岩溶地区桩基础设计研究及工程问题探析

岩溶地区桩基础设计研究及工程问题探析

覃艽

宜昌筑源建筑设计有限公司，湖北宜昌市，443000

摘要：本文通过对岩溶地区桩基础设计的深入研究，旨在探讨该领域的关键技术和工程问题。为岩溶地区桩基础设计提供一系列科学可行的解决方案，促进该领域的技术创新和实践经验的积累，为岩溶地区基础工程的可持续发展提供重要支持。

关键词：岩溶地区；桩基设计；建筑工程

引言：岩溶地区，以其特有的地质构造和形态而备受关注，因此，本文旨在深入研究岩溶地区桩基础设计的相关问题，为岩溶地区的基础工程提供技术支持，促进岩溶地区的可持续发展，为工程建设提供更为可靠的基础支撑。

1.工程概况

某新建小区位于贵州省铜仁市，包括11栋高层建筑，编号为1#至11#，总建筑面积约40万平方米（详见图1）。整体建筑包括3层地下室，其中7#楼为部分框支剪力墙结构，结构高度96.9米，地上30层，地下3层，底部三层用作商业，其余为住宅，地下室用作停车场。

该项目位于6度地震区，设计地震分组为第一组，场地类别为Ⅱ类。地震设计加速度为0.05g，对于地震设计的要求，特别是在部分框支剪力墙结构的7#楼，需要特别关注结构的抗震性能。如图1所示。

图1 效果图

2.岩溶地区桩基础设计面临的问题

2.1地下水位变化大

岩溶地区桩基础设计面临的重要问题之一是地下水位变化大[1]。岩溶地质条件导致地下水系统的敏感性增强，地下水位在季节性和降雨等因素影响下波动较大，从而引起桩基础周围土体的水分含量变动，导致土体的软化和差异沉降，最终影响桩基础的稳定性和承载能力。

2.2溶洞威胁

岩溶地区桩基础设计的主要挑战之一是来自溶洞的潜在威胁。在岩溶地质环境中，溶洞的存在可能对桩基础的稳定性产生危害。若桩基础穿越或靠近溶洞，存在着地基塌陷的风险，导致结构的不稳定和安全隐患。因此，必须采取有效的措施来处理和防范溶洞威胁。

2.3地下环境复杂

岩溶地区桩基础设计的核心问题之一是复杂的地下环境。岩溶地区地下结构复杂，包括裂隙、溶洞、地下水流等，增加了桩基础设计的难度。这种复杂的地下环境使得地下水渗流路径难以准确预测，而这对于桩基础设计具有至关重要的影响。

2.4工程施工难度大

由于岩溶地区地质复杂，存在溶洞、裂隙等地下结构以及地下水位波动等因素，导致桩基础的施工变得异常复杂。特别是在处理岩溶裂隙和溶洞时，需要采用特殊的施工措施，如注浆、灌浆等技术手段，以确保桩基础的稳定性和长期可靠性。

3.加强岩溶地区桩基础设计的有效措施

3.1深入地质勘察

为加强岩溶地区桩基础设计，深入地质勘察是一项至关重要的有效措施[2]。在岩溶地区，地质情况复杂，地下结构包括溶洞、裂隙等，对桩基础的设计提出了高要求。因此，通过深入系统的地质勘察，可以全面了解岩溶地区地质特征，为桩基础设计提供精准可靠的地质数据。

除此之外，深入的地质勘察首先需要采用多种地质勘察手段，包括岩芯钻探、地质雷达探测、地震勘探等，以获取岩溶地区地下结构的详细信息。通过岩芯钻探，可以获取地层岩土样本，进而分析地质成分、层理、强度等参数，为桩基础设计提供准确的土壤力学参数。

地质雷达探测则有助于识别裂隙和溶洞等地下空间，为桩基础的位置选择提供关键数据。此外，地震勘探能够全面了解地下结构的物理性质，为设计提供地质参数的综合信息。通过这些手段，深入的地质勘察可以解决地下结构不均匀、裂隙分布复杂等问题，为桩基础的设计提供更为精准的依据。

3.2采用合适的桩型

加强岩溶地区桩基础设计的有效措施之一是采用合适的桩型。岩溶地区地质条件复杂，包括溶洞、裂隙等，因此选择适当的桩型是确保桩基础稳定性的关键[3]。

由于灌注桩在岩溶地区具有较强的适应性，通过将混凝土注入钻孔形成坚固的桩体，其施工简便，因此在处理岩溶地质条件下表现出一定的优势。另一方面，摩擦桩以侧摩阻力来承担荷载，适用于岩溶地区土层较好的情况。其优点在于对地下结构的扰动较小，对地质条件的适应性较强。而螺旋桩则通过螺旋刀片将土壤挖掘，适用于较软土质和裂隙较多的地质条件。这些桩基础类型在岩溶地区的选择，取决于地质条件和工程要求，为工程建设提供了多样化的解决方案。

值得注意的是，选择合适的桩型要充分考虑地质特征、承载要求以及施工可行性。在岩溶地区，通过前期的地质勘察获取详细的地质信息，了解地下结构特点，确定桩的设计参数。综合考虑地质条件后，可以灵活运用不同桩型，根据具体工程需要选择最为适合的方案。

3.3设计合理桩布置

设计合理的桩布置是加强岩溶地区桩基础设计的重要有效措施。岩溶地区的地下结构复杂，包括溶洞、裂隙等，因此，桩的布置需要充分考虑地质特征，以确保桩基础的稳定性和可靠性。首先，通过深入的地质勘察，获取详细的地下结构信息，了解溶洞和裂隙的分布、形态、大小等特征。在设计过程中，要合理选择桩的位置，避开敏感地区，如溶洞位置，以减小地基对地下结构的扰动。

其次，对于存在溶洞的地区，可以采用分散布置桩的方式，避免集中在溶洞附近。通过合理的桩网布置，可以分散荷载，减轻对地下结构的影响，降低因溶洞扰动引起的不稳定风险。值得注意的是，在选择桩的长度时，应根据地下结构的深度和强度，合理确定桩的埋深。对于深层溶洞区域，可能需要选择较长的桩，以确保桩基础能够穿透深层溶洞，稳定地承担荷载。这样的合理选择能够有效保障桩基础在复杂地质条件下的稳定性和安全性。

此外，要结合工程实际，根据设计荷载和地质条件，采用适当的桩径和桩长比例，确保桩基础具有足够的承载能力。通过科学合理的桩布置，可以减小桩基础对地下结构的干扰，提高桩基础的适应性和稳定性。

3.4地下水位控制

加强岩溶地区桩基础设计的有效措施之一是实施地下水位控制。岩溶地区的地下水位波动大，可能对桩基础的稳定性产生不利影响。因此，通过科学合理的地下水位控制手段，可以有效降低地下水对桩基础的不稳定性风险，确保工程的长期安全运行。

首先，深入地质勘察，准确了解地下水位的分布规律和波动范围。通过采用现代地质探测技术，如地下水位监测井、水文地质勘测等手段，获取地下水位的实时数据，为地下水位控制提供准确的基础。

其次，采用合适的地下水位控制手段。在岩溶地区，可以通过设置降水井、排水沟等设施，降低地下水位，防止地下水对桩基础的冲刷和侵蚀。通过合理的水文工程手段，实现地下水位的稳定控制，确保在不同季节和气候条件下维持合适的水平。

最后，结合地下水位数据，科学合理地确定桩基础的埋深。在设计中考虑地下水位的波动范围，确保桩基础的埋深能够在不同水位条件下保持相对稳定，有助于防止桩基础因地下水位的显著变化而发生沉降和不稳定现象。

3.5强化监测与管理

为加强岩溶地区桩基础设计，实施强化监测与管理是一项关键而有效的措施。岩溶地区的地质条件复杂，包括溶洞、裂隙等，而这些地质特征对桩基础的影响具有一定的不确定性。因此，通过建立完善的监测与管理体系，可以及时发现和解决问题，确保桩基础在复杂地质环境下的稳定性和安全性。

首先，建立全面的监测系统。通过使用各类监测仪器，包括测斜仪、应变计、地下水位监测仪等，对桩基础及其周边地区进行实时监测，从而提供关键信息，用于评估桩基础的变形、荷载响应以及地下结构的变化，从而全面了解工程的动态性能。

其次，利用先进的技术手段进行远程监测。采用远程监测技术，可以实时获取监测数据，并进行远程分析和评估，使得监测更为便捷，同时提高了数据的实时性和准确性，有助于及时发现潜在问题并采取相应措施。

结论：综合而言，岩溶地区桩基础设计需要充分考虑地质环境的复杂性，采用科学合理的设计方法，并结合有效的管理和监测手段，以确保桩基础在岩溶地区工程中的可靠性。

参考文献：

[1]黑晓丹,张满彪,孙海峰等.岩溶地区桩基础设计研究及工程问题分析[J].建筑科学,2023,39(03):165-173.

[2]杨建平,钟小青.广西岩溶地区某高层住宅基础设计分析[J].江苏建筑,2023,(01):91-94+102.

[3]赵斐,张龙生.岩溶地区商业综合体基础设计[J].广东土木与建筑,2022,29(11):31-33+40.