不均勻性，鉆探中發(fā)現(xiàn)普遍存在鷹嘴巖、溶溝、溶洞等 不良地質(zhì)條件。這是一個(gè)土層厚度不均勻，還存在流塑軟土; 基巖承載力較高，但又存在不良地質(zhì)的土巖組合地基，加之 上部結(jié)構(gòu)為復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)，單柱荷載較大。其基礎(chǔ)工程 的妥善處理，不僅事關(guān)工程造價(jià)，而且影響到建筑的安全和 使用。3土巖組合地基常用處理方法3.1設(shè)置褥墊法土巖組合地基中，由于巖石地基和土地基在強(qiáng)度和剛度 的差異，位于巖石地基部分的基礎(chǔ)變形小，導(dǎo)致與巖石相鄰 的土層的承載力發(fā)揮不出來(lái)，使基礎(chǔ)在土巖交界處形成應(yīng)力 集中，因此需要在土層和巖層頂面設(shè)置一

6、層褥墊層，以減小 土巖之間的沉降差褥墊法是通過(guò)在土巖地基上方設(shè)置一定厚 度散體墊層，基礎(chǔ)設(shè)置在在墊層，通過(guò)墊層的壓縮和過(guò)渡使 基礎(chǔ)變形和受力得到過(guò)渡，避免基礎(chǔ)在交界處形成大轉(zhuǎn)角。 褥墊層不能提高土層的承載力，因此褥墊法一般用在土層承 載力能夠滿足要求的場(chǎng)地。褥墊可采用爐渣、中砂、粗砂、 土夾石或粘性土等材料，其厚度應(yīng)能達(dá)到能夠使地基變形平 順過(guò)渡的要求，一般取300至500mm。褥墊法多用于房屋為單 層排架結(jié)構(gòu)或一、二層砌體承重結(jié)構(gòu)，土層的地基承載力標(biāo) 準(zhǔn)值一般大于應(yīng)150KPa的土巖組合地基。其夯填度應(yīng)根據(jù)試 驗(yàn)確定，夯填度為褥墊夯實(shí)后的厚度與虛鋪厚度的比值。3.2設(shè)置沉降縫對(duì)于土層厚度差異

7、很大的土巖組合地基，尤其是地基壓 縮量相差較大的位置，在建筑物上設(shè)置沉降縫是常用的處理 措施。沉降縫的設(shè)置宜結(jié)合建筑物的平面形狀、地基土質(zhì)、 基礎(chǔ)類型及荷載條件等設(shè)置沉降縫，一般在下列部位設(shè)置： 建筑平面的轉(zhuǎn)折部位；高度差異或荷載差異處；長(zhǎng)高 比過(guò)大的砌體承重結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)的適當(dāng)部位； 建筑結(jié)構(gòu)或基礎(chǔ)類型不同處；分期建造的房屋的交界處。 沉降縫應(yīng)有足夠的寬度，房屋層數(shù)為2至3層時(shí)，沉降縫寬 度為5080mm，房屋層數(shù)為4至5層時(shí)，沉降縫寬度為 80120mm,房屋層數(shù)為5層以上時(shí)，沉降縫寬度不小于120mm,在特殊情況下可適當(dāng)加寬。3.3后澆帶法處理土巖地基不均勻沉降的后澆帶法是在高

8、低層相連處 設(shè)置的，具體做法是：先把高層主樓與低層裙房分開(kāi)施工， 從基礎(chǔ)到裙房屋頂各構(gòu)件的鋼筋均斷開(kāi)，在建筑沉降穩(wěn)定后， 將各構(gòu)件斷開(kāi)處澆混凝土聯(lián)系起來(lái)，灌后澆帶之前需把斷開(kāi) 的鋼筋焊接起來(lái)。采用后澆帶法一般還會(huì)采用以下方法減少 高層主樓和低層裙房的沉降差：調(diào)整主樓基底和裙房基底 的壓力差，降低主樓和裙樓的沉降差，如：主樓用整片基礎(chǔ)， 如箱形基礎(chǔ)或片筏基礎(chǔ)，減小土壓力，裙樓用條形基礎(chǔ)及獨(dú) 立柱基加大土壓力。較準(zhǔn)確地算出主樓與裙樓的沉降值， 調(diào)整沉降差使沉降后期兩者沉降相近。后澆帶法通過(guò)先施工 主樓，待主樓封頂后，再施工裙樓，待沉降基本穩(wěn)定后，再 澆灌后澆帶，連為整體的方法，把高層主樓和低層裙房

9、連成 整體。采用后澆帶法可避免設(shè)置沉降縫帶來(lái)建筑使用功能和 防水上的問(wèn)題。后澆帶一般設(shè)在裙房一側(cè)，寬度不小于500mm。3.4其他措施在土巖組合地基，采用一些建筑設(shè)計(jì)手段和施工措施也可降低建筑因地基不均而帶來(lái)的不均勻沉降問(wèn)題，例如，在 選用建筑平面時(shí)，力求平面簡(jiǎn)單，體型均勻?qū)ΨQ，而平面復(fù) 雜的建筑如L形及T形等的交叉處，基礎(chǔ)密集，地基中附加 應(yīng)力相互重盈，容易產(chǎn)生不均勻沉降。增加結(jié)構(gòu)的整體剛度 也是處理問(wèn)題的方法之一，在不均勻場(chǎng)地，特別是碰到軟土 地基時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加其關(guān)鍵部位的抗拉強(qiáng)度，這樣有利于利用 建筑物的剛度來(lái)調(diào)整建筑物的部分不均勻沉降。在不均勻場(chǎng) 地進(jìn)行建筑設(shè)什時(shí)，應(yīng)注意相鄰建筑物的相互

10、影響，并盡量 采用對(duì)不均勻沉降不敏感的結(jié)構(gòu)。當(dāng)建筑物有高差時(shí)，只要 有可能，就應(yīng)先施工重的部分，這樣便可利用施工程序的時(shí) 差，讓沉降大的部分先沉降一部分，這樣便可有效地減少不 均勻沉降。4處理方案設(shè)計(jì)對(duì)于土巖組合地基，可用的方法很多，設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)工 程的實(shí)際情況，綜合應(yīng)用上述方法，可使地基承載力和不均 勻沉降均能控制在允許范圍內(nèi)，達(dá)到最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。例 如某鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)7層建筑，建筑面積6300m2,基礎(chǔ) 為人工挖孔樁基礎(chǔ)，持力層為灰?guī)r。開(kāi)挖后發(fā)現(xiàn)少數(shù)孔樁的 樁端處70%為巖石，30%為粘土?，F(xiàn)場(chǎng)處理措施是將粘土部分 挖去后回填混凝土并夯實(shí)，該建筑竣工多年來(lái)使用正常。而 某單層工業(yè)廠房

11、，建筑面積1200m2,采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)，持 力層為硬塑狀粘土。開(kāi)挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后局部見(jiàn)石筍出露，大 部分為硬塑狀粘土，勘察資料反映其承載力特征值為260kPa。 由于粘土層的地基承載力滿足要求，因此現(xiàn)場(chǎng)處理措施是將 石筍打掉，挖去粘土并回填等厚的砂褥墊層，分層夯實(shí)后澆 筑基礎(chǔ)，該方案也取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。新都住宅小區(qū)工程為軟土和巖石組合的地基，在地表的 硬殼層下為厚度不均的軟土，基底標(biāo)高大部分位于基巖下， 局部位于土層上，其基巖承載力較高，但又存在鷹嘴巖、溶 溝、溶洞，而上部結(jié)構(gòu)為復(fù)雜高層建筑結(jié)構(gòu)，單柱荷載較大。 經(jīng)過(guò)多次方案比較、評(píng)審，最后采用“獨(dú)立基礎(chǔ)+人工挖孔 樁”基礎(chǔ)方案：在基巖面埋

12、深較淺的部分，挖除軟土，將柱 基礎(chǔ)直接落在基巖上；對(duì)于基巖面埋深較大的部分，則采用 人工挖孔樁，一柱一樁，樁端落在基巖上。這樣的基礎(chǔ)方案 適合該工程特點(diǎn)和場(chǎng)地特點(diǎn)：基礎(chǔ)直接落在基巖上，基巖 承載力較高，滿足高層建筑荷載大的要求；落在基巖上的 基礎(chǔ)不存在地基變形問(wèn)題，既滿足了高層建筑基礎(chǔ)必須做到基礎(chǔ)總沉降量和差異沉降量滿足規(guī)范規(guī)定允許值的要求； 采用該方案后工程主樓與連接體之間不設(shè)永久縫，僅設(shè)后澆 帶用以解決險(xiǎn)收縮和溫度應(yīng)力。同時(shí)，這樣的基礎(chǔ)方案?jìng)髁?明確、質(zhì)量可靠、造價(jià)較低。由于該場(chǎng)地下土層厚度不均，基巖中又存在鷹嘴巖、溶 溝、溶洞等諸多不良地質(zhì)現(xiàn)象，而且在設(shè)計(jì)階段，是很難掌 握非常詳細(xì)的場(chǎng)地

13、的地質(zhì)條件的，因此設(shè)計(jì)中還要求無(wú)論是 直接落在基巖上的柱下獨(dú)立基礎(chǔ)還是人工挖樁基礎(chǔ)，均應(yīng)對(duì) 持力層灰?guī)r進(jìn)行超前鉆探，查明基底5m（獨(dú)立基礎(chǔ)）或3d（樁 基礎(chǔ)）范圍內(nèi)基巖的完整性。施工中，勘察、施工、監(jiān)理應(yīng) 準(zhǔn)確提供每一個(gè)溶溝溶洞的平面只寸、走向、深度與基礎(chǔ)的 相對(duì)關(guān)系、兩側(cè)基巖的穩(wěn)定性、可靠性等書(shū)面性資料。對(duì)于 在施工中發(fā)現(xiàn)的溶洞、溶溝，制定了以下4條處治原則： 對(duì)外露的、淺層的溶溝、溶洞、裂隙，采取挖填置換的方法 處理。能全部清除洞內(nèi)泥土的全部清除，將洞壁（溝壁）表面 鑿毛，然后用混凝土回填。當(dāng)難以清除洞隙內(nèi)泥土?xí)r，也要 盡量清除，清除深度不少于1米，然后回填毛石、碎石、澆 筑險(xiǎn)，并加大基礎(chǔ)

14、底面積（原則上加大面積二三洞隙面積）, 使之跨越洞隙。對(duì)外露的較深、較大的溶洞，當(dāng)洞底巖石 穩(wěn)定可靠時(shí)，則改用樁基，將樁穿過(guò)洞體，使樁尖落在洞底 巖石上。對(duì)未外露的在5m或3d深度范圍內(nèi)的洞隙、溶洞，采用險(xiǎn)灌注填塞。對(duì)未外露的較大的溶洞，采用在洞內(nèi)設(shè) 置高壓旋噴樁的處理方法，用旋噴樁支頂溶洞頂板，使之穩(wěn) 定。5方案實(shí)施與效果由于地質(zhì)狀況在設(shè)計(jì)階段很難完全清楚，通過(guò)勘察手段 也只能概括的查明場(chǎng)地內(nèi)地形、地貌特征以及地質(zhì)構(gòu)造特征， 對(duì)于是否存在巖溶、土洞、不均勻地基不良地質(zhì)現(xiàn)象，場(chǎng)地 內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)、分布厚度及均勻性，各巖土層主要物理力學(xué) 性質(zhì)，場(chǎng)地內(nèi)地下水類型，水位變化等，有一定的局限性。 真實(shí)的

15、場(chǎng)地條件只有基坑開(kāi)挖才得以暴露顯現(xiàn)，因此對(duì)于軟 土和巖石組合地基的處理，必須由設(shè)計(jì)、施工和勘察密切配 合，根據(jù)暴露顯現(xiàn)后的實(shí)際情況，調(diào)整處理方案，使設(shè)計(jì)方 案實(shí)施可行。在新都住宅小區(qū)土巖組合地基的處理中，要求 設(shè)計(jì)人員應(yīng)參與全過(guò)程，不僅是在設(shè)計(jì)中制定處理方案，還 應(yīng)配合施工，實(shí)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)，使處理方案經(jīng)濟(jì)可行，安全可 靠。該工程的基坑開(kāi)挖后，多處出現(xiàn)在勘察報(bào)告中未反映的 溶溝、溶槽異常狀況，但是通過(guò)設(shè)計(jì)方、施工、監(jiān)理即時(shí)趕 到工地，一方面安排清除溶溝、溶槽內(nèi)泥土，另一方面，請(qǐng) 地質(zhì)勘察部門(mén)配合查清溶溝、溶槽平面范圍，判斷在基礎(chǔ)平 面內(nèi)尺寸、定位以及在基礎(chǔ)平面外1m范圍內(nèi)的走向、尺寸以 及溶溝、溶

16、槽旁基巖是否為完整或較完整的基巖。然后根據(jù) 不同的實(shí)際情況對(duì)每個(gè)溶溝溶槽做了相應(yīng)的處理方案。例如: 9#樓A-11A-E軸交柱基礎(chǔ)ZHJ（獨(dú)立柱基礎(chǔ)），基礎(chǔ)尺寸 ABH（高）=1.81.81.2m , 配 置 （p12100（雙向）鋼筋。在基坑開(kāi)挖時(shí)，發(fā)現(xiàn)有外露溶溝，溶 溝較深，溶溝內(nèi)泥土難以清除干凈。則按上述設(shè)計(jì)中的第 條原則：“對(duì)外露的、淺層的溶溝、溶洞、裂隙，采取挖填 置換的方法處理。能全部清除洞內(nèi)泥土的全部清除，將洞壁 （溝壁）表面鑿毛，然后用混凝土回填。當(dāng)難以清除洞隙內(nèi)泥 土?xí)r，也要盡量清除，清除深度不少于1m,然后回填毛石、 碎石、澆筑險(xiǎn)，并加大基礎(chǔ)底面積，使之跨越洞隙”進(jìn)行處 理。采取了以下措施：溶溝內(nèi)泥土清除了約3m,然后填入毛 石、碎石、澆注C30混凝土，由地質(zhì)勘察部門(mén)鑒定基坑基巖 符合設(shè)計(jì)要求后，將原基礎(chǔ)底面積擴(kuò)大，跨越溶溝。確定方 案后，設(shè)計(jì)單位立即以設(shè)計(jì)更改（補(bǔ)充）通知單的形式發(fā)至施 工單位，及時(shí)處理了施工中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，排除了建筑危害。 在該小區(qū)基礎(chǔ)工程施工過(guò)程中，多處出現(xiàn)了類似的問(wèn)題，但 是通過(guò)各方密切配合，多次進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)變更取得了效果的良好技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效果。6結(jié)語(yǔ)土巖石組合地基是不良的建筑場(chǎng)地，對(duì)于這樣的場(chǎng)地的 基礎(chǔ)工程，必須根據(jù)工程特點(diǎn)和場(chǎng)地特征因地制宜的確定地 基基礎(chǔ)處理方案。本文在分析了常用土巖組合地基常