高明区某医养大楼桩型选择

高明区某医养大楼桩型选择

方振雄

广东省建筑设计研究院，广东广州510010

摘要：岩溶地区地下溶洞发育,工程地质条件复杂,对建筑工程桩基施工具有较大的负面影响，长久以来，在岩溶地区的高层建筑建设中都没有很好的解决桩基选型的问题.。以下主要简述了几种常见桩基在岩溶地区的适应性，通过工程实例对岩溶地区桩基选型进行了分析比较，最后对岩溶地区的桩基选型阐述了个人建议，以期为以后岩溶地区的桩基选型工作提供参考。

关键词：岩溶；桩基；地基

1.工程概况

高明区某医养结合大楼项目工程位于佛山市高明区西江新城丽江路，项目用地北、西两侧均与现有建筑相邻，东、南两侧为规划道路。项目总规划净用地面积约为30000平方米，建筑总面积约为42000平方米，包括地上和地下两部分，其中地上建筑为一栋15层的医院结合大楼，其设计相对标高为57.7米；地下部分，设置2层地下室，负二层考虑人防工程设计。塔楼部分地下室底板标高为-9.600米(相对于±0.00)，地下室停车库底板标高-10.650米(相对于±0.00)。±0.00的标高相当国家1985黄海高程基准4.25米。建筑主体结构拟采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构，单柱最大轴力约为17000kN。拟采用的基础形式为桩基础。

2.根据勘察报告，高明某医养大楼项目地基存在岩溶不良地质作用，柱状图如下图所示。

勘察报告中指出，本场地下伏基岩为石灰岩，钻探时候揭露有溶洞，对施工安全性有较大影响，地面地质灾害以岩溶地面塌陷为主。根据钻探揭露，完成的21孔中有4个钻孔（孔号为ZK5、ZK7、ZK11、ZK18）揭露有溶洞，见洞率为19.1%，线溶率为18.7%，岩溶发育等级为岩溶强发育。溶洞顶板厚度0.1～3.5m，洞高0.3～8.7m，溶洞内有充填；溶洞顶板较薄，处于欠稳定状态，在外力作用下，可能溶洞继续发展或造成溶洞顶板塌落，发生塌陷事故。建议开挖施工时，进行超前钻进一步查明。对可能危及施工安全的溶洞进行注浆加固处理，以保证施工安全。

3.由于本项目有2层地下室，地下室基底标高约为-10.3米，灰岩层上覆土层有6~10米，在设计开始前，综合工程项目的地质状况，分析比较各桩型的适应性，现分述如下：

（1）虽然基岩层相对于地下室基底埋深较浅，但水头较高且岩溶地质存在较丰富的地下水，大面积降水也会对邻近建筑物、管网和道路造成不良影响，易出现涌水、涌砂、掉入土洞等现象，所以不建议采用人工挖孔桩。

（2）地下室抗浮设计水位为室外地坪标高，采用预应力管桩。由于岩层上覆土层只有6~10米，根据地质报告，按《基础规范》、《桩基规范》计算管桩承载力，初步估计算桩径500的抗拔承载力特征值为250，地下室柱下水浮力平均为3000kN左右，最大约4000kN,利用管桩摩擦力进行抗拔不合理。因此，地下室优先选用冲孔灌注桩，桩端以进入具有一定厚度的连续中、微风化灰岩为桩端持力层，桩端进入岩层3.0~3.5米，依靠岩层提供桩侧摩擦力进行抗拔同时承受竖向荷载。

（3）塔楼范围因自重大，不需要进行抗浮设计，但塔楼墙柱轴力大，标准组合作用下柱最大轴力约17000kN。故塔楼桩基选型有如下3种选择，现比较如下：

1）若采用CFG桩法，必须使经处理后的复合地基承载力不小于350kPa,根据《地基基础处理规范》相关条文及公式计算，采用桩径500，桩长约7.0米，置换率4.9%，CFG桩身承载力应不小于900kN,按勘察报告提供的土层参数计算，CFG桩须进入中风化岩层才能满足设计要求；但CFG进入岩层困难，施工无法保证，且进入岩层的CFG桩的受力机理与复合地基的工作方式不符，不符合复合地基发挥作用的理念，故无法达到预计的设计要求。

2）若采用预应力管桩，桩径600，桩长平均约7.0米（桩长属较短范围）；桩端触及中风化或微风化持力层面，根据规范公式按勘察报告的土层参数计算，管桩承载力的取值不大于1000kN，为摩擦端承桩。故桩的桩布置方式只能是满堂布桩形成桩筏基础。采用静压、定期往复试压等一系列施工手段和程序不仅可在可溶性基岩地区应用预应力管桩，更可以作为一种比CFG桩法更深层的复合地基手段，其实就是刚性桩复合地基。根据勘察报告对有可能出现溶洞的地方采用超前钻，探明持力层地质状况，对有溶洞的地方采用注浆处理。但管桩施工存在的问题是爆桩率高，特别桩长较短时更容易出现爆桩；由于是满堂式布桩，一旦出现爆桩，补桩则非常困难且现场施工须进行大量的试桩。施工必须根据试桩情况，控制爆桩率。

3）若采用冲孔桩基，以岩层为桩端持力层，承载力高，受力直接；但费用高，对场地环境污染较大，也是地勘报告建议采用的桩型。因有溶洞，可能会造成漏浆、漏水、等现象，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）第8.5.5条规定“嵌岩灌注桩桩端以下三倍桩径范围内应无软弱夹层、断裂破碎带和洞穴分布；并应在桩底应力扩散范围内无岩体临空面。”故施工前必须采用超前钻，探明溶洞情况，对溶洞进行注浆处理或充填，确保桩端以下的持力层满足规范要求。

综上所述，塔楼范围内采用冲孔灌注桩显然是优先选择的桩型。

参考文献

[1]建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）

[2]建筑桩基技术规范(JGJ94-2008)

[3]混凝土结构设计规范(GB50010-2010)（2015年版）