提要：岩溶地区的建筑基础采用何种形式是一个华南地区普遍存在而又难于解决的工程实际问题，本文对阳春新钢铁棒材厂工程中遇到的基础处理问题进行了探讨分析，并针对具体情况提出了一些处理措施供大家参考。
关键词:岩溶地区，基础，处理措施
一、前言
阳春新钢铁棒材厂位于广东省阳春市西南的大南山西南角，行政区划属为潭水镇，属丘陵地貌，场地三面环山，并有冲沟发育，场地地形起伏较大，场地最大高差近54米，而且根据场地岩土工程勘查报告书得知，场地勘探深度内分布的主要地层有：人工填土层、第四系根植层、碎石层、含砾粉质粘土层、粘土层、中风化灰岩层、溶洞、微风化灰岩层等。灰岩中发育有不同大小的土洞和溶洞，溶洞有空洞、半填充、全填充。充填物为粉质粘土，局部含少量碎石，遇水塌陷。土洞及溶洞发育为本场地内主要的不良地质作用，根据地质报告得知，发现土洞和溶洞的钻探孔占所有钻探孔的13.3％，场地处于坡积及洪积两个地貌单元，可作为持力层的碎石层、粘土层厚薄不均，灰岩层顶面起伏大于10％，陡峭不平，为不均匀地基。
二、阳春新钢铁棒材厂主厂房桩基
因该棒材厂有吊车大小吊车共9台，其中17.5t＋17.5t吊车，吊车跨度为28米的A6级吊车有2台；10t＋10t吊车，吊车跨度为28米的A7级吊车有2台；32/5t吊车，吊车跨度为25.5米的A5级吊车有1台；20/5t吊车，吊车跨度为25.5米的A5级吊车有1台；20/5t吊车，吊车跨度为16.5米的A5级吊车有2台；15t吊车，吊车跨度为16.5米的A6级吊车有1台；厂房内还有各种工业用设备管道与管线、单轨吊和悬挂设备，荷载较大，根据场地岩土工程勘查报告书的建议，可采用人工挖孔桩和冲孔灌注桩。经反复考虑，决定主厂房基础采用冲孔灌注桩基础，桩身采用C35混凝土，桩径为D800，以中风化灰岩层为桩端持力层，桩端进入持力层深度为不小于1米，桩长预计为30米，单桩承载力特征值为2200KN。当遇到土洞或溶洞时，击穿溶洞到达稳定岩层。冲孔灌注桩钢筋笼的纵向钢筋采用HRB335级热轧钢筋10Φ20，螺旋箍筋Φ8@100/200，而且每隔2米左右设置一道Φ20的加劲箍，主厂房共设计有冲孔灌注桩258根。桩基设计参数如下表所示：
时代成因 地层代号 岩土名称 密度及
状态 人工挖孔桩 冲孔灌注桩 岩石饱和单轴抗压强度frk(Mpa)
经过现场做单桩竖向抗压静载荷试验检测得知，桩径为D800的冲孔灌注桩单桩竖向抗压极限承载力为4767KN，满足设计的要求。
单桩竖向抗压静载荷试验统计表
但在施工冲孔灌注桩时，也反映出此种桩型的弊端，现总结如下：
1．因泥浆排放的问题，再加上当地雨水偏多，造成整个场地一片泥泞，致使其它工序和工种无法展开作业；
2．因场地回填土较厚，桩端持力层埋深较深，设计桩长较长，成孔时容易引起塌孔和缩颈，碰见溶洞时则有卡钻头和掉钻头的现象，给施工单位造成一定的难度；
3．当用水泥和粘土混合灌浆填充溶洞时，不易控制填充量，理论上直至孔洞内填满为止，但其中有一个桩下的溶洞，光用于填充的水泥就用了137袋；
4．冲孔灌注桩成桩时间长，孔底沉渣（虚土）厚度较难控制，而且成桩质量不易保证，受外部环境的影响较大，混凝土用量大，桩基工程造价大。
三、阳春新钢铁棒材厂主厂房设备基础桩基
主厂房设备采用的是高架平台上的棒材轧制线，工艺上要求所有的重型轧机设备、精整区设备及冷床区设备均在相对标高为3.800米和5.000米的高架平台上，动荷载较大，精度要求较高。
因业主工期计划调整，施工工期缩短，业主要求设计考虑采用速度快，施工方便的其它基础形式来代替冲孔灌注桩。
考虑主厂房桩基础的施工周期长，采用冲孔灌注桩已不能满足业主工期进度的要求，在比较了其它基础形式后，设计人员向业主和施工单位提出静压预应力高强混凝土管桩的基础形式，并分析此种桩基的优缺点。
分析表明静压预应力高强混凝土管桩具有下列优点：
1.桩身混凝土强度高，桩身质量可靠。管桩采用工厂化生产，生产标准化、自动化程度高，产品质量有充分保证。这一点与冲孔灌注桩等其他灌注桩相比，预应力管桩具有很大优势。目前，在深基础中用的最多的灌注桩，由于在施工现场通过水下混凝土灌注成桩，成桩工艺复杂，成桩过程中易受人为因素影响，桩身质量难于保证，常常导致孔底沉渣过多，桩身混凝土质量出现缺陷，影响了桩的承载能力。
2.单桩承载能力高。预应力管桩桩身混凝土强度高，可高达C80。能打入密实的砂层及强风化岩层，桩尖进入密实的砂层或强风化岩层后经过强烈的挤压，改变了桩尖周围的砂层和岩层的原始状态，桩端的承载力可提高80%～100%。如直径500mm，壁厚100mm的预应力管桩，最高设计承载力可达到2700kN,相当于Ф600冲孔灌注桩。
3.设计选用范围广，地质条件适应性较强。预应力管桩的产品类型多，有不同规格的桩径和壁厚可供选择，市场采购方便。
4.机械施加的静压力大，穿透能力强，破损率低。预应力管桩桩身强度高，加上生产时采用先张法预应力工艺，预应力主筋采用高强阴螺纹低松弛钢棒，与混凝土粘结性能好，混凝土的有效预应力高，而且可穿透5m～6m厚密的砂隔层和顶板较薄的溶洞。
5.单位承载力造价低。静压预应力管桩单方面混凝土造价虽然比较高，但单桩承载力高，每吨承载力造价要明显优于灌注桩。冲孔灌注桩为发挥其承载力，常为嵌岩桩，往往桩身较长，桩径较大，施工成本较高。
6.施工速度快、低噪声、无振动、工效高、无污染，可以连续施工，工期短。预应力管桩由于工厂生产，不占用现场施工的成桩和养护时间，而且沉桩快捷。一台静压桩机，正常情况下，每个台班可以压入7～15根桩，较之冲孔灌注桩，工效大大提高，从而降低工程造价。
7.施工文明，现场整洁。预应力管桩由于工厂化生产和机械化施工，施工场地整洁，施工文明，不会发生像冲孔灌注桩工地遍地泥浆的脏乱情况。
但静压预应力管桩也有以下缺点：
1.仍然具有挤土效应，对周围建筑环境及底下管线有一定的影响，要求边桩中心到相邻建筑物的间距较大；
2.施工场地的地耐力要求较高，在新填土、淤泥土及积水浸泡过的场地施工易陷机；
3.过大的压桩力（夹持力）易将管桩桩身夹破夹碎，或使管桩出现纵向裂缝；
4.当地层中有较多难以清除的孤石和障碍物或石灰岩地区、溶沟和溶洞发育地区时，或当土层从较软突变到坚硬时，不宜采用或慎用，不宜在地下障碍物或孤石较多的场地施工。
经过综合分析和比较，设计最终采用静压预应力高强混凝土管桩做为主厂房高架平台设备基础桩基。
结合当地管桩市场供应情况，选用Φ500x125（壁厚）预应力高强混凝土管桩，桩身混凝土强度等级C80，抗裂和抗弯能力为AB型。预应力管桩采用静力压入法施工，桩长预计为30m，实际桩长应按现场静压确定，桩端持力层为中风化灰岩或微风化灰岩层。受当地的喀斯特熔岩地貌的地质条件的限制，灰岩中发育有不同大小的土洞和溶洞；喀斯特熔岩地貌的地质条件造成土层下的岩面起伏不平，高差较大，陡峭不平，桩尖在陡峭的岩面上无法立足，会产生滑移，造成桩身断裂。若采用传统形式的十字形封口钢桩尖可能会发生比较高的断桩率，可能会出现大量的断桩，因此设计人员改进了桩尖形式，采用封口H型钢HW300X300X10X15作为桩尖，桩尖高度为600mm，目的是通过H型钢良好的塑性变形能力改善桩尖的嵌岩能力，使桩尖的嵌岩更牢固而不易产生滑移，从而保证了成桩的质量，减小断桩率，设计人员为增加安全储备，将单桩竖向承载力特征值设定为2300KN，同时要求严格控制压桩机的压力，使压桩的压力缓慢加大，最终达到设计要求值，采取措施尽可能的减少可能出现的断桩。
桩的施工应严格遵照<<建筑桩基技术规范>>(JGJ94-2008)及广东省标准<<建筑地基基础施工及验收规程>>(DBJ15-201-91)执行，要求采用总桩数的1%且不少于3根进行静载试压，单桩试压荷载值见表；并要求采用低应变动力试桩法检测桩的动测数量按总桩数的25%计取。所有管桩在压桩终止前的连续满载复压次数不小于三次，并且最后一次复压比前一次复压下沉基本趋于稳定。
压桩技术要求
结果显示，当施工完540根桩，发现断桩12根，断桩率为2.22％，改进后的桩尖使断桩率大幅降低，经采用高、低应变动力试桩法检测，成桩质量均为合格桩，通过静载试压均达到设计要求的单桩承载力要求，而且施工工期比预计提前了2/3多，施工现场整洁，也不再影响其它工种和工序。
四、结论
喀斯特熔岩地貌的地质条件在广东地区经常会遇到，通过阳春新钢铁棒材厂高架平台设备基础桩基的选用成功，说明我们只要采取改进桩尖形式的措施，严格控制施工程序，也能满足在喀斯特熔岩地貌的地质条件下预应力管桩的施工。
随着预应力高强混凝土管桩越来越多的应用，施工经验的不断积累，技术越趋于成熟，预应力高强混凝土管桩的经济性高和施工周期短，施工质量容易控制和保证的特性，使选用预应力高强混凝土管桩处理喀斯特熔岩地貌的地质条件下的建筑物或构筑物的基础也是一种可选的方案。
