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巖石地基上的基礎設計
引導語(yǔ)：隨著(zhù)工業(yè)裝置大型化、建設場(chǎng)地邊遠化的趨勢，工業(yè)裝置在新建、改建、擴建時(shí)建設場(chǎng)地不可避免地選擇在了山區、丘陵等邊遠地帶。下面是小編為你帶來(lái)的巖石地基上的基礎設計，希望對你有所幫助。
1、巖石地基的定義及分類(lèi)
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，否則應為土質(zhì)地基。
巖石的堅硬程度可根據巖塊的飽和單軸抗壓強度f(wàn)rk按下表分為堅硬巖、較硬巖、較軟巖、軟巖和極軟巖。堅硬程度類(lèi)別
飽和單軸抗壓
強度標準值
frk(MPa)堅硬巖較硬巖較軟巖軟巖極軟巖frk>6060≥frk>3030≥frk>1515≥frk>5ffrk≤5巖石根據風(fēng)化程度可分為未風(fēng)化、微風(fēng)化、中風(fēng)化、強風(fēng)化和全風(fēng)化。巖體完整程度應按下表劃分為完整、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)規范，這里不再展開(kāi)多講。
3、巖石地基上基礎的常見(jiàn)形式
3.1巖石地基上的擴展基礎
由于巖石地基的高承載力，基礎往往采用擴展基礎即可滿(mǎn)足要求。擴展基礎分為柱下獨立基礎和墻下條形基礎。
3.2巖石錨桿基礎
當建、構筑物基礎直接坐落在基巖上的基礎，以及建、構筑物基礎(如煙囪基礎、塔基礎、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
鋼筋混凝土灌注樁根據成孔方式通常采用機械成孔灌注樁、人工挖孔灌注樁二種。根據受力和計算分為普通灌注樁(機械成孔和人工挖孔灌注樁)和嵌巖灌注樁。
4、設計時(shí)注意的問(wèn)題
4.1基礎的最小埋深
根據文獻1第5.1.2條規定，除巖石地基外，基礎最小埋深不小于0.5m。文獻2第4.1.3條進(jìn)行了補充，對巖石地基不小于0.2m。土質(zhì)地基主要由于表層土穩定性較差，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，基礎埋深的確定主要考慮防風(fēng)化問(wèn)題，宜適當加寬散水，保護地基�？拐鹪O防區，巖石地基上高層建筑基礎埋深不受建筑高度的限制，但應滿(mǎn)足抗滑移和抗傾覆要求。
4.2地基承載力的修正
巖石地基根據規范進(jìn)行地基承載力特征值計算時(shí)，基礎寬度和埋深的地基承載力修正系數，對于強風(fēng)化和全風(fēng)化的巖石，可參照所風(fēng)化成的相應土類(lèi)取值;其他狀態(tài)下的巖石不修正。
4.3抗剪強度的驗算
根據文獻1表8.1.2條注4：擴展基礎底面處的平均壓力值超過(guò)300kPa的混凝土基礎，尚應進(jìn)行抗剪驗算。對于土質(zhì)地基的上擴展基礎，大都用沖切計算確定基礎高度，抗剪計算不起控制作用，常常被忽略。當基礎承載力較高，基底面積相對較小，按一般經(jīng)驗確定基礎高度后，基底面積在柱45°沖切錐體范圍內，不需要作沖切驗算，應進(jìn)行抗剪計算。目前用許多基礎設計軟件計算，僅按控制抗彎強度來(lái)確定基礎高度，因此值得設計者關(guān)注。
4.4邊柱基礎尺寸偏大的原因
在應用程序計算建筑物基礎時(shí)，可能會(huì )出現邊柱基礎尺寸較中柱基礎尺寸大很多的情況，這超越了基本常識，一般中柱比邊柱荷載大，理應基礎尺寸大。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，因此基礎計算時(shí)由豎向力控制，導致基礎尺寸很小。而邊柱一般豎向荷載較小，而彎矩較大，因此基礎計算時(shí)由彎矩控制，導致基礎尺寸很大。
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、水等作用下出現破碎、疏松及礦物成分次生變化的風(fēng)化現象，會(huì )導致地基承載力急劇降低�；颖┞稌r(shí)間不可過(guò)長(cháng)，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
基礎設置在傾斜的巖石地基上，條形基礎可在基礎的長(cháng)度方向設置臺階，土質(zhì)地基每級臺階高度不大于0.5m，臺階的寬度不應小于臺階高度的2倍;巖質(zhì)地基每級臺階的高度不宜大于1.0m，臺階的高寬比不宜大于1.0。對于樁端置于傾斜基巖上時(shí)，嵌巖深度應從坡下方的基巖面算起。
4.7基礎在巖石邊坡上的穩定問(wèn)題
位于坡高小于15m且無(wú)外傾結構面的非極軟巖巖質(zhì)邊坡上的安全等級為二、三級的建筑物基礎，其外邊緣與坡底的連線(xiàn)與水平線(xiàn)的傾角β應滿(mǎn)足下表的要求，基礎和巖坡不屬于上述情況或傾角不滿(mǎn)足該表要求時(shí)，應進(jìn)行穩定性分析;基礎外邊緣到坡面的水平距離a應滿(mǎn)足下表的要求，不滿(mǎn)足該表要求時(shí)，應對坡面采取防護措施;對水平荷載較大的建筑物基礎，除此之外，還應驗算地基的穩定性。
巖體完整程度
基礎外邊緣與坡底的連線(xiàn)與水平線(xiàn)的傾角β(°)
基礎外邊緣到坡面的水平距離a(m)完整≤75≥1.5較完整≤55≥2.0
對處于地震區的邊坡附近的建筑基礎應進(jìn)行地震穩定性設計，可參考《建筑抗震設計規范》第3.3.5條3款。
4.8樁基礎與墩基礎的界限
由于山區地形起伏很大，某些人工挖孔樁無(wú)法達到正常設計樁長(cháng)，出現短樁的情況，短樁即為墩基礎。樁基礎與墩基礎兩者受力性能和破壞機理不同。樁基礎屬于深基礎，一般受側向約束較大，受力特征為壓彎破壞;墩基礎屬于淺基礎類(lèi)型，受力特征為剪切破壞。
根據《全國民用建筑工程統一技術(shù)措施》第3.11.1條5款：樁長(cháng)不宜小于6m，樁長(cháng)少于6m的樁按墩基礎考慮;樁長(cháng)雖大于6m，但L/D小于3時(shí)，宜按墩基礎考慮。因此應在設計中加以區分。
4.9部分巖石地基部分樁基的設計
有些建、構筑物布置在巖石地基傾斜嚴重的部位，建、構筑物一端坐落于巖石地基上，一端坐落于填方區域，不得不采用部分巖石地基部分樁基的組合基礎形式。文獻1第6.5.1條5款中明確指出，當基巖面起伏較大，且都使用巖石地基時(shí)，同一建筑物可以使用多種基礎形式。
4.10巖石地基上的池類(lèi)等結構
位于巖石地基上的池類(lèi)結構，伸縮縫的最大間距較土質(zhì)地基的最大間距要小，設計時(shí)應滿(mǎn)足相關(guān)規范要求。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，兩者粘結力很強，當混凝土收縮時(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，應設置滑動(dòng)層為妥。
高層建筑結構基礎(地下室)嵌入硬質(zhì)巖石時(shí)，可在基礎周邊及底面設置砂質(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及外墻裂縫;
5、結束語(yǔ)
在山區建設的建、構筑物，地基基礎設計的最大特點(diǎn)就是地基差異大、傾斜大、邊坡問(wèn)題嚴重。只要牢牢把握住這一點(diǎn)特點(diǎn)，就能夠作好巖石基礎基礎的設計。
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