软土和岩石组合地基基础处理方法与实例

1、软土和岩石组合地基基础处理方法与实 例摘要：在分析常用土岩组合地基基础工程处理措施的基 础上，对某住宅小区的软土和岩石地基基础工程处理方法进 行了介绍。通过采用独立基础和一柱一桩基础的设计，制定 多种能够及时应对施工过程中发现的不良地质问题的处治原 则，加上施工过程中设计、施工、勘察和监理各单位的密切 配合，使该小区软土和岩石组合地基上的基础工程得到了及 时有效的处理，取得了良好效果。关键词：土岩组合地基；处理；设计；处治原则中图分类号：TU447文献标识码：B文章编号：1008-0422（ 2008）06-0146-031前言地基基础是整个建筑物的重要组成部分，它对建筑物的 安全和正常使用有

2、着密切联系，一旦出现事故，处理就比较 困难，例如地基的下沉将造成室内地坪空鼓、开裂，室外散 水空鼓开裂、下沉，建筑物基础受水浸泡，甚至导致建筑物 不均匀沉降等问题。土岩组合地基是山区常见的建筑场地， 常见的土岩组合地基主要有：土层呈尖灭状分布的地基， 这是由于下卧基岩表面坡度较大形成的；覆盖土层厚薄极 度不均匀的地基，这是由于基岩表面起伏不平导致的；石 芽地基，石灰岩地区常见地基形式，并有可能部份石芽出露。 球状岩块与残积层混杂堆积的地基；崩塌体堆积的地基 或崩塌休堆积物与残积坡积物混杂堆积的地基；岩石碎屑 填土地基，以及矿产残碴（如煤歼石堆积）或工业废料（如炉碴 或钢碴堆积）等堆积物形成的地

3、基。一般来说，这些地基无论 岩石还是土体的承载力都比较高，因此地基的承载力一般卓 有富余，但是由于土层和岩石的刚度差异巨大，因此最大的 问题是容易出现不均匀变形，导致建筑开裂等问题。已有的 文献对这些地基的处理已有大量介绍，本文将在这些已有经验的基础上，介绍一个软土和岩石组合地基上的基础工程处 理方法和实例，供同行参考。2工程概况新都住宅小区的建筑场地原为工厂厂区，旧建筑物己全 部拆除，场地平坦、宽阔，其中9#15#楼为二组大底盘，三 塔楼形式建筑，总高35.3m(13层)，结构类型为带一层转换 层的短股剪力墙结构体系，主要转换层柱网尺寸为 5.77.9m柱底最大轴力设计值6100kN。连接体

4、部分柱 网尺寸为757.8m，柱底最大轴力设计值2710kN。该场 地土层厚薄不均、性质不同，自上而下的土层分别是：杂 填土厚 0.51.0m；硬塑状粘土(fak=180kpa，Es=27.5Mpa) 厚 1.01.2m；可塑状粘土(fak=130kpa，Es=5.5Mpa)厚 02.2m，局部缺失；软塑状粘土 (fak=60kpa，Es=2.0Mpa) 厚 1.02.5m；流塑状粘土 (fak=30kpa，Es=1.0Mpa)厚 02.1m，局部缺失。土层以下为基岩，为石灰系下统岩关组 炭岩，但是基岩面深浅不一：浅的2.5m，深的9.2m，基岩 fak=4000kPa, qpk=8000kP

5、a。基底标高部分位于基岩下，部 分位于土层上。根据地质勘察报告，该场地岩溶发育，而且 存在不均匀性，钻探中发现普遍存在鹰嘴岩、溶沟、溶洞等 不良地质条件。这是一个土层厚度不均匀，还存在流塑软土; 基岩承载力较高，但又存在不良地质的土岩组合地基，加之 上部结构为复杂高层建筑结构，单柱荷载较大。其基础工程 的妥善处理，不仅事关工程造价，而且影响到建筑的安全和 使用。3土岩组合地基常用处理方法3.1设置褥垫法土岩组合地基中，由于岩石地基和土地基在强度和刚度 的差异，位于岩石地基部分的基础变形小，导致与岩石相邻 的土层的承载力发挥不出来，使基础在土岩交界处形成应力 集中，因此需要在土层和岩层顶面设置一

6、层褥垫层，以减小 土岩之间的沉降差褥垫法是通过在土岩地基上方设置一定厚 度散体垫层，基础设置在在垫层，通过垫层的压缩和过渡使 基础变形和受力得到过渡，避免基础在交界处形成大转角。 褥垫层不能提高土层的承载力，因此褥垫法一般用在土层承 载力能够满足要求的场地。褥垫可采用炉渣、中砂、粗砂、 土夹石或粘性土等材料，其厚度应能达到能够使地基变形平 顺过渡的要求，一般取300至500mm。褥垫法多用于房屋为单 层排架结构或一、二层砌体承重结构，土层的地基承载力标 准值一般大于应150KPa的土岩组合地基。其夯填度应根据试 验确定，夯填度为褥垫夯实后的厚度与虚铺厚度的比值。3.2设置沉降缝对于土层厚度差异

7、很大的土岩组合地基，尤其是地基压 缩量相差较大的位置，在建筑物上设置沉降缝是常用的处理 措施。沉降缝的设置宜结合建筑物的平面形状、地基土质、 基础类型及荷载条件等设置沉降缝，一般在下列部位设置： 建筑平面的转折部位；高度差异或荷载差异处；长高 比过大的砌体承重结构或钢筋混凝土框架结构的适当部位； 建筑结构或基础类型不同处；分期建造的房屋的交界处。 沉降缝应有足够的宽度，房屋层数为2至3层时，沉降缝宽 度为5080mm，房屋层数为4至5层时，沉降缝宽度为 80120mm,房屋层数为5层以上时，沉降缝宽度不小于120mm,在特殊情况下可适当加宽。3.3后浇带法处理土岩地基不均匀沉降的后浇带法是在高

8、低层相连处 设置的，具体做法是：先把高层主楼与低层裙房分开施工， 从基础到裙房屋顶各构件的钢筋均断开，在建筑沉降稳定后， 将各构件断开处浇混凝土联系起来，灌后浇带之前需把断开 的钢筋焊接起来。采用后浇带法一般还会采用以下方法减少 高层主楼和低层裙房的沉降差：调整主楼基底和裙房基底 的压力差，降低主楼和裙楼的沉降差，如：主楼用整片基础， 如箱形基础或片筏基础，减小土压力，裙楼用条形基础及独 立柱基加大土压力。较准确地算出主楼与裙楼的沉降值， 调整沉降差使沉降后期两者沉降相近。后浇带法通过先施工 主楼，待主楼封顶后，再施工裙楼，待沉降基本稳定后，再 浇灌后浇带，连为整体的方法，把高层主楼和低层裙房

9、连成 整体。采用后浇带法可避免设置沉降缝带来建筑使用功能和 防水上的问题。后浇带一般设在裙房一侧，宽度不小于500mm。3.4其他措施在土岩组合地基，采用一些建筑设计手段和施工措施也可降低建筑因地基不均而带来的不均匀沉降问题，例如，在 选用建筑平面时，力求平面简单，体型均匀对称，而平面复 杂的建筑如L形及T形等的交叉处，基础密集，地基中附加 应力相互重盈，容易产生不均匀沉降。增加结构的整体刚度 也是处理问题的方法之一，在不均匀场地，特别是碰到软土 地基时应适当增加其关键部位的抗拉强度，这样有利于利用 建筑物的刚度来调整建筑物的部分不均匀沉降。在不均匀场 地进行建筑设什时，应注意相邻建筑物的相互

10、影响，并尽量 采用对不均匀沉降不敏感的结构。当建筑物有高差时，只要 有可能，就应先施工重的部分，这样便可利用施工程序的时 差，让沉降大的部分先沉降一部分，这样便可有效地减少不 均匀沉降。4处理方案设计对于土岩组合地基，可用的方法很多，设计中应根据工 程的实际情况，综合应用上述方法，可使地基承载力和不均 匀沉降均能控制在允许范围内，达到最佳技术经济效果。例 如某钢筋混凝土框架结构7层建筑，建筑面积6300m2,基础 为人工挖孔桩基础，持力层为灰岩。开挖后发现少数孔桩的 桩端处70%为岩石，30%为粘土。现场处理措施是将粘土部分 挖去后回填混凝土并夯实，该建筑竣工多年来使用正常。而 某单层工业厂房

11、，建筑面积1200m2,采用柱下独立基础，持 力层为硬塑状粘土。开挖至设计标高后局部见石笋出露，大 部分为硬塑状粘土，勘察资料反映其承载力特征值为260kPa。 由于粘土层的地基承载力满足要求，因此现场处理措施是将 石笋打掉，挖去粘土并回填等厚的砂褥垫层，分层夯实后浇 筑基础，该方案也取得了良好的经济效益。新都住宅小区工程为软土和岩石组合的地基，在地表的 硬壳层下为厚度不均的软土，基底标高大部分位于基岩下， 局部位于土层上，其基岩承载力较高，但又存在鹰嘴岩、溶 沟、溶洞，而上部结构为复杂高层建筑结构，单柱荷载较大。 经过多次方案比较、评审，最后采用“独立基础+人工挖孔 桩”基础方案：在基岩面埋

12、深较浅的部分，挖除软土，将柱 基础直接落在基岩上；对于基岩面埋深较大的部分，则采用 人工挖孔桩，一柱一桩，桩端落在基岩上。这样的基础方案 适合该工程特点和场地特点：基础直接落在基岩上，基岩 承载力较高，满足高层建筑荷载大的要求；落在基岩上的 基础不存在地基变形问题，既满足了高层建筑基础必须做到基础总沉降量和差异沉降量满足规范规定允许值的要求； 采用该方案后工程主楼与连接体之间不设永久缝，仅设后浇 带用以解决险收缩和温度应力。同时，这样的基础方案传力 明确、质量可靠、造价较低。由于该场地下土层厚度不均，基岩中又存在鹰嘴岩、溶 沟、溶洞等诸多不良地质现象，而且在设计阶段，是很难掌 握非常详细的场地

13、的地质条件的，因此设计中还要求无论是 直接落在基岩上的柱下独立基础还是人工挖桩基础，均应对 持力层灰岩进行超前钻探，查明基底5m（独立基础）或3d（桩 基础）范围内基岩的完整性。施工中，勘察、施工、监理应 准确提供每一个溶沟溶洞的平面只寸、走向、深度与基础的 相对关系、两侧基岩的稳定性、可靠性等书面性资料。对于 在施工中发现的溶洞、溶沟，制定了以下4条处治原则： 对外露的、浅层的溶沟、溶洞、裂隙，采取挖填置换的方法 处理。能全部清除洞内泥土的全部清除，将洞壁（沟壁）表面 凿毛，然后用混凝土回填。当难以清除洞隙内泥土时，也要 尽量清除，清除深度不少于1米，然后回填毛石、碎石、浇 筑险，并加大基础

14、底面积（原则上加大面积二三洞隙面积）, 使之跨越洞隙。对外露的较深、较大的溶洞，当洞底岩石 稳定可靠时，则改用桩基，将桩穿过洞体，使桩尖落在洞底 岩石上。对未外露的在5m或3d深度范围内的洞隙、溶洞，采用险灌注填塞。对未外露的较大的溶洞，采用在洞内设 置高压旋喷桩的处理方法，用旋喷桩支顶溶洞顶板，使之稳 定。5方案实施与效果由于地质状况在设计阶段很难完全清楚，通过勘察手段 也只能概括的查明场地内地形、地貌特征以及地质构造特征， 对于是否存在岩溶、土洞、不均匀地基不良地质现象，场地 内的地层结构、分布厚度及均匀性，各岩土层主要物理力学 性质，场地内地下水类型，水位变化等，有一定的局限性。 真实的

15、场地条件只有基坑开挖才得以暴露显现，因此对于软 土和岩石组合地基的处理，必须由设计、施工和勘察密切配 合，根据暴露显现后的实际情况，调整处理方案，使设计方 案实施可行。在新都住宅小区土岩组合地基的处理中，要求 设计人员应参与全过程，不仅是在设计中制定处理方案，还 应配合施工，实行动态设计，使处理方案经济可行，安全可 靠。该工程的基坑开挖后，多处出现在勘察报告中未反映的 溶沟、溶槽异常状况，但是通过设计方、施工、监理即时赶 到工地，一方面安排清除溶沟、溶槽内泥土，另一方面，请 地质勘察部门配合查清溶沟、溶槽平面范围，判断在基础平 面内尺寸、定位以及在基础平面外1m范围内的走向、尺寸以 及溶沟、溶

16、槽旁基岩是否为完整或较完整的基岩。然后根据 不同的实际情况对每个溶沟溶槽做了相应的处理方案。例如: 9#楼A-11A-E轴交柱基础ZHJ（独立柱基础），基础尺寸 ABH（高）=1.81.81.2m , 配 置 （p12100（双向）钢筋。在基坑开挖时，发现有外露溶沟，溶 沟较深，溶沟内泥土难以清除干净。则按上述设计中的第 条原则：“对外露的、浅层的溶沟、溶洞、裂隙，采取挖填 置换的方法处理。能全部清除洞内泥土的全部清除，将洞壁 （沟壁）表面凿毛，然后用混凝土回填。当难以清除洞隙内泥 土时，也要尽量清除，清除深度不少于1m,然后回填毛石、 碎石、浇筑险，并加大基础底面积，使之跨越洞隙”进行处 理。采取了以下措施：溶沟内泥土清除了约3m,然后填入毛 石、碎石、浇注C30混凝土，由地质勘察部门鉴定基坑基岩 符合设计要求后，将原基础底面积扩大，跨越溶沟。确定方 案后，设计单位立即以设计更改（补充）通知单的形式发至施 工单位，及时处理了施工中发现的问题，排除了建筑危害。 在该小区基础工程施工过程中，多处出现了类似的问题，但 是通过各方密切配合，多次进行基础设计变更取得了效果的良好技术和经济效果。6结语土岩石组合地基是不良的建筑场地，对于这样的场地的 基础工程，必须根据工程特点和场地特征因地制宜的确定地 基基础处理方案。本文在分析了常用土岩组合地基常