武汉石灰岩地区某工程基础选型介绍？

随着城市工程建设的快速发展，武汉石灰岩分布区岩土工程问题日益突出，长江一级阶地砂层与石灰岩之间不利的地层组合关系逐渐成为问题的交汇点，如武昌五台门至青岭乡；如果政府能够对汉阳莲花湖到瀛洲之间的区域进行全面的调查和规划，这是解决问题的最好办法。但在长江三级阶地石灰岩分布区有很多成功的基础选择经验。本文结合指挥中心大楼的工程实例，谈谈我们的体会。

一、工程导论

-指挥中心大楼，位于雄楚大道以北，武昌锅炉厂南围墙外，主楼12层，裙楼8层，框架结构，地下室。预计开挖深度为天然地面以下6.0m。

本工程单柱荷载大，因其特殊作用，工程重要性等级高。在前期勘探(由其他单位完成)的基础上，我们布设了23个勘探点，4个物探验证孔和2口岩溶裂隙水水位观测井，并委托神龙地质调查院进行了物探(包括地质雷达和瞬变电磁法)。目的是从宏观角度探测溶洞和软土的规模，从而缩短卡洞工期，节省勘探投资。

二、场地内岩土层的分布情况

三。场地水文地质条件

勘察期间，拟建场地东西两侧的地貌仍为沟渠和池塘。上层滞水存在于填土和淤泥层中，岩溶裂隙承压水在下伏灰岩中分布不均，其水仅分布于沟、槽、洞等裂隙中。距离现场约200米处，有一口乌果井，每年抽取地下水作为工业冷却水。这口井与场地属于同一石灰岩带，抽水能力约400吨/天，夏季白天抽水。

本次勘察在3号和5号钻孔中布设了水文观测井，实测动水位为13.18-14.20m，水温为20。由于勘察期处于抽水季节，只能提供岩溶动态水位值，但留下了水文观测井，可用于工程建设期间的水位监测。

四。该场地基础选择的缺点

该场地建筑基础选型明显存在以下不利条件:

1以上，7.5-10.0m均为Q4层，承载力低，压缩性高，不经地基处理不能选作天然浅基础持力层。

2.第(5)层粘土碎石强度高，压缩性低，但埋深小，厚度小，其下有(5-1)软土和岩溶，不能满足《建筑地基基础设计规范》第6.5.2条的要求。如果选择它作为基础的持力层，土方量大，存在基础的稳定性问题。

3.在16石灰岩钻孔中，发现了溶洞率。根据地球物理调查，钻孔中遇到的所有洞穴都具有一定的规模，洞穴附近还有其他地球物理异常。如果采用石灰岩作为桩基持力层，必须逐柱进行岩溶勘探，费时、费力、费钱，工期也难以接受。

4.根据区域地质资料，场地位于大断层附近，灰岩地质时代为石炭纪，结构纯，岩溶发育。根据五果抽水井资料，场地内岩溶承压水位高，水量丰富。如果采用桩基础，必须降低地下水位，以保证施工质量和人员安全。减少承压地下水，投资大。

5.使用钻孔桩时，难以钻透第五层(含大块应时砂岩块)，需要反循环和专用钻头；采用人工挖孔桩，部分岩体需要爆破，这是一个费时、费力、费钱的施工难点。

动词 （verb的缩写）基本形式的确定

在野外勘测的初期，勘测和施工的困难以及基础选择的不利情况已经显露出来。本着全心全意为业主服务的宗旨，我们在实地考察的同时，也在不断与建设单位和设计人员沟通。经过多次技术论证和比较(包括现场施工前后的比较)，以及我院邀请资深专家召开咨询会，我们最终说服建设单位和设计人员放弃原桩基方案，采用我们推荐的基本方案，即:

1，确定可以在原址上建楼，保证了楼的最佳位置动量。

2.对于地下室底板与(5)层之间的Q4地层，进行全屋地基处理，处理方案由我方提出。

3.经过全屋处理后，在复合地基上建造具有足够刚度的筏形基础。

六、为什么选择筏板基础及地基处理方案？

(1)首先，根据我们对场地岩溶现象的地质成因、分布范围、发展趋势和危害程度的了解。

1，遗址历史上遭受过强烈的地质构造运动。

武汉的地质构造主要受燕山运动的影响，形成了一系列封闭的线性褶皱压扭断层和北北东向、北北西向的伸展断层。该场地位于线性褶皱的背斜转折河北段，距场地西侧约800米，推断有一条NE向断层。在这条断层的影响下，场地内的岩体出现了严重的裂缝和破碎。钻探过程中发现1、2号地质剖面晚泥盆世砂岩、泥岩在66.0深度仍无完整岩心，取出的岩心为强风化破碎岩石。3-5剖面的石炭纪灰岩显示裂缝发育，大量方解石充填和岩溶现象。这证明了场地内的岩体受到了地质构造运动的强烈影响。

2.钻探和地球物理勘探均发现场地内存在大大小小的不规则洞穴。钻探期间，在5个钻孔中发现跨度超过1.0m的洞穴。根据地球物理资料，场区1-4#钻孔附近的溶洞具有一定规模，最大溶洞7.0m，最小溶洞2.0m，其它溶洞较为分散。

但地球物理资料有一定的局限性，钻探验证与地球物理异常并不完全一致。虽然场地内钻孔密度较高，但由于岩溶分布的随机性，可能存在未被发现的岩溶分布。

3.在建筑物使用寿命期间，场地内岩溶发育速度极慢。至少在200-300万年前，也就是第四纪中晚更新世之前，遗址内的石灰岩逐渐溶解发育，形成了现在隐藏在遗址内的岩溶景观。

石灰虽然能被水溶解，但溶解速度很慢。根据相关文献，广西岩溶溶蚀速率为0.1-0.3毫米/年，低于一般地区的1.0毫米/年。可见，建筑物的使用寿命与岩溶发育的使用寿命相比，是一个历史瞬间。

4.溶洞顶板安全厚度的试算

溶洞的形成需要很长时间。自然状态下已经形成的溶洞，如果没有塌陷，应该是稳定的。一般来说，洞穴是稳定的天然拱门。

5.岩溶地下水运动的不利影响。

岩溶地下水的运动可能导致岩溶软土、土洞和地面塌陷对建筑物稳定性的影响。现场附近有抽水井和地下水运动，对建筑物的影响是我们非常关心的问题。

A.(5-1)属于场区岩溶软土。根据初勘和详勘资料，(5-1)层土在灰岩表面不呈层状分布，仅分布于岩溶槽和岩面低洼处，即软土率≈25%。可以说，场地内的岩溶地下水对上覆土层有软化和侵蚀作用，但事实并非如此。所有钻孔中均未发现土洞。

B.与场区石灰岩同带的抽水井附近只有吴国一口井，抽水能力只有400吨/天，并不大。根据《工程地质手册》的相关规定，当地下水流的水力梯度(I)大于岩土层的临界水力梯度(Io)时，容易对岩土层造成潜在的侵蚀。由于吴国敬在运行，不可能测量它的水位下降。如果假设是最不利的40m落差(该井抽水管最深安装深度为40m)，本场地3号孔水位落差为14.2m，两点间距离为200m，则地下水流的水力梯度。

第五层岩土层的临界水力坡度

式中:Gs=岩土层中颗粒的比重(取Gs=2.75)

N=岩土的孔隙度，以小数计算(取n=0.45)。

两者相比，地下水流的水力梯度远小于包括(5-1)层土壤在内的第五层土壤的临界水力梯度，说明抽水引起的地下侵蚀现象十分有限。

乌果抽水井建于1958年，距今已有40多年。现场及抽水井周围未发现地面沉降。此外，武汉三镇还有多口井在运行。从武汉有记录的地面塌陷来看，都分布在长江一级阶地地层，而长江三级阶地地层的地面塌陷至今没有记录。

(B)是基本方案优化的结果。

如前所述，本场地选择桩基础或天然浅基础存在诸多弊端，筏板+基础处理是最经济合理的方案。

一、筏板基础平面尺寸大，刚度足够，能满足GB50007-2002的6.5.4(第2条)。即当基础尺寸大于洞(或槽)的平面尺寸，并有足够的支撑长度时，洞(或槽)对基础稳定性的影响可以忽略。

其次，浅层Q4地层地基经过处理后，可以形成具有一定厚度的均匀地基持力层，使上部荷载应力传递到下面的软土或岩石面时可以降到最低。

推荐的地基处理方案如下

1.换土垫层:可采用高炉矿渣、砂石级配料进行换填。这种方法直观、简单、易操作，但7.5-10.0基坑需要开挖，场地两侧分布有沟渠、池塘。从安全和经济的角度考虑，需要经过论证，慎重采用。

2.碎石桩复合地基:预挖3.0m基坑，然后进行小直径、高密度、高置换率的干碎石桩。这种方法是除换填之外对地基应力分布最有利的加固形式，但在武汉已逐渐被淘汰，未能应用。

3.水泥搅拌桩复合地基:桩可以全正方形或三角形布置，置换率高。这种方法易于实施，质量易于控制，但从地基的应力分布机理来看，要比前两种形式差得多。

4.人工素混凝土复合地基:该方法采用洛阳铲成孔，人工将素混凝土拌入孔内，无需捣固。施工质量完全不用机械人工操作，其受力机理与前面第三种方法相同。经过比较，采用了这个方案。

七。地基承载力和变形的计算

(1)地基承载力的计算

1，复合地基承载力可按《建筑地基处理技术规范》JG79-2002的有关规定进行设计计算。(注:此处省略)

2.以下设计值可以通过修改第五层土的深度和宽度得到。

使用公式:

其中= 19.7米=19.2

计算结果表明设计值fa=600kPa。

(2)变形计算

(5)层土下有不均匀分布的(5-1)软土，可导致地基不均匀沉降和倾斜超标。基础各点的沉降和基础的整体变形计算如下。

基础A的计算倾斜值在国家相关规范规定的允许变形值范围内；b .虽然各点的计算值相差较大，但只要地基刚度足够大，不发生整体挠度，地基的整体变形只会由一个很小的变形值反映出来。

八。建议和结论

由于拟建建筑物具有较高的工程重要性，我们在勘察报告的建议中提出:为了使建筑物主体建筑的基础更加安全，建议对1-4钻孔周围地区已探明的岩溶和软土分布进行有限体积灌浆处理。

这座大楼于2000年竣工，一直使用到现在。根据后期沉降实测数据，其使用效果很好。可以算是一个成功的建筑案例。

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