溶洞设计​浅议岩洞区域的结构根底规划

溶洞设计浅议岩洞区域的结构根底规划

1.        导论

我国的岩洞区域散布广泛（图1），岩洞区域的规划和施工具有恰当的特殊性。因而，整理岩洞区域的根底规划的特色和办法具有其实用性。本文经过玉林某项目对岩洞区域的根底关键进行整理总结，试图在规划阶段充分考虑现场施工和工期等要素，比较国家各现行标准其合理性和实用性，为本公司岩洞区域的根底规划和管控供给参阅意见。

图1、中国喀斯特散布图

2.        项目情况介绍

2.1 项目基本信息
玉林某项目（图2）为商业项目，房子高度21.3m，地上四层（部分五层），地下一层地下室（图3），框架结构。修建面积：地上9.05万平方米（商业），地下2.05万平方米（超市及设备用房）。

图2、玉林某项目效果图

图3、玉林某项目地下室平面布置图

2.2   本项目地质特色

广西区域属喀斯特地貌，玉林首要是浅层岩洞，本项目地质情况首要有以下几个特色：

（1）岩洞较多。地勘钻孔遇洞率高达48.99%，属于中等杂乱地势。

（2）地质崎岖很大，深浅纷歧（图4）。依据同一根底下的超前钻材料显现，在1米范围内的三个超前钻孔的地质有或许彻底纷歧样。

（3）存在串珠洞、深岩洞的或许（图5）。

（4）依据本地专家介绍，本地钻探较深时，岩面将比较完好。

（5）现场存在泉眼，出水量较大，给施工形成极大不便。

图4、玉林某项目地质剖面图1

图5、玉林某项目地质剖面图2

3.        根底比选

根底方式首要由三个方面进行考虑：抗浮规划、地质条件及底板厚度。

3.1 抗浮规划
抗浮核算与惯例项目共同，不详述。首要的差异在于岩洞区域抗浮锚杆（抗拔桩）存在岩洞的干扰以及独立根底（承台）的水浮力反向冲切验算更为重要。

3.2地质条件
依据本项意图地质条件，全选用桩根底不只形本钱钱上的糟蹋，也因岩石上的桩基施工的难度添加，添加时刻本钱。

本项目规划前进行了计划比选和根底论证。归纳考虑抗浮要素，确认选用桩（墩）+独立根底+抗水底板+抗浮锚杆作为本项意图根底计划。

各根底方式适用范围如下：

埋深小于等于2米选用天然根底（独立根底、条基）；

埋深大于2米小于等于6米选用墩根底，选用墩直径为1.2米或1.5米；

埋深大于6米选用桩根底（承压桩），选用桩直径为1.0米。

因岩洞内土质无法供给摩阻，且入岩前各土质厚度相差太大且无显着散布规律；岩洞区域假如水浮力不大、添加入岩深度不多的条件下，能够考虑添加必定的桩长（入岩深度）考虑抗拔；若差得较多，则考虑选用抗浮锚杆。

3.3底板厚度
抗浮效果下，一般底板需求加厚。本项目水头高度5.3m，惯例情况下一般底板取400比较适宜。玉林区域地质杂乱，基岩崎岖比较大。为添加底板的全体性，依据当地专家主张，一起考虑到地下室首要是商业和设备房间等重要功能房间的效果，选用600厚底板。必定程度上利于抗浮规划，在后续的规划中，厚底板带来的一系列优势；

4.        独立根底

4.1独立根底水浮力反冲切核算
独立根底水浮力反冲切首要有两个，一为独基边缘与底板交接面的反冲切核算（冲切椎体线1），二为柱边的反冲切核算（冲切椎体线2）。如图6及表1所示：

冲切核算首要用于确认独立根底（承台）的尺度；

图6、独基及承台反向冲切核算简图

表1、独基及承台反向冲切核算表格

4.2独立根底抗剪核算
岩石区域独立根底具有其特殊性。岩石区域承载力高，若单纯考虑上部荷载，根底平面尺度很小。《修建地基根底规划标准》GB50007-2011首要针对土质根底，关于岩石区域的根底核算与受力不太符合。因而，重庆地基标准和贵州地基根底进行了弥补。相同，《广西修建地基根底规划标准》DBJ45/003-2015也清晰了独立根底抗剪核算的办法。从本质上来讲，重庆、贵州、广西三本标准的取值是共同的，下列截图（图7-图10）为各区域岩石地基根底受剪核算办法；

图7、《修建地基根底规划标准》

图8、《广西修建地基根底规划标准》DBJ45/003-2015

图9、《重庆修建地基根底规划标准》]13150-2016

图10、《贵州修建地基根底规划标准》DB2245-2004

本项目独立根底核算不只需满意《广西修建地基根底规划标准》，一起也应满意《修建地基根底规划标准》。从本质上而言，《修建地基根底规划标准》的要求是独立根底满意宽，使根底底部反力满意小，根底厚度不大也简单满意。而《广西修建地基根底规划标准》则要求根底满意高，经过添加根底高度提高抗剪能力。如上文所述，在水浮力效果下，实践上独立根底的尺度并非只由地上荷载操控，更重要的是由水浮力反冲切起操控效果。

本次根底尺度挑选两标准偏向于满意《修建地基根底规划标准》（即根底做得满意大），首要是考虑按无梁楼盖考虑独基巨细与跨度需满意经济份额以操控底板配筋经济性，一起复核《广西修建地基根底规划标准》不进行抗剪核算，如（表1）。

4.3厚板下的独立根底厚度问题
本项目选用600厚板，依据以上论说根底尺度为2000×2000×600（即独立根底和底板厚同厚）无论是反向冲切仍是上部竖向力核算均满意要求。但当板厚和独立根底厚度均为600厚时，在完好岩面上，部分实践上是全体筏板概念。依据《城市轨道交通岩土工程勘察标准》GB50307-2012，硬质岩石的基床系数很高，约200万-1500万。将部分进行全体建筏板进行核算，能够发现独立根底下的应力实践远比独基单独核算值小得多。在这种情况下，独立根底在上部荷载效果下存在冲切问题。因而，独立根底应当恰当加厚，并为满意《修建地基根底规划标准》和《广西修建地基根底规划标准》恰当加宽。基床系数的取值区间太大，主张地勘供给，否则按保存值进行估计。

5.        桩（墩）承台的确认

本项目首要为一柱一桩（墩），在高水位下，桩（墩）承台尺度由底板冲切操控。本项目底板厚600mm，经核算（表1）底板能够撤销很多承台，且柱和桩、抗浮锚杆的锚固长度满意要求。在保证安全的一起，施工更为便利。

6.        抗浮锚杆

岩洞区域的抗浮锚杆首要有以下几个问题，识别岩石是最重要的关键所在；

6.1摩阻持力层的挑选
岩洞区域地质变化大且岩洞内土质不能供给摩阻。依据当地经历，地勘提资和规划均会选用比较保存处理方式；本项目地勘主张岩土体与锚固体极限粘结强度标准值如表2所示：

岩土层及编号

岩土体与锚固体极限粘结强度标准值 qsk（kPa）

黏土②

50

破碎石灰岩③

160

石灰岩④

320

    表2、地勘主张岩土体与锚固体极限粘结强度标准值

岩石锚杆规程及边坡标准，主张值远大于地勘主张值。此为当地经历值，与当地施工工艺及地质杂乱程度相关。岩洞区域锚杆主张选用浅埋布满准则，首要原因在于锚杆过长碰到岩洞的机率变大，添加施工难度和不确认性。

本项目首要柱网为8.4m×8.4m，依据标准和甲方要求（安全储藏），首要跨度（中庭部位）锚杆布置计划如下图所示：

图11、中庭区域抗浮锚杆布置图

因破碎石岩摩阻值过于低，本项目确认可分辩破碎石灰岩与石灰岩的条件下，确认以石灰岩为摩阻持力层。间距2.1米，进入完好石灰岩3.9米，承载力特征值230KN。

6.2锚杆施工钻孔时岩层的断定
岩洞区域的锚杆施工，面对的最重要问题是土体的判别问题。假如缺少相应的经历，将会对规划进行颠覆性的改变。依据当地经历，可依据钻机受阻程度（包含钻进速度、声响巨细、钻探跳动程度、出渣情况）断定岩洞（土洞）、破碎石灰岩、完好石灰岩。判别办法除与施工经历相关外，也与施工的机械相关。

判别办法参阅如下：

（1）岩洞（土洞）：声响沉闷，钻进快，无岩石碎屑返出；关于冲钻，周边直接侍出泥浆（图12）。

图12、岩洞（土洞）层现场钻孔

（2）破碎石灰岩：钻杆跳动剧烈，速度时快时慢；关于冲钻，因裂缝和土质存在，一般为不纯的白烟。

（3）完好石灰岩：过程平稳均匀，声响清脆;关于冲钻，冒白烟（图13）。

图13、完好石灰岩层现场钻孔

6.3锚杆规划的注意事项
抗浮锚杆核算多本标准均有涉及，各标准取值和核算各有不同。我公司在《抗浮规划指导书》对立浮锚杆核算进行了比较。实践上，在施工和试验层面，三本标准也有多处纷歧致的地方。

（1）注浆体的挑选：水泥砂浆和纯水泥浆

依据现行标准，水泥砂浆在三本标准均有提及，而纯水泥浆仅岩石锚杆标准有所提及，但前后纷歧致。三本标准相关内容如表3所示。

标准名称

关于注浆体描绘

岩石锚杆(索)规程

水泥砂浆和水泥结合体
 曾提及纯水泥浆

修建边坡工程
 技术标准

水泥砂浆和水泥浆

修建地基规划标准

水泥砂浆和细石砼

表3、各相关标准对注浆体的描绘

从三个首要标准来看，水泥砂浆是通用的注浆材料，而水泥浆并不是通用的注浆材料。但实践项目中，特别岩洞区域，因岩洞的存在导致锚杆较长，使锚杆注浆困难。因而，需考虑纯水泥浆作为注浆体。水泥浆作为注浆体时需预防水泥浆收缩，要点在于施工过程中的二次注浆的时刻和施工质量，需保证二次注浆的压力值。

（2）I级防腐问题

玉林区域水及土质对砼存在弱腐蚀性，对钢筋存在微腐蚀性。依照岩土锚杆标准，应当选用I级防腐措施。如图14所示：

图14、锚杆I级防腐结构

玉林区域依据当地实践锚杆施工情况，实践上基本上不选用此种工艺。一方面，据当地实践经历，腐蚀性并不大。另一方面，当地不常用的施工工艺假如施行得欠好，反而影响施工质量，影响主体安全。因而，此项目依据《工业修建防腐蚀规划标准》GB50046-2008要求，并结合当地地质情况，选用抗硫酸盐水泥，钢筋选用添加富余量进行防腐。

（3）验收标准的挑选

关于岩石地质条件，本项目对常用的《地基根底标准》、《修建边坡标准》、《岩石锚杆技术规程》进行多方位的比选。《修建边坡标准》和《岩石锚杆技术规程》实质上未清晰核算值与试验值的联系。最终确认以《地基根底标准》作为验收标准。三种标准的参数比较如表4所示：

表4、岩石锚杆首要标准比较

（4）锚杆遇岩洞时的处理

施工过程中需具体记录数据，断定是否有岩洞。锚杆灌浆需灌满为止，遇岩洞难以灌满时可恰当添加早强剂，当遇到岩洞无法成孔时，选用加套管穿岩洞。岩洞的地基处理本文暂略不述。

7.        超前钻材料评论和施工

桩（墩）、独立根底承载力不同，在超前钻材料供给后，验证材料过程中，将会修改根底方式，对超前钻材料存在重复量非常大。因而，超前钻计划的确认需慎重考虑，以削减重复的或许。

超前钻材料按广西溶岩区域标准要求，结合超前钻材料施工的可施行性及时刻要求，现场执行计划如下：

（1）无论选用何种根底方式或巨细，均在直径1.0m范围内，三角形散布做三个超前钻孔。（本项目根底计划依据受力确认首要根底为一柱一桩，桩径1.0m）。

本文由溶洞设计采集