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复杂岩溶地区基础设计及新技术应用

内容来源于广东省当前结构设计疑难问题和新趋势研讨会。

概况

岩溶地区在我国广泛分布,广东省内岩溶发育区域包括韶关、肇庆、

清远、广州北部、深圳龙岗区等。

广东省院在岩溶地区典型工程包括大跨度空间结构(白云机场航站楼)

及超高层建筑(白云绿地中心)等。

各种基础形式的灵活运用:筏板基础、预应力管桩基础、冲钻孔桩基

础、刚性桩复合地基、刚柔性桩复合地基。

各种溶洞处理及桩基施工新技术。

传统及新型勘测技术结合:超前钻、管波探测、跨孔CT探测。。。

新技术研究

《广东省岩溶地区建筑地基基础工程关键技术研究与应用》

广东省工程勘察设计行业协会科学技术奖特等奖项目,由广州市院、

广东省院、华南理工大学、广东省地质物探工程勘察院等单位完成。

岩溶地区桩基础设计

考虑桩侧不连续岩层摩阻力的单桩承载力计算方法

充分发挥桩间土作用的装置和方法

岩溶地区地基处理

考虑岩溶发育程度的岩溶地区复合地基承载力计算方法

CM三维高强复合地基技术:运用补偿概念发挥天然地基土承载力的基础

上,采用刚性桩、亚刚性桩、桩间土和桩顶垫层有机配置提高整体持

力层地基的强度。在深度上设置了长短不一的加强桩体形成竖向刚度

的三层地基,有效减少地基的沉降。

CM复合地基技术案例:31层建筑,溶洞见洞率50%,C桩为长螺旋泵压砼

灌注桩,C25素混凝土,D=500mm,采用合金钻头施工,以风化岩面为

桩端持力层;M 桩采用深层搅拌桩,D=600mm,有效桩长L=6m;复合地

基承载力特征值为500kPa

岩溶地区勘察技术

改进管波探测法,灌注桩施工同步进行的桩孔壁岩体完整性探测方法。

桩基施工期间同步进行大直径灌注桩跨孔弹性波CT法。

岩溶地区地下室抗浮技术

岩溶地区间隔加压多孔喷射注浆技术,斜锚杆措施,提高了抗拔锚杆

承载力,解决了锚杆施工时常见的涌水(砂)问题。

工程实践

白云国际机场T2航站楼

总建筑面积60万m2,主航站楼结构类型为:18m×18m大跨度现浇钢筋

混凝土宽扁梁框架结构,柱网跨度为(54m+36m+54m)× 36 m。

桩基础形式主要采用冲(钻)孔灌注桩+预应力管桩形式。灌注桩持力

层为微风化灰岩,《桩基规范》要求桩端持力层厚度不小于3D或5米。

总结T1航站楼的经验,对工程工期、造价影响最大的是岩溶地区的基

础持力层的确定及施工。——管波和声波探测技术的应用

白云国际机场T2航站楼

通过验证对比等试验,实际应用情况

为以超前钻为主,管波探测为辅。

超前钻数减少33%,超前钻进尺减少

37%,缩短工期及节省投资。

白云国际机场T2航站楼

按D2200灌注桩持力层完整基岩厚度

要求(3D),22根桩长度超过80米,

最长120米。

大直径变截面桩的应用与研究

白云绿地中心

总建筑面积29万m2,主塔楼46层,高度199.850m,地下四层。

本工程位于石灰岩地区,场区岩溶发育,工程地质条件极为复杂。石

灰岩基岩面起伏很大,岩面埋深从0.000至向下69.700m。

一桩3孔的超前钻点,对核心筒群桩采用一桩1孔的超前钻点

白云绿地中心

塔楼基础采用冲孔桩,桩端支承于微风化石灰岩。柱下采用单桩单柱,

桩径2400,单桩承载力55000kN由桩身强度控制,C35,考虑纵向钢筋

的作用;核心筒采用群桩,桩径2000,单桩承载力为38000kN。

裙楼采用天然筏板基础+抗拨锚杆,持力层为硬塑粉质粘土层,承载力

特征值为220kPa;锚杆直径200mm,锚杆承载力特征值为400kN。

白云绿地中心

本工程塔楼桩基础施工主要面临的难题是陡峭的岩面和高7m的溶洞。

根据超前钻资料确定每根桩终孔标高,针对施工中可能好发生的事作

好应急方案与措施。(锚杆施工涌水处理)

岩面倾斜的桩施工,主要靠回填片石和低锤缓击来纠偏。

溶洞采用预灌水泥浆方法,将溶洞填满后再进行桩基础的施工。

宏宇大厦

位于广州白云新城,结构高度129m,地上33层,地下3层。建筑物为一

幢塔楼和五幢裙楼,总建筑面积13万m2;框架-核心筒体系。

场地岩面起伏较大,土洞及溶洞的大小及深度的分布也极不均匀,见

洞率为77%。初设阶段,拟选用的桩径1.5m-2.5m的大直径冲孔桩。

宏宇大厦

小直径桩优化方案,对桩承载力作出一定的折减(60%),方案比较:

• 混凝土刚性桩复合地基:桩径1000mm,持力层为微风化灰岩,单桩竖

向承载力特征值为5500kN,桩承台厚度为2500mm;桩承台间的筏板厚

度为1000mm,筏板下为硬塑粉质粘土层,地基承载力特征值250kPa。

• 预应力管桩复合地基:500径桩,桩端入全风化岩层4m,单桩承载力

880kN,桩距2.5d,相应的复合地基承载力经深度修正后约为800kPa。

• 考虑核心筒区域复合地基承载力无法满足设计要求,且岩面起伏较大

及断桩可能性较大的因素,选用方案1。

宏宇大厦

最终基础形式为桩径1m+筏板的刚性桩复合地基。

宏宇大厦

全回转套管冲孔灌注桩。

为保证溶洞段桩身的完整,钢筋笼外围包裹钢丝网及尼龙网袋。

荔湾区保利住宅项目

位于广州荔湾区茶滘路,剪力墙结构高度80m,地上25层,地下1层。

见洞率为41.2%,主要发育在砾岩、灰岩中,局部存在于粉砂岩中。

溶洞顶板较薄,为0.3~4.8m,普遍小于2.8m,平均厚度为1.4m,顶标

高为-28.65~-6.69m,起伏较大,斜面较多。大部分溶洞为无填充。

荔湾区保利住宅项目

桩基础方案比选

• 预应力管桩基础:施工速度快,经济性较好;场地广泛存在溶洞,管桩

的断桩率高达30%以上,成桩质量难保证。

• 灌注桩基础:可有效穿越溶洞,承载力可靠度高;成桩速度慢,满足持

力层厚度要求桩长较长,检测费用教高,经济性较差。

预应力管桩基础注意问题

• 高层建筑的竖向构件轴力尽量均匀分布(如剪力墙结构)。

• 岩溶顶板厚度要求,以上有一定厚度黏土层或砂层。

• 降低管桩承载力、合理选择桩靴:本项目500mm直径桩120t;白云万达

400mm直径桩80t,H钢型桩靴;金碧新城500mm直径100t,十字刀刃桩

靴;深圳龙岗某项目500mm直径80t,十字型桩靴。

• 熟悉岩溶地区管桩施工的单位,确定合理的桩基施工措施。

无限极广场

. 位于广州白云新城,双塔楼为35m高框-剪结构,大跨度连接体跨度86m。

. 初勘见洞率40%,多个钻孔揭露2个甚至多个溶洞或串珠状溶洞,最大

洞体高度为25.50m,岩面起伏大,岩石强度高,夹杂石英岩。

. 地铁保护要求高,2号线区间隧道采用筏板基础

无限极广场

为降低地质灾害风险,确保建筑物主体

结构及地铁结构安全,采用“每桩1钻

孔+1管波+跨孔CT法”钻探与物探结合

的手段进行补充勘察。

无限极广场

以微风化石灰岩作为持力层的灌注桩;地下室部分桩基兼作抗拔桩。

地铁保护对成桩工艺的要求。

无限极广场

存在多层溶洞,考虑桩侧不连续岩层摩阻力,调整至桩底持力层厚

度基本满足3D,对持力层下卧溶洞进行注浆加强处理。

地铁两侧保护范围内进行注浆的,须制定地铁保护措施,注浆压力

不得超过地保办要求的限值。

无限极广场

综合施工、超前钻、管波探测的意见及承载力需求,对所有桩基进

行了精细化设计,确定每根工程桩的桩底标高及相应的加强措施。

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作者: ganggouren

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