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巖石地基上的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)
引導(dǎo)語(yǔ)：隨著工業(yè)裝置大型化、建設(shè)場(chǎng)地邊遠(yuǎn)化的趨勢(shì)，工業(yè)裝置在新建、改建、擴(kuò)建時(shí)建設(shè)場(chǎng)地不可避免地選擇在了山區(qū)、丘陵等邊遠(yuǎn)地帶。下面是小編為你帶來(lái)的巖石地基上的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，希望對(duì)你有所幫助。
1、巖石地基的定義及分類
巖石地基，顧名思義，為由不同程度風(fēng)化巖組成的地基。巖石地基的承載力特征值較高，通常大于200kPa，因此一般不需要人工處理即為理想的地基。嚴(yán)格的來(lái)說(shuō)，巖石地基指的是中風(fēng)化巖石以上或較破碎以上的巖石地基，否則應(yīng)為土質(zhì)地基。
巖石的堅(jiān)硬程度可根據(jù)巖塊的飽和單軸抗壓強(qiáng)度f(wàn)rk按下表分為堅(jiān)硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖。堅(jiān)硬程度類別
飽和單軸抗壓
強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值
frk(MPa)堅(jiān)硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖frk>6060≥frk>3030≥frk>1515≥frk>5ffrk≤5巖石根據(jù)風(fēng)化程度可分為未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化。巖體完整程度應(yīng)按下表劃分為完整、較完整、較破碎、破碎和極破碎。
2、巖石地基的處理方法
巖石地基的處理較土質(zhì)地基來(lái)說(shuō)簡(jiǎn)單許多，通常有強(qiáng)夯法、墊層換填法、振動(dòng)碾壓法等。每種方法的具體要求參見(jiàn)相關(guān)規(guī)范，這里不再展開(kāi)多講。
3、巖石地基上基礎(chǔ)的常見(jiàn)形式
3.1巖石地基上的擴(kuò)展基礎(chǔ)
由于巖石地基的高承載力，基礎(chǔ)往往采用擴(kuò)展基礎(chǔ)即可滿足要求。擴(kuò)展基礎(chǔ)分為柱下獨(dú)立基礎(chǔ)和墻下條形基礎(chǔ)。
3.2巖石錨桿基礎(chǔ)
當(dāng)建、構(gòu)筑物基礎(chǔ)直接坐落在基巖上的基礎(chǔ)，以及建、構(gòu)筑物基礎(chǔ)(如煙囪基礎(chǔ)、塔基礎(chǔ)、水池等)承受較大拉力(浮力)或水平力時(shí)，通常采用巖石錨桿。
3.3鋼筋混凝土灌注樁基礎(chǔ)
鋼筋混凝土灌注樁根據(jù)成孔方式通常采用機(jī)械成孔灌注樁、人工挖孔灌注樁二種。根據(jù)受力和計(jì)算分為普通灌注樁(機(jī)械成孔和人工挖孔灌注樁)和嵌巖灌注樁。
4、設(shè)計(jì)時(shí)注意的問(wèn)題
4.1基礎(chǔ)的最小埋深
根據(jù)文獻(xiàn)1第5.1.2條規(guī)定，除巖石地基外，基礎(chǔ)最小埋深不小于0.5m。文獻(xiàn)2第4.1.3條進(jìn)行了補(bǔ)充，對(duì)巖石地基不小于0.2m。土質(zhì)地基主要由于表層土穩(wěn)定性較差，不進(jìn)行特殊處理不宜作地基持力層。而巖石地基不存在這些問(wèn)題，基礎(chǔ)埋深的確定主要考慮防風(fēng)化問(wèn)題，宜適當(dāng)加寬散水，保護(hù)地基�？拐鹪O(shè)防區(qū)，巖石地基上高層建筑基礎(chǔ)埋深不受建筑高度的限制，但應(yīng)滿足抗滑移和抗傾覆要求。
4.2地基承載力的修正
巖石地基根據(jù)規(guī)范進(jìn)行地基承載力特征值計(jì)算時(shí)，基礎(chǔ)寬度和埋深的地基承載力修正系數(shù)，對(duì)于強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化的巖石，可參照所風(fēng)化成的相應(yīng)土類取值;其他狀態(tài)下的巖石不修正。
4.3抗剪強(qiáng)度的驗(yàn)算
根據(jù)文獻(xiàn)1表8.1.2條注4：擴(kuò)展基礎(chǔ)底面處的平均壓力值超過(guò)300kPa的混凝土基礎(chǔ)，尚應(yīng)進(jìn)行抗剪驗(yàn)算。對(duì)于土質(zhì)地基的上擴(kuò)展基礎(chǔ)，大都用沖切計(jì)算確定基礎(chǔ)高度，抗剪計(jì)算不起控制作用，常常被忽略。當(dāng)基礎(chǔ)承載力較高，基底面積相對(duì)較小，按一般經(jīng)驗(yàn)確定基礎(chǔ)高度后，基底面積在柱45°沖切錐體范圍內(nèi)，不需要作沖切驗(yàn)算，應(yīng)進(jìn)行抗剪計(jì)算。目前用許多基礎(chǔ)設(shè)計(jì)軟件計(jì)算，僅按控制抗彎強(qiáng)度來(lái)確定基礎(chǔ)高度，因此值得設(shè)計(jì)者關(guān)注。
4.4邊柱基礎(chǔ)尺寸偏大的原因
在應(yīng)用程序計(jì)算建筑物基礎(chǔ)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)邊柱基礎(chǔ)尺寸較中柱基礎(chǔ)尺寸大很多的情況，這超越了基本常識(shí)，一般中柱比邊柱荷載大，理應(yīng)基礎(chǔ)尺寸大。造成這種情況的原因正是由于巖石地基的高承載力。中柱一般豎向荷載大，而彎矩小，因此基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)由豎向力控制，導(dǎo)致基礎(chǔ)尺寸很小。而邊柱一般豎向荷載較小，而彎矩較大，因此基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)由彎矩控制，導(dǎo)致基礎(chǔ)尺寸很大。
4.5巖石地基的風(fēng)化
巖石地基開(kāi)挖后，地基在太陽(yáng)光照、大氣、水等作用下出現(xiàn)破碎、疏松及礦物成分次生變化的風(fēng)化現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致地基承載力急劇降低�；颖┞稌r(shí)間不可過(guò)長(zhǎng)，及時(shí)采用水泥砂漿封閉，防止風(fēng)化剝落。
4.6傾斜的基巖
基礎(chǔ)設(shè)置在傾斜的巖石地基上，條形基礎(chǔ)可在基礎(chǔ)的長(zhǎng)度方向設(shè)置臺(tái)階，土質(zhì)地基每級(jí)臺(tái)階高度不大于0.5m，臺(tái)階的寬度不應(yīng)小于臺(tái)階高度的2倍;巖質(zhì)地基每級(jí)臺(tái)階的高度不宜大于1.0m，臺(tái)階的高寬比不宜大于1.0。對(duì)于樁端置于傾斜基巖上時(shí)，嵌巖深度應(yīng)從坡下方的基巖面算起。
4.7基礎(chǔ)在巖石邊坡上的穩(wěn)定問(wèn)題
位于坡高小于15m且無(wú)外傾結(jié)構(gòu)面的非極軟巖巖質(zhì)邊坡上的安全等級(jí)為二、三級(jí)的建筑物基礎(chǔ)，其外邊緣與坡底的連線與水平線的傾角β應(yīng)滿足下表的要求，基礎(chǔ)和巖坡不屬于上述情況或傾角不滿足該表要求時(shí)，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性分析;基礎(chǔ)外邊緣到坡面的水平距離a應(yīng)滿足下表的要求，不滿足該表要求時(shí)，應(yīng)對(duì)坡面采取防護(hù)措施;對(duì)水平荷載較大的建筑物基礎(chǔ)，除此之外，還應(yīng)驗(yàn)算地基的穩(wěn)定性。
巖體完整程度
基礎(chǔ)外邊緣與坡底的連線與水平線的傾角β(°)
基礎(chǔ)外邊緣到坡面的水平距離a(m)完整≤75≥1.5較完整≤55≥2.0
對(duì)處于地震區(qū)的邊坡附近的建筑基礎(chǔ)應(yīng)進(jìn)行地震穩(wěn)定性設(shè)計(jì)，可參考《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.3.5條3款。
4.8樁基礎(chǔ)與墩基礎(chǔ)的界限
由于山區(qū)地形起伏很大，某些人工挖孔樁無(wú)法達(dá)到正常設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)，出現(xiàn)短樁的情況，短樁即為墩基礎(chǔ)。樁基礎(chǔ)與墩基礎(chǔ)兩者受力性能和破壞機(jī)理不同。樁基礎(chǔ)屬于深基礎(chǔ)，一般受側(cè)向約束較大，受力特征為壓彎破壞;墩基礎(chǔ)屬于淺基礎(chǔ)類型，受力特征為剪切破壞。
根據(jù)《全國(guó)民用建筑工程統(tǒng)一技術(shù)措施》第3.11.1條5款：樁長(zhǎng)不宜小于6m，樁長(zhǎng)少于6m的樁按墩基礎(chǔ)考慮;樁長(zhǎng)雖大于6m，但L/D小于3時(shí)，宜按墩基礎(chǔ)考慮。因此應(yīng)在設(shè)計(jì)中加以區(qū)分。
4.9部分巖石地基部分樁基的設(shè)計(jì)
有些建、構(gòu)筑物布置在巖石地基傾斜嚴(yán)重的部位，建、構(gòu)筑物一端坐落于巖石地基上，一端坐落于填方區(qū)域，不得不采用部分巖石地基部分樁基的組合基礎(chǔ)形式。文獻(xiàn)1第6.5.1條5款中明確指出，當(dāng)基巖面起伏較大，且都使用巖石地基時(shí)，同一建筑物可以使用多種基礎(chǔ)形式。
4.10巖石地基上的池類等結(jié)構(gòu)
位于巖石地基上的池類結(jié)構(gòu)，伸縮縫的最大間距較土質(zhì)地基的最大間距要小，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求。如采用普通防水混凝土的地下式水池，在粘土或砂土地基上伸縮縫最大間距為30m，在巖石地基上的伸縮縫最大間距為20m。
這主要是考慮到底板混凝土如果直接澆筑在基巖上，兩者粘結(jié)力很強(qiáng)，當(dāng)混凝土收縮時(shí)很難避免產(chǎn)生裂縫，僅以減少伸縮縫的間距還難能奏效，應(yīng)設(shè)置滑動(dòng)層為妥。
高層建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)(地下室)嵌入硬質(zhì)巖石時(shí)，可在基礎(chǔ)周邊及底面設(shè)置砂質(zhì)或其他材質(zhì)褥墊層，墊層厚度可取50mm~100mm，不宜采用肥槽填充混凝土做法,以利于避免和減小基礎(chǔ)及外墻裂縫;
5、結(jié)束語(yǔ)
在山區(qū)建設(shè)的建、構(gòu)筑物，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的最大特點(diǎn)就是地基差異大、傾斜大、邊坡問(wèn)題嚴(yán)重。只要牢牢把握住這一點(diǎn)特點(diǎn)，就能夠作好巖石基礎(chǔ)基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)。
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