1 工程概况

　　听泉书院·朱训德美术馆位于湖南省湘乡市水府庙旅游区，地上2层，局部地下1层或2层，建筑面积4 282.28m²，建筑高度13.2m，建筑鸟瞰如图1所示，建筑剖面如图2所示。本工程主体结构采用钢筋混凝土框架结构，安全等级为二级，设计使用年限为50年，抗震设防类别为丙类。

　　图1 美术馆建筑鸟瞰 

　　2 工程地质概况

　　2.1 场地地貌与岩土工程特性

　　根据岩土工程详细勘察报告，场地原始地貌为丘陵缓坡，场地内地势起伏较大，勘察期间测得各钻孔孔口标高介于93.110～108.480m。场地范围内未见大规模断裂构造，岩层产状较稳定，地质构造较简单。根据本次钻探揭露，拟建场地分布有人工填土层、第四系冲洪积层，下伏基岩为石炭系灰岩。典型工程地质剖面如图3所示，场地内埋藏地层特征自上而下依次描述如下:(1)人工填土素填土，由黏性土组成，系近期堆填，未完成自重固结，密实度不均匀，稍湿，呈松散状态，层厚3.50～3.80m，属不均匀地基土，自稳性能差，陡倾角开挖时应采取支护措施，未经处理不能作为拟建建(构)筑物室外地坪;(2)植物层主要由黏性土组成，含少量植物根茎，呈松散状态，层厚0.50～0.60m，属不均匀地基土，自稳性能差;(3)第四系冲洪积粉质黏土场地内普遍分布，呈硬塑状态，层厚5.80～15.30m，强度中等，压缩性中等，空间分布较均匀，可作为拟建建(构)筑物的基础持力层;(4)石炭系微风化，矿物成分主要为方解石，隐晶～细晶质结构，厚层状构造。溶蚀裂隙和构造裂隙较发育，裂隙多被白色方解石脉充填，岩芯偶见溶蚀粗糙面、溶蚀小孔洞。岩石矿物成分无明显风化变质，属坚硬岩，岩石质量指标RQD值≥75，岩体完整，岩体基本质量等级为Ⅱ类，各钻孔均钻至该层，钻入该层5.00～5.30m，层厚不详;强度高，变形小，工程性能好，构成场地内稳定基岩，是拟建各建筑物理想的桩基础的桩端持力层(见图3)。

　　图2 南北剖面  

　　图3 典型工程地质剖面  

　　2.2 不良地质作用与特殊性岩土

　　本场地微风化岩层顶面起伏变化大，层中发现溶沟槽、溶蚀裂隙等岩溶现象，本工程岩层详细勘察阶段勘察总数为27个钻孔，有3个钻孔遇见岩溶，其钻孔见溶率为11.11%，视厚度为0.30～1.60m，为岩溶局部发育，岩溶形态主要表现为溶蚀沟槽，且被黏性土夹灰岩碎屑及砾砂充填。若采用桩基础，在施工时应先进行施工勘察，以确保桩端持力层的完整性。

　　3 基础选型与场地不利条件

　　3.1 基础选型建议

　　本工程为2层钢筋混凝土框架结构，荷载不大且分布较均匀，根据岩土勘察报告建议，本工程拟采用独立基础或条形基础以(3)粉质黏土层作为地基基础持力层，地基承载力200k Pa，压缩模量7.0k Pa。

　　3.2 场地不利条件

　　本工程场地条件复杂，受其外部环境影响，基础设计具有以下不利因素。

　　1)场地为坡地丘陵地貌，高差较大，各土层起伏较大，为减少土方平整量，建筑依坡而建，造成基础埋深差距大。

　　2)原始场地内有118棵古树，根据建筑师要求，本工程主体结构和基础设计及施工时需对118棵古树采取避让和保护措施。为保证树根不被破坏，基础边到树干至少需留1.5～2m净距，因此本工程在独立基础设计时采取了微调柱位、调整独立基础长宽尺寸，使其避开树根，但由于实际柱距较小，部分无法调整的独立基础将替换为人工挖孔灌注桩基础，以(4)微风化石灰岩层为持力层，桩端极限承载力特征值为9 000k Pa。基础布置及其与保留树木的位置关系如图4所示。

　　图4 基础平面布置  

　　因此，考虑本条因素及工程造价，本工程最终采用独立基础和人工挖孔灌注桩基础2种基础形式，但同一基础采用2种基础形式且持力层差异明显时，将引起基础间的差异沉降。

　　3)本工程岩溶较发育，采用桩基础时需根据施工勘察结果进行岩溶地基处理。

　　4 基础设计要点与施工措施

　　4.1 差异沉降控制

　　1)设计加强措施本工程采用理正工具箱(6.5PB1版)计算所有独立基础的沉降量及与相邻柱基的沉降差，默认桩基无沉降，具体数据如表1所示。由表1可知，大部分独立基础间的沉降差均未超过GB 50007—2011《建筑地基基础设计规范》中0.002l(l为相邻柱基中心距)的限值要求，而独立基础与桩基之间的沉降差在(0.003～0.008 7) l，均超出规范限值。

　　为调整相邻柱基间的差异沉降，减小基础埋深差距大的影响，同时加强基础之间的整体性，基础设计采取以下加强措施:(1)在各基础间设基础拉梁;(2)独立基础与桩基础之间设置沉降后浇带。

　　2)施工措施(1)本工程场地起伏较大，施工期间场地坡度尽量放缓，需对坡地表面采取保护措施(如水泥喷浆等)，必要时请专业单位做支护设计，不宜在雨季进行土方开挖;(2)做好施工期间及竣工之后的排水组织设计，避免北面山坡上的水流向本场地;(3)施工场地内布置临建设施时尽可能避开树木，场地内所有树都进行围蔽保护，不得砍伐迁移。

　　4.2 岩溶地基处理

　　1)施工勘察情况本工程共对119根桩进行了施工勘察，勘察结果显示有94%的钻孔遇见岩溶，与原岩土详细勘察报告差距很大。岩溶形态主要有2种:部分钻孔孔底到完整岩层(>5m)之间均为溶沟或溶槽(厚度一般≤4m)，部分为有2个及以上溶沟(槽)、溶洞夹层，中间完整岩溶顶板厚度基本都<3m(个别>3m)。整体勘察情况表明，溶洞未连通，岩溶作用对场地稳定性影响不大，但场地南面桩入岩后浅部岩溶较发育，溶洞或溶沟中充填软弱黏性土，基桩施工难度较大。

　　表1 相邻柱基沉降差统计结果 

　　mm

　　表1 相邻柱基沉降差统计结果

　　2)设计处理方案(1)场地钻孔底到完整岩面均为溶沟(槽)且厚度≤4m时，清除表面溶沟(槽);(2)场地南面岩溶较发育，柱底内力较大者可考虑改成桩土共同作用的复合地基，将桩改为摩擦桩，并由施工单位提供土层分布情况、勘察单位提供桩侧及桩端阻力修正值，最终设计单位复核验算单桩承载力是否满足设计要求，其中地基承载力将根据荷载板试验结果;(3)当柱底内力不是很大，且孔底完成岩层厚度有3～5m时，可由勘察和设计单位共同复核验算该厚度岩层是否满足冲切验算，如果能满足桩端冲切验算，继续按原桩基设计方案施工;(4)当单桩承载力很小时，可考虑改为摩擦桩，由施工单位提供土层分布情况、由勘察单位提供桩侧阻力修正值;(5)根据当地地区经验考虑孔底高压注浆，但注浆的施工参数应根据土质条件、岩溶发育情况通过试验或工程经验确定。本工程考虑各方建议及工期、造价等因素，最终采取第(5)种注浆方案进行地基处理。

　　3)桩基施工措施(1)为保证桩端稳定性，桩端落在倾斜岩面上时，需将桩底入岩面做平;(2)由于灰岩硬度很大，可无须考虑相邻桩桩底高差问题，桩端入岩深度0.5m即可;(3)应先施工深基础再施工浅基础;(4)采用人工挖孔桩且当桩侧溶洞存在地下水时，应采取疏导、堵塞等措施，并应满足干作业施工条件要求，当地下水位无法降低或发生涌水时，可采取钢套筒护壁或帷幕止水措施;(5)溶洞封闭注浆顺序应按跳孔间隔注浆方式进行，并宜采取先外围后内部的注浆施工方法;注浆施工应记录注浆压力和浆液流量;根据试桩得到的施工参数并结合工程经验，严格把控施工流程。

　　5 结语

　　本工程建在岩溶地区的坡地上，场地条件较复杂，为实现建筑师要保留原始树木的要求，设计中采用了较合理的基础方案，并针对差异沉降、坡地、岩溶等不利条件采取了设计预防加强措施及有效的施工措施。本工程已竣工一年多，沉降监测结果表明，基础未出现明显沉降，保留树木也生长良好。综上所述，本工程基础设计可满足建筑场地和结构安全的设计要求。