辽南溶岩地区基础选型

摘　要：本人结合自己多年设计经验，对辽南地区（尤其溶岩地区）基础进行分类和总结，供结构工程师设计时参考借鉴。

关键词：浅基础；深基础；地基处理；基础选型；溶岩地区

1　概述

我国地员辽阔，地质条件复杂，建筑地基类型多样，例如软土地基、湿陷性黄土地基、膨胀土地基、多年冻土地基、山区地基等一些复杂地基形式[1]。

溶岩地质条件分布广泛，南至广州、深圳，北至东北，东至沿海，西至云贵地区，均有分布。

辽宁南部地区，辽东半岛地质条件亦为复杂，溶岩地质及其发育。

本文作者根据自己多年设计经验，对辽南地区基础选型进行分类和总结，供广大工程师参考借鉴。

2　辽南地区常用基础形式

基础是连接上部结构与地基之间的过渡结构，起到承上启下作用。地基可分为天然地基和人工地基，基础可分为浅基础和深基础。

建筑基础选型应根据工程地质和水文地质条件、建筑高度及体型、结构形式、荷载及分布情况、相邻建筑基础情况、施工条件和材料供应以及抗震烈度等综合考虑，选择经济合理的基础形式。

浅基础是相对深基础而言的，二者的差别主要在施工方法和设计原则上。浅基础的埋深通常不大，一般只需采用普通基坑开挖、敞坑排水的施工方法建造，施工条件和工艺比较简单；深基础都要采用特殊的施工方法和施工机具建造，施工条件比较困难，工艺比较复杂。

大连市区、旅顺口区、金州新区、瓦房店市、长兴岛经济开发区等北部地区以承载力较高、埋深较浅（10米以内一般可见岩石）的岩石地基为主，并存在大量的溶岩。

普兰店市、庄河市、东港市等沿海地区，亦以岩石地基为主，但相对上述地区而言，持力层较深，上部存在大量软弱地基（淤泥等），场地的地貌单元属海陆相冲海积阶地。

营口市、辽阳市等北部地区持力层均匀、较深（20～40米，甚至更深），多采用摩擦型桩基础。

以下各种基础形式为辽南地区常用基础形式：

2.1浅基础（例如柱下独立基础、墙下条形基础）

框架结构，柱网、荷载均匀、地基较好可选择柱下独立基础；上部结构对不均匀沉降要求严、防水要求高、地基较差可选择筏板基础。

剪力墙结构，地基较好且无防水要求可选择墙下条形基础；地基较差或有防水要求时可选择筏板基础和箱型基础。

2.2深基础（例如人工挖孔灌注桩，预应力管桩，机械钻孔灌注桩）[2]　[3]

人工挖孔灌注桩采用人工挖掘成孔，逐段边开挖边支护，达到所需深度后再进行扩底、安装钢筋笼及灌注混凝土而成。人工挖孔灌注桩作为灌注桩的一种，因造价低而在辽南地区得到广泛采用。且具有可直接观察地层情况，孔底易清除干净，设备简单，噪音小各桩可同时施工等优点，桩内径应≥800mm，开挖直径≥1000mm，分节支护，每节高500～1000mm，采用低标号混凝土浇筑。。但由于挖孔时存在塌方、缺氧、涌水、流砂等危险，因此有一定的适用范围，适用于基岩埋深较浅和地下水不丰富场地，辽南山区地势较高场地恰好具有这个特点。

钻（冲）孔灌注桩采用钻机（如螺旋钻、振动钻等）钻土（岩石）成孔，然后清除孔底残渣，安放钢筋笼，灌注混凝土，亦可桩底形成扩大桩端。此方法在岩溶地区应用非常广泛，但成本高、对场地环境污染较大、孔底清渣困难，发育的溶洞对钻（冲）孔施工带来困难，也会造成漏浆、漏水、卡钻、塌孔、偏孔等现象，此方法在辽南地区应用范围较人工挖孔桩小，在存在地下水或溶岩地带应用较多。

预应力混凝土管桩采用先张法预应力和离心成型法制作，采用锤击或静压等施工方法。常用直径400～600mm，每节长12m左右，桩端设置钢桩尖或十字钢隔板等。具有桩身强度高，不受地下水影响等优点，但当桩长较长时，存在接桩问题，腐蚀性地下水环境存在腐蚀性问题。当建筑高度小，层数低时，亦可采用预制混凝土管桩。由于施工进度快，成桩质量高，在岩层平缓场地，应用范围较多，而且逐渐得到广泛应用。在岩面高低起伏场地易产生滑桩、断桩，因此通常不建议采用，

2.3地基处理（例如CFG桩，碎石桩，强夯，换填）[4]

由于辽南多数属于山区地基，大面积的地基处理并不多见，但个别场地（或某场地的某个地块）采用地基处理是常用方法，也是解决持力层不均匀的有效方法。

强夯、换填的地基处理方法多用于层数低、荷载相对较小的多层建筑，例如作者设计的某人防地下室，由于基底标高距离粉质粘土（Fak=160KPa）持力层仅有1m左右，经预算，最终方案为选择粗砂（可就地取材）换填地基处理方式取代桩基础。

CFG桩、碎石桩一般用于持力层较深、层数相对较多、荷载较大的建筑，例如作者设计过18层剪力墙结构住宅，因基岩起伏较大，且存在溶洞，设计采用CFG桩地基处理方式，桩按摩擦桩设计，桩端未至持力层，从而避免溶洞、起伏不平的基岩顶面对布置预制桩的不利影响，从根本上消除溶洞的影响。基础采用筏板基础，满足承载力和变形要求。

此外，利用毛石混凝土回填，然后在其上做浅基础，虽然造价较高，但其地基稳定、承载力高（与岩石地基成为整体），而在辽南溶岩场地应用较多，成为一种处理溶洞和局部持力层不平地块的常用方法。基坑开挖后，根据现场情况采用物探方法检测基地基岩完整性和岩溶发育情况，对于浅部岩溶，可开挖至溶洞底缘，清除溶洞内的充填物，采用毛石混凝土换填；对于较深部岩溶，可采用梁、板和拱等结构跨越等方法处理，亦可采用高压注浆进行注浆处理。场地岩溶发育区域，若采用桩基础，建议对设计桩位进行一桩一孔施工勘察，一详细查明基础下岩溶发育情况。

3　基础设计常见问题

3.1地质资料误差大

山区地基，并存在大量溶洞和孤石，地质勘查钻孔离散有限，因此地质资料误差大，并不能真实的反应场地地基情况，使基础选型与地基不相符，基坑开挖后，发现与地质资料和基础设计不相符，造成基础修改。浅基础变深基础，深基础变浅基础不可避免。

基岩面起伏较大，且都为岩石基础，由于岩石地基刚度大，在岩性均匀情况下可不考虑不均匀沉降的影响，故同一建筑物可使用多种基础形式[4]，作者的设计中就多次采用一岩石为持力层，人工挖孔灌注桩与独立基础相结合的基础形式。

3.2抗浮设计

辽南地区海拔标高较低，地下水丰富，基础选型常要结合抗浮设计，

合理原则基础形式和基础埋深，既能满足承载力、埋深和建筑功能要求，同时可以有效解决建筑物的抗浮问题，使工程达到最大的经济效益和社会效益。文中2.3节列举的工程实例中的基础选型的一个重要原因就是基于抗浮设计而采取的。

3.3基础形式与建筑物高度的关系

辽南地区岩石持力层普遍不深，因此基础形式一般受建筑高度和层数影响较小，主要取决于场地地质条件。换言之，因地质条件原因，高层用浅基础，多层用深基础和地基处理很常见。

3.4桩基础多为端承桩（桩端持力层较好），而且桩长较短（6～8米很常见），长度变换不一，持力层以上各土层厚度不均匀，因此设计通常不计侧阻力。

4　结论

随先进的施工技术不断出现，人工成本不断增加等因素影响，施工工艺将不断优化，将会有更先进适用的设计和施工方法在溶岩地区应用。本人结合自己多年设计经验，对辽南地区（尤其溶岩地区）基础进行分类和总结，供结构工程师设计时参考借鉴。

参考文献

[1]　闫明礼，张东刚.CFG桩复合地基技术及工程实践[M].中国水利水电出版社，2006.

[2]　GB　50007-2011建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.

[3]　JGJ　94-2008建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.

[4]　JGJ　79-2002建筑地基处理技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.