溶洞灯光设计浅议溶洞地域的构造根底设计

溶洞灯光设计浅议溶洞地域的构造根底设计

1.        导论

我国的溶洞地域散布普遍（图1），溶洞地域的设计和施工具有相当的特殊性。因而，梳理溶洞地域的根底设计的特性和办法具有其适用性。本文经过玉林某项目对溶洞地域的根底要点停止梳理总结，试图在设计阶段充沛思索现场施工和工期等要素，比拟国度各现行标准其合理性和适用性，为本公司溶洞地域的根底设计和管控提供参考意见。

图1、中国喀斯特散布图

2.        项目状况引见

2.1 项目根本信息
玉林某项目（图2）为商业项目，房屋高度21.3m，地上四层（部分五层），公开一层公开室（图3），框架构造。建筑面积：地上9.05万平方米（商业），公开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、玉林某项目公开室平面布置图

2.2   本项目地质特性

广西地域属喀斯特地貌，玉林主要是浅层溶洞，本项目地质状况主要有以下几个特性：

（1）溶洞较多。地勘钻孔遇洞率高达48.99%，属于中等复杂地形。

（2）地质起伏很大，深浅不一（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可能完整不一样。

（3）存在串珠洞、深溶洞的可能（图5）。

（4）依据本地专家引见，本地钻探较深时，岩面将比拟完好。

（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

根底方式主要由三个方面停止思索：抗浮设计、地质条件及底板厚度。

3.1 抗浮设计
抗浮计算与常规项目分歧，不详述。主要的区别在于溶洞地域抗浮锚杆（抗拔桩）存在溶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
依据本项目的地质条件，全采用桩根底不只形成本钱上的糜费，也因岩石上的桩基施工的难度增加，增加时间本钱。

本项目设计行进行了计划比选和根底论证。综合思索抗浮要素，肯定采用桩（墩）+独立根底+抗水底板+抗浮锚杆作为本项目的根底计划。

各根底方式适用范围如下：

埋深小于等于2米采用自然根底（独立根底、条基）；

埋深大于2米小于等于6米采用墩根底，选用墩直径为1.2米或1.5米；

埋深大于6米采用桩根底（承压桩），选用桩直径为1.0米。

因溶洞内土质无法提供摩阻，且入岩前各土质厚度相差太大且无明显散布规律；溶洞地域假如水浮力不大、增参加岩深度不多的条件下，能够思索增加一定的桩长（入岩深度）思索抗拔；若差得较多，则思索采用抗浮锚杆。

3.3底板厚度
抗浮作用下，普通底板需求加厚。本项目水头高度5.3m，常规状况下普通底板取400比拟适宜。玉林地域地质复杂，基岩起伏比拟大。为增加底板的整体性，依据当地专家倡议，同时思索到公开室主要是商业和设备房间等重要功用房间的作用，采用600厚底板。一定水平上利于抗浮设计，在后续的设计中，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计算
独立根底水浮力反冲切主要有两个，一为独基边缘与底板交接面的反冲切计算（冲切椎体线1），二为柱边的反冲切计算（冲切椎体线2）。如图6及表1所示：

冲切计算主要用于肯定独立根底（承台）的尺寸；

图6、独基及承台反向冲切计算简图

表1、独基及承台反向冲切计算表格

4.2独立根底抗剪计算
岩石地域独立根底具有其特殊性。岩石地域承载力高，若单纯思索上部荷载，根底平面尺寸很小。《建筑地基根底设计标准》GB50007-2011主要针对土质根底，关于岩石地域的根底计算与受力不太吻合。因而，重庆地基标准和贵州地基根底停止了补充。同样，《广西建筑地基根底设计标准》DBJ45/003-2015也明白了独立根底抗剪计算的办法。从实质上来讲，重庆、贵州、广西三本标准的取值是分歧的，下列截图（图7-图10）为各地域岩石地基根底受剪计算办法；

图7、《建筑地基根底设计标准》

图8、《广西建筑地基根底设计标准》DBJ45/003-2015

图9、《重庆建筑地基根底设计标准》]13150-2016

图10、《贵州建筑地基根底设计标准》DB2245-2004

本项目独立根底计算不只需满足《广西建筑地基根底设计标准》，同时也应满足《建筑地基根底设计标准》。从实质上而言，《建筑地基根底设计标准》的请求是独立根底足够宽，使根底底部反力足够小，根底厚度不大也容易满足。而《广西建筑地基根底设计标准》则请求根底足够高，经过增加根底高度进步抗剪才能。如上文所述，在水浮力作用下，实践上独立根底的尺寸并非只由地上荷载控制，更重要的是由水浮力反冲切起控制造用。

本次根底尺寸选择两标准倾向于满足《建筑地基根底设计标准》（即根底做得足够大），主要是思索按无梁楼盖思索独基大小与跨度需满足经济比例以控制底板配筋经济性，同时复核《广西建筑地基根底设计标准》不停止抗剪计算，如（表1）。

4.3厚板下的独立根底厚度问题
本项目采用600厚板，基于以上阐述根底尺寸为2000×2000×600（即独立根底和底板厚同厚）无论是反向冲切还是上部竖向力计算均满足请求。但当板厚和独立根底厚度均为600厚时，在完好岩面上，部分实践上是整体筏板概念。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。将部分停止整体建筏板停止计算，能够发现独立根底下的应力实践远比独基单独计算值小得多。在这种状况下，独立根底在上部荷载作用下存在冲切问题。因而，独立根底应当恰当加厚，并为满足《建筑地基根底设计标准》和《广西建筑地基根底设计标准》恰当加宽。基床系数的取值区间太大，倡议地勘提供，否则按激进值停止估量。

5.        桩（墩）承台确实定

本项目主要为一柱一桩（墩），在高水位下，桩（墩）承台尺寸由底板冲切控制。本项目底板厚600mm，经计算（表1）底板能够取消大量承台，且柱和桩、抗浮锚杆的锚固长度满足请求。在保证平安的同时，施工更为便当。

6.        抗浮锚杆

溶洞地域的抗浮锚杆主要有以下几个问题，辨认岩石是最重要的关键所在；

6.1摩阻持力层的选择
溶洞地域地质变化大且溶洞内土质不能提供摩阻。依据当地经历，地勘提资和设计均会采用比拟激进处置方式；本项目地勘倡议岩土体与锚固体极限粘结强度规范值如表2所示：

岩土层及编号

岩土体与锚固体极限粘结强度规范值 qsk（kPa）

黏土②

50

破碎石灰岩③

160

石灰岩④

320

    表2、地勘倡议岩土体与锚固体极限粘结强度规范值

岩石锚杆规程及边坡标准，倡议值远大于地勘倡议值。此为当地经历值，与当地施工工艺及地质复杂水平相关。溶洞地域锚杆倡议采用浅埋密布准绳，主要缘由在于锚杆过长碰到溶洞的机率变大，增加施工难度和不肯定性。

本项目主要柱网为8.4m×8.4m，根据标准和甲方请求（平安储藏），主要跨度（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，本项目肯定可分辩破碎石灰岩与石灰岩的条件下，肯定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
溶洞地域的锚杆施工，面临的最重要问题是土体的判别问题。假如短少相应的经历，将会对设计停止推翻性的改动。依据当地经历，可依据钻机受阻水平（包括钻进速度、声音大小、钻探跳动水平、出渣状况）断定溶洞（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。

判别办法参考如下：

（1）溶洞（土洞）：声音沉闷，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、溶洞（土洞）层现场钻孔

（2）破碎石灰岩：钻杆跳动猛烈，速度时快时慢；关于冲钻，因裂痕和土质存在，普通为不纯的白烟。

（3）完好石灰岩：过程平稳平均，声音洪亮;关于冲钻，冒白烟（图13）。

图13、完好石灰岩层现场钻孔

6.3锚杆设计的留意事项
抗浮锚杆计算多本标准均有触及，各标准取值和计算各有不同。我公司在《抗浮设计指导书》对立浮锚杆计算停止了比拟。实践上，在施工和实验层面，三本标准也有多处不分歧的中央。

（1）注浆体的选择：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，但前后不分歧。三本标准相关内容如表3所示。

标准称号

关于注浆体描绘

岩石锚杆(索)规程

水泥砂浆和水泥分离体
 曾提及纯水泥浆

建筑边坡工程
 技术标准

水泥砂浆和水泥浆

建筑地基设计标准

水泥砂浆和细石砼

表3、各相关标准对注浆体的描绘

从三个主要标准来看，水泥砂浆是通用的注浆资料，而水泥浆并不是通用的注浆资料。但实践项目中，特别溶洞地域，因溶洞的存在招致锚杆较长，使锚杆注浆艰难。因而，需思索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，重点在于施工过程中的二次注浆的时间和施工质量，需保证二次注浆的压力值。

（2）I级防腐问题

玉林地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，应当采用I级防腐措施。如图14所示：

图14、锚杆I级防腐结构

玉林地域依据当地实践锚杆施工状况，实践上根本上不采用此种工艺。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不好，反而影响施工质量，影响主体平安。因而，此项目依据《工业建筑防腐蚀设计标准》GB50046-2008请求，并分离当地地质状况，采用抗硫酸盐水泥，钢筋采用增加充裕量停止防腐。

（3）验收标准的选择

关于岩石地质条件，本项目对常用的《地基根底标准》、《建筑边坡标准》、《岩石锚杆技术规程》停止多方位的比选。《建筑边坡标准》和《岩石锚杆技术规程》本质上未明白计算值与实验值的关系。最终肯定以《地基根底标准》作为验收标准。三种标准的参数比拟如表4所示：

表4、岩石锚杆主要标准比拟

（4）锚杆遇溶洞时的处置

施工过程中需细致记载数据，断定能否有溶洞。锚杆灌浆需灌满为止，遇溶洞难以灌满时可恰当增加早强剂，当遇到溶洞无法成孔时，采用加套管穿溶洞。溶洞的地基处置本文暂略不述。

7.        超前钻材料讨论和施工

桩（墩）、独立根底承载力不同，在超前钻材料提供后，考证材料过程中，将会修正根底方式，对超前钻材料存在重复量十分大。因而，超前钻计划确实定需谨慎思索，以减少重复的可能。

超前钻材料按广西溶岩地域标准请求，分离超前钻材料施工的可施行性及时间请求，现场执行计划如下：

（1）无论采用何种根底方式或大小，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肯定主要根底为一柱一桩，桩径1.0m）。

图15、超前钻现场取样图

（2）为保证根底底持力层厚度满足标准请求，每个超前钻孔钻岩深度至少12.5m（桩长最短请求1.0（承台独基高度）+6.0+5.0+0.5（最小施工预留）），且保证每个钻孔最底部完好石灰岩厚度最小为5m。

图16、超前钻现场图

（3）三个孔下保证持力层厚度满足请求的最低标高即为当前柱根底基底标高H1。当呈现某超前钻孔因需满足持力厚度请求，其根底底标高H1设定远小于其它两个孔位（会呈现其它两孔在H1标高处地质材料或不满足5m请求的状况），思索到本项目仅四层建筑且玉林地域主要为浅层溶洞，深层岩石溶洞较少的条件下，以上H1成立。作为补充，验收实验时，可对此类桩基特别是竖向受力较大的桩停止重点验收实验，恰当状况下思索停止孔内物探停止补充考证。

8.        深思与总结

综合目前的项目进度和碰到的各种问题，以整个项目的周期和工程管理来看，笔者经过考虑，提出如下倡议；

8.1地质勘测
倡议依据实践柱网，对一柱一孔停止细致勘测，实践上《广西岩溶地域建筑地基根底技术标准》请求亦是如此，优点如下：

（1）一次勘测直接明白各根底下的地质状况，可根本肯定根底方式，减少重复和误判。

（2）在辅以孔内物探（目前对孔内物探能到达的精度意见不能统一，未能到达分歧认同）的状况下，原地勘实勘即可满足条件，无需再次停止超前钻或减少超前钻施工，可缩短超前钻工期和减少设计重复修正；若后期轴网停止少质变化，可补勘即可。

当然，此种办法对项目公司的场地平整水平和进场时间请求较高。实践项目中，因入场时间和场地整平整缘由，一柱一孔先行勘测一次钻探完成时间较长，而选择先停止方格网初勘、再加密详勘、再依据根底图停止超前钻、设计依据超前钻修正根底再补钻的方式停止；

综合来看，一柱一孔停止详勘+孔内物探的办法假如可行，将大大减少勘探的工作量和重复时间，其前置条件是尽早肯定柱网布置、提早进场整平、提早停止地勘工作；

8.2项目管理
本项目构造专业根底严厉恪守根底比选-根底论证-试桩（试锚）实验-试桩（试锚）论证-施工图设计流程。在此复杂地质条件下，恪守此流程确实保证了根底计划不会呈现大的推翻性的改动，为各阶段的工作提供了良好的条件。因天气和现场缘由，整理场地、地勘、超前钻时间不得不滞后，对根底设计带来了一定的重复外，其它工作均得以杂乱无章停止。

9.        致谢

设计和施工是工程项目中两个重要的环节，关于溶洞这种地域性比拟强的项目，标准在实践项目落地，尊重当地习气变得犹为重要。设计过程中各种参数的取值，多方停止计划重复论证和讨论，实属不易。本项目目前处于项目初期，设计的选择还留待后续施工检验。本文宗旨希经过本次项目总结，为本公司溶洞地域构造设计提供倡议。感激南宁分公司周德勋总，南宁分公司王明、张舵、温燕妮的协助，检查老总范么清的指导，以及上海专家顾国荣，当地专家梁式培、马秀平、林树荣、姜广占等专家的重要倡议。

本文由溶洞灯光设计采集