李鼎强

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州 510060)

上履松软地层的浅覆盖石灰岩地区勘察设计应注意的若干问题

李鼎强∗

(广州市城市规划勘测设计研究院，广东广州 510060)

岩溶在我国南方地区分布较广，作为一种特殊的不良地质作用，一直以来都是工程建设的棘手问题。随着城市建设的发展，位于岩溶场地的工程建设项目越来越多，特别是浅覆盖石灰岩地区，上履松软土层时，勘察、设计、施工均是个难题，一旦处理不当，势必影响工程的顺序开展。本文通过某位于浅覆盖型岩溶区的典型项目成功建设实例，提出了上履松软地层的浅覆盖石灰岩地区，合理的勘察设计顺序及应注意的若干问题，为国内岩溶地区开发建设勘察设计工作提供经验。

松软土层；石灰岩；勘察设计

1 引 言

随着城市建设的快速发展，位于岩溶场地的工程建设项目越来越多，岩溶作为一种特殊的不良地质作用，一直以来都是工程建设的棘手问题，尤其是上履有松软土层时，勘察、设计、施工均是个难题，一旦处理不当，势必影响工程的顺利开展。本文所述新建办公、商务中心工程位于广州市大坦沙桥中中路，由A、B、C三个区组成，其中首期工程A区包括两栋16层塔楼、5层裙楼，地下室2层，框架结构，裙楼单柱最大轴力标准值为 13 000 kN，塔楼单柱最大轴力标准值为15 000 kN，单柱下最大抗拔承载力标准值5 000 kN。根据区域地质资料，本工程场地下伏基岩为白垩系上大朗山组，岩层总体走向NE20°～30°，倾向NW，倾角10°～20°，属荔湾单斜构造的组成部分；受沉积环境的影响，平面上砂岩与灰岩呈条带状相间分布。岩性复杂，岩溶发育，覆盖层主要为松软的淤泥、粉细砂层，受西边地铁施工影响，曾发生多起地面塌陷事故，因此，项目上马之前业主和设计单位高度重视，严格按照要求，展开了周全的勘察设计工作。

2 勘察的布置

根据本工程的规模和特点以及其所处独特的地质条件，勘察方案由设计人员和勘察人员共同制定，考虑到基础施工时应采取桩基超前钻探，详勘钻孔布置采用较密的规则方格网布置，以便对场地进行准确的工程地质分区，共布置钻孔160个。裙楼、地下室部位钻孔要求钻入中等、微风化岩3 m～5 m，塔楼钻孔钻入微风化岩5 m，以便准确查明场地岩土层的结构分布及其物理力学性质、地下水的埋藏条件及其对建筑材料的腐蚀性；查清不良地质现象的发育分布状况，从而对场地和地基的稳定性及地基岩土的承载力作出评价；提出基础、基坑支护设计方案建议，指出施工注意事项，同时为基础、基坑支护设计与施工提供可靠的岩土工程参数。

3 勘察成果资料的分析选用

根据勘察成果，场地揭露基岩岩性复杂，主要有泥岩、(泥质)粉砂岩、细砂岩、砾岩、泥灰岩及石灰岩，上覆厚度不等的第四系冲积淤泥、粉细砂、粗砾砂、粘土、粉质粘土等，场地内岩性的分布具有较明显的条带性，场地内存在大量的土、溶洞，主要分布在场地东西两侧。在进行常规的岩土工程勘察报告资料整理分析后，重点对场地进行工程地质分区，以便为建筑设计提供参考。根据钻孔揭露溶洞发育状况，将场地大致分为三大区，分别为:Ⅰ区——岩溶强烈发育区，Ⅱ区——岩溶中等发育区，Ⅲ区——溶洞弱发育区，如图1所示。根据分区情况(见表1)，建议调整原建筑设计方案，将塔楼位置进行调整，放在场地中部，即岩溶弱发育区，以避开岩溶发育对基础施工的影响及降低施工风险。

图1 岩溶发育强度平面分区图

场地工程地质分区情况表 表1

图2 49号桩塌陷坑照片

图3 中微风化岩岩面埋深三维效果图

4 建筑物的布置

设计人员拿到勘察成果资料后，发现原先设计的塔楼主要集中在场地的东部，即岩溶强发育区，而塔楼单柱最大轴力标准值为15 000 kN，对桩基承载力要求更高。根据以往在岩溶区设计的经验，岩溶区桩基施工，桩径越大，所需要的桩底稳定完整持力层的厚度越厚，场地工程地质条件越难满足设计要求，经多次讨论，决定采纳勘察报告的建议，将主楼位置进行微调，放在中部岩溶弱发育区，而位于岩溶强发育区的裙楼桩基，刚采用减小桩径，加密桩数，以达到优化设计，降低施工风险。

5 基础的选用及地基处理

5.1 基础的选用

本工程主塔楼16层，裙楼5层，属大跨度商业建筑，下设2层地下室，开挖深度约10 m。基底主要为稍密至中密的砂土，局部夹软土层，土质分布不均匀。因此，天然地基难以满足上部结构对地基持力层的要求。根据场地岩土工程条件，结合建筑工程结构特征，设计采用冲(钻)孔桩基础，桩径 1 200 mm～ 2 200 mm，选用连续厚度3倍桩径(不少于5 m)中微风化岩作桩端主要持力层。同时，桩基施工前应进行详细的桩基超前钻探，根据详细勘察成果资料，按地层分区界线，具体布孔原则如表2所示。

桩基超前钻布孔原则 表2

根据桩基超前钻探结果，部分桩位钻孔在施工深度范围内未发现厚度满足“嵌岩深度＋3D”要求的稳定中微风化岩层，在软弱下卧层强度及变形验算许可前提下，充分利用上部较厚层的中等、微风化岩岩体作桩端主要持力层，尽可能减少桩长。但本场地大部分地段中等风化的泥质粉砂岩、粉砂岩等碎屑岩及泥灰岩天然单轴抗压强度一般小于7 500 kPa，设计时根据每根桩的详细岩土参数经详细验算，结合上部结构荷载情况适当调整桩径，结合多桩承台方式处理。

5.2 地基处理

因本工程砂层厚度大，地下水丰富，且与珠江水有紧密的水力联系，水位可能随珠江潮位变化而波动，在钻(冲)灌注桩施工过程中遇溶洞，泥浆大量流失，水动力条件急剧变化，水力坡降迅速增大，加上岩溶真空或负压吸蚀作用，地面塌陷可能随之出现。溶洞对钻(冲)灌注桩桩基础施工的影响很大，灰岩区钻(冲)灌注桩施工过程中可能会出现了斜孔、漏浆、孔壁坍塌、卡锤、埋锤和地面塌陷等问题。结合超前钻探资料，对已发现溶洞的桩位预先进行溶洞注浆处理，以降低桩基施工风险。对不同高度的溶洞采用以下处理方法:

(1)溶洞高度h<1 m，采用抛填黄泥和片石，用桩锤轻打挤压，堵塞溶洞，同时备足泥浆以便及时补浆。

(2)溶洞高度1 m

(3)溶洞高度h≥3 m，在钻(冲)灌注桩之前采用超前静压注浆对桩周土层加固和溶洞进行充填处理，并使用全钢护筒方案。

具体的注浆孔布置、注浆成孔要求、注浆工艺要求、注浆施工顺序及质量检测经专门岩溶处理设计和施工。在岩溶处理完成后，进行冲孔灌注桩施工，未发生在勘察阶段已发生的地面塌陷等现象，证明溶洞注浆处理效果明显，大大降低了原先预计的冲桩事故。

6 基坑支护方案的选用

6.1 基坑周边环境

本工程下设2层地下室，开挖深度约10 m，基坑面积大。场地东边为桥中中路，距离约30 m，其余周边开阔，无大型建筑物。基坑开挖深度范围内的土体包括填土层、淤泥、粉细砂以及中粗砂，基坑底部为中粗砂层。地下水丰富，不具备放坡开挖的条件。

6.2 原通过评审的基坑支护方案

根据场地岩土工程特征及水文地质特征，勘察报告建议采用地下连续墙＋锚索(或内支撑)相结合进行支护。后基坑支护设计单位考虑到岩溶区基坑支护，地下连续墙风险较排桩大，设计采用钻(冲)孔桩＋桩后大直径搅拌桩止水＋1道预应力锚索＋上部3 m放坡喷锚支护形式。但在基坑支护施工期间，此设计方案未考虑到地下水对搅拌桩施工质量的影响，因地下水太丰富，且存在不稳定的渗流场，导致桩后施工的大直径搅拌桩无法成形，未能有效控制地下水。

6.3 最终实施的基坑支护方案

鉴于原方案施工受阻，经设计变更，基坑支护采用了勘察报告建议的基坑支护方案，即地下连续墙(局部为已完成施工的支护桩)＋1道锚索＋上部2 m放坡喷锚支护形式。具体设计墙厚800 mm，地下连续墙的嵌固深度要求进入全、强风化岩不少于1.0 m，或要求进入中风化岩不少于0.3 m。锚索设置于冠梁位置，为3 ×7φ5预应力支护锚索，锚索长度为24 m～37.5 m，其中自由段长度为 7.5 m～8.5 m，锚索设计拉力值为320 kN～410 kN。支护变更前已施工的支护桩桩径为φ800，间距 900 mm。支护桩间设置双管旋喷桩加强止水，地连墙与支护桩连接接头位置增加2个双管旋喷桩止水。

该基坑支护方案施工顺利，已全部封底进行地下室施工，支护效果良好，达到了预期的效果。但在基坑开挖期间，通过地下水监测发现，支护变更前已施工的支护桩范围墙体漏水严重，即使采用如前所述严密的止水措施，效果均较差，因此，岩溶区地下水丰富地段，基坑支护止水方案应谨慎选择。

7 结 论

通过对本项目的勘察、地基基础设计、地基处理设计、基坑支护设计过程的介绍，提醒我们在岩溶强发育区进行勘察设计，有如下几个问题需引起重视:一是应高度重视，严格执行勘察程序，先进行初步勘察，后进行初步设计，再进行详细勘察，然后根据勘察结果进行调整建筑布置，优化勘察设计方案，以达到充分利用有利因素，避开不利因素；二是基础方案的选取应慎重，特别是在岩溶强发育区，桩基施工前应进行超前钻探(一桩多孔)，充分查清岩溶发育情况，包括溶洞规模、充填物性质、充填情况和连通性等，并提前进行有效的岩溶注浆处理；三是基坑支护方案的选定要结合场地地下水的发育情况，合理选取有针对性的支护方案；四是应查清地下水的发育情况，并高度重视，分析其对地下室施工的影响，以免带来不必要的麻烦和工期的拖延。

[1] 广州市城市规划勘测设计研究院.中华液晶城办公楼及商务中心施工勘察报告[R].2010

[2] 广州市城市规划勘测设计研究院.中华液晶城(A区)岩土工程勘察报告[R].2009

[3] 广州市城市规划勘测设计研究院.中华液晶城办公楼及商务中心岩溶处理设计[R].2010

[4] GB50021－2001(2009年版)岩土工程勘察规范[S].

[5] 罗坤，官善友，杨育文.隐伏岩溶场地建筑工程勘察实践[J].城市勘测，2007(9):113～116

Some Problems in Survey and Design of Shallow Cover Limestone on the Volt Soft Strata

Li Dingqiang
(Guangzhou Urban Planning＆Design Survey Research Institute，Guangzhou 510060，China)

Wider distribution of karst in southern China，As a special kind of adverse geological，Sting has always been the engineering construction.With the development of urban construction，more and more construction projects at the site of the karst，In particular，shallow coverage of the limestone region，On V soft soil，survey，design，construction is difficult，if not handled properly，is bound to affect the order to carry out the project.Through a typical project successful construction of instances in the shallow cover karst area，the limestone areas of shallow cover on V soft strata，survey and design order and should be noted that a number of issues，development and construction survey and design work for the domestic karst areaexperiences.

soft strata；limestone；Survey and design

2012—02—03

李鼎强(1981—)，男，工程师，注册土木工程(岩土)师，主要从事工程勘察、岩土工程设计及咨询工作。

1672－8262(2012)02－160－04

TU475

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