对高层建筑岩土地基处理的问题探讨

摘要：随着社会经济建设的迅速发展，出现了大量的现代高层建筑。作者通过对高层建筑地基处理的实例，对于复杂地质条件下的地基处理方法，以及相关的问题进行了分析。

关键词：岩土地基；处理； 建筑工程

中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号：

前 言：在建筑物地基的主要受力范围内, 如遇有下卧层基岩表面坡度较大、石芽密布并有出露、大块孤石或个别石芽出露等情况之一者, 即属于岩土地基。岩土地基的工程地质和水文地质条件比较复杂,与一般土层地基比较,有其明显的特点, 其中最突出的表现为地基的不均习性。对岩土地基的复杂性和规律性应有充分的认识,应对建筑场地作出详细的勘察,并做必要的工程地质水文地质评价,采取可靠的地基处理措施以避免事故。

1、 工程概况

此高层建筑,由高层主楼15层、12层、10层及裙房2层组成,建筑面积19800–,高层主楼设地下室2层。高层主楼平面为/ Y0型,长、宽水平距离各为40m, 高层裙房总长104m, 总宽62m。建筑物高度, 高层为56.4m,裙房为10.6m, 高层主楼平面示意如图1。

图1平面示意图

建筑场地较平坦,场地标高71.00m~ 72. 10m, 地基土层情况是: 从地表面向下，第1层新近沉积土(Q4)，厚0.40m~ 2. 70m,第2层膨胀土( Q1) ,厚4. 70m~26.00m，第3层碎石土( Q1)，厚0. 50m~ 2. 70m，第4层花斑灰岩(O2) ，岩溶发育，溶洞较多，最大直径2m,小溶洞较多。除在膨胀土层中有滞水层外,基岩中未见地下水。

根据物探及钻探结果,基岩埋深南浅北深, 高层部位基岩面起伏最大幅度为14m左右,裙房部分尚较平缓。裙房仅2层,无地下室,基础埋深较浅,采用十字交叉梁基础, 基底不直接接触基岩面,基底下加砂垫层适当处理地基均匀。高层主楼箱基埋置较深, 岩土地基复杂, 本文主要介绍这部分的地基处理。高层主要场地典型工程地质剖面见图2。

图2典型地质剖面图

为避开高层主楼西北角位置基岩深沟，建筑物整体向南移位12m后，采用箱基。箱基底(- 7.40m) 距基岩面南端有3m~4m土层，北端有近13m的土层，相差近10m，使箱基都落在有一定厚度的土层上。

为查清西北角基岩陡坎的走向、坡降、深度及范围，又补钻几孔，证明移位12m仍未完全避开基岩陡坎，决定建筑物向东南方位移位3m。

在按施工图纸开挖基坑，挖至5.00m时，普遍进行了钎探( 钻孔) 。在普遍布孔间距4m，局部间距2m，个别间距1m后，发现建筑物地基下的基础起伏变化较勘察报告提供较大，这是因为勘察布孔较少难以发现。按移位后的新位置在12层东墙轴线下的地基仍有局部基岩埋深较浅，基本与箱基底平，即基坑挖至箱基底标高后，这部分岩石即露出基坑底面。在箱基底的其它个别部位也有距箱基底小于1. 30m的岩石，这部分岩石虽未露出基坑底面，但其距箱基底太近，对箱基均匀受力十分不利。

基坑开挖并钻孔钎探后发现了土洞，其位置深度在离箱基底近10m处，洞宽1.50m~ 2.00m，洞深5.60m，洞中底部高2.30m被泥砂充填,洞中上部3.30m为空洞。考虑今后建筑物使用后，地下水位改变时,土洞再次被冲刷，可能再被扩大，也有可能改道，土洞虽距箱基底较深，但因上部荷载大，箱基埋置深，仍在影响范围之内。

2、处理方法

2.1地基下卧层基岩表面坡度较大的处理

建筑工程地基下卧层基岩表面坡度较大，在移位后靠近陡坎处坡度仍大于10%，并在北部出现基岩石芽局部隆起出露。由于基岩表面倾斜基底层的厚度不均匀，因此，要考虑岩面土层的变化，地基土的承载力和压缩性使箱形出现很大不均匀的沉降，并考虑复杂的土壤沿基岩面滑动的可能性。具体方法是：对基岩与箱基底保持平整，小炮炸除1. 30m,，上做1.00m厚砂垫层,分层夯实。对隆起的基岩与箱基底小于1.30m者,也要炸除一部分， 炸至距箱基底1.30m，做砂垫层，至箱基底留出300m。为解决箱基底沉降不均问题，把整个箱基底铺300mm厚瓜子片状石屑垫层,使箱基底形成一个褥垫，具体做法见图3

图3箱基底地基处理图

2.2土洞的处理

岩溶土洞分活土洞及死土洞二类：一般走水的土洞为活土洞，不走水的土洞为死土洞，其处理方法亦不同。本工程发现土洞后，复经密布钻孔，查清土洞的范围、规模， 经压水测试,各钻孔水道均通畅，确定土洞为活土洞。活土洞的处理原则是疏导地下水，使其水流通畅绝不能堵死。如果判断不准确，活土洞按死土洞处理，则导致水流改道造成新的土洞，对建筑物更为不利。活土洞的处理方法是：从箱基基坑底向下挖井挖至土洞洞顶，清除洞内泥砂，洞底分层铺填块石，厚度2.30m，上铺碎石，厚度3.30m，至洞顶以上即用灰土夯填，直做至石屑褥垫层下。

2.3为确保质量采取的特殊措施

（1）鉴于膨胀土遇水膨胀、失水收缩的特性，为保持基坑底膨胀土的原含水量，应将凉槽的时间压至最低限度，当基坑挖至箱基底时，即对隆起的基岩进行处理，处理完成后，即开始下挖基础底300mm深的膨胀土，施工中有组织的分成几片，分片流水作业，挖土、铺填石屑、打混凝土垫层，连续流水完成。

（2）浇注混凝土垫层时应注意使水灰比小一些，以防止水泥渗入褥垫层，使褥垫层材料胶结，基础滑移调整不自由，褥垫不能充分发挥作用。

（3） 由于膨胀土中有滞水层，为保证施工在地水位以上作业，在基坑的挖排水明沟适当位置设抽水井，以降低水位。

（4）在基坑放坡的四壁上，在膨胀土部分抹水泥砂浆面层，以保证顺利施工和回填土的质量。

3、对有关问题的分析

3.1岩土地基的处理方法

一般可分为两类：一类当处理压缩性较高的软弱地基，使其适应压缩性较低的坚硬地基。如本工程移位后，计划采用箱基局部坐到基岩上的混凝土现浇层上， 这是由于基岩顶面距箱基底较近，而大部分采用箱基底做桩基的做法，这部分基岩顶面距箱基底较深。因造价高、工期长，且基岩溶洞分布规律未完全探清，因而未予采用;也可采用局部大开挖,换填,或用梁、扳跨越等方法,这类处理方法处理效果好, 但不经济且施工工期长; 另一类是处理压缩性低的地基,使其与压缩性高的地基相适应,做到调整岩土交界部位的相对变形, 避免由于该处应力集中而使建筑物出现不均匀沉降。褥垫法是处理岩土地基中常用的既经济、又安全可靠的方法。本工程采用石屑褥垫法, 目的是调整南北不均匀沉降, 因为基岩面上的土层厚度不均, 悬殊较大。根据有些高层建筑地基处理经验, 采用石屑做褥垫层, 由于其遇较硬地基后, 能自动滑动,产生较好地调整地基变形的作用。褥垫层的厚度视所需调整的沉降量而定, 一般采用粗砂、碎石、级配卵石300mm~500mm; 采用石屑厚度300mm即可。

3.2对下卧层基岩面坡度较大的地基处理

除考虑地基承载和变形引起建筑物不均匀沉降外, 还应考虑地基土沿倾斜面滑动。当基岩表面相对倾斜, 且离基础底较近时相当于大孤石地基, 应予炸除处理, 换成褥垫层。当基岩相向倾斜, 形成沟道时对建筑物危害相对减少, 视沟道深度及建筑物荷载大小确定处理。对局部隆起的地基及大块孤石地基, 当其距基础底较近时, 对建筑物地基不均匀沉降十分不利, 一般应予处理。常用的褥垫处理方法, 造价低、施工方便、效果较好。

3.3褥垫层材料

褥垫层所用材料有粗砂、碎石、级配卵石、石屑等。利用粗砂、碎石作褥垫, 其调整地基的压缩性较好; 但采用级配卵石、石屑, 其适应硬软不一的地基, 利用其滑移性好, 可以更好地调整地基的不均匀变形。

3.4岩土地基的处理

不能只是孤立地处理地基, 应对地基、基础及上部结构作为整体考虑, 因为它们是共同工作的, 在许多情况下是互相补偿的。建在岩土地基上的建筑物, 除加强上部结构的整体刚度外,对于建筑物较长、体型又较复杂,而地基硬软明显悬殊时, 应用沉降缝将建筑物分开,以减少由于不均匀沉降造成的危害。对高层建筑与低层裙房不便设沉降缝时, 可采用预留施工后浇带法,待高层主体完成后,再与裙房连在一起, 以减少高层与低层的差异沉降。

3.5加强地质勘察, 彻底掌握岩土地基情况

在复杂地质条件下建造高层建筑, 其地质勘察工作更应加强,为结构设计提供的地质报告更应详尽、准确。工程地质勘察布孔较一般情况下为密, 深度应探至基岩面, 并深入500mm, 待开挖基坑后再进行加密钻孔补探, 遇地质构造复杂的局部部位要重点探测, 直至完全掌握情况为止。也可先在建筑场地进行物探,即用物理的方法( 如地震波)在地面上探出地层构造情况, 据此布置工程地质勘察钻孔再进行详察。用物探开路, 再用工程地质勘探详察, 二者结合, 较易摸清岩土地基的地质构造规律。

4、 结 语

总之，在我国家经济不断发展的今天，城市的建筑发展显得尤为重要，但是追求美观的同时， 质量更加得到现代社会的重视。因此高层建筑中岩土地基的处理是最为关键的开始。