岩石地基上的基础设计

岩石地基上的基础设计

　　引导语：随着工业装置大型化、建设场地边远化的趋势，工业装置在新建、改建、扩建时建设场地不可避免地选择在了山区、丘陵等边远地带。下面是小编为你带来的岩石地基上的基础设计，希望对你有所帮助。

　　1、岩石地基的定义及分类

　　岩石地基，顾名思义，为由不同程度风化岩组成的地基。岩石地基的承载力特征值较高，通常大于200kPa，因此一般不需要人工处理即为理想的地基。严格的来说，岩石地基指的是中风化岩石以上或较破碎以上的岩石地基，否则应为土质地基。

　　岩石的坚硬程度可根据岩块的饱和单轴抗压强度frk按下表分为坚硬岩、较硬岩、较软岩、软岩和极软岩。坚硬程度类别

　　饱和单轴抗压

　　强度标准值

　　frk(MPa)坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软岩frk>6060≥frk>3030≥frk>1515≥frk>5ffrk≤5岩石根据风化程度可分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化。岩体完整程度应按下表划分为完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎。

　　2、岩石地基的处理方法

　　岩石地基的处理较土质地基来说简单许多，通常有强夯法、垫层换填法、振动碾压法等。每种方法的具体要求参见相关规范，这里不再展开多讲。

　　3、岩石地基上基础的常见形式

　　3.1岩石地基上的扩展基础

　　由于岩石地基的高承载力，基础往往采用扩展基础即可满足要求。扩展基础分为柱下独立基础和墙下条形基础。

　　3.2岩石锚杆基础

　　当建、构筑物基础直接坐落在基岩上的基础，以及建、构筑物基础(如烟囱基础、塔基础、水池等)承受较大拉力(浮力)或水平力时，通常采用岩石锚杆。

　　3.3钢筋混凝土灌注桩基础

　　钢筋混凝土灌注桩根据成孔方式通常采用机械成孔灌注桩、人工挖孔灌注桩二种。根据受力和计算分为普通灌注桩(机械成孔和人工挖孔灌注桩)和嵌岩灌注桩。

　　4、设计时注意的问题

　　4.1基础的最小埋深

　　根据文献1第5.1.2条规定，除岩石地基外，基础最小埋深不小于0.5m。文献2第4.1.3条进行了补充，对岩石地基不小于0.2m。土质地基主要由于表层土稳定性较差，不进行特殊处理不宜作地基持力层。而岩石地基不存在这些问题，基础埋深的确定主要考虑防风化问题，宜适当加宽散水，保护地基。抗震设防区，岩石地基上高层建筑基础埋深不受建筑高度的限制，但应满足抗滑移和抗倾覆要求。

　　4.2地基承载力的修正

　　岩石地基根据规范进行地基承载力特征值计算时，基础宽度和埋深的地基承载力修正系数，对于强风化和全风化的岩石，可参照所风化成的相应土类取值;其他状态下的岩石不修正。

　　4.3抗剪强度的验算

　　根据文献1表8.1.2条注4：扩展基础底面处的平均压力值超过300kPa的混凝土基础，尚应进行抗剪验算。对于土质地基的上扩展基础，大都用冲切计算确定基础高度，抗剪计算不起控制作用，常常被忽略。当基础承载力较高，基底面积相对较小，按一般经验确定基础高度后，基底面积在柱45°冲切锥体范围内，不需要作冲切验算，应进行抗剪计算。目前用许多基础设计软件计算，仅按控制抗弯强度来确定基础高度，因此值得设计者关注。

　　4.4边柱基础尺寸偏大的原因

　　在应用程序计算建筑物基础时，可能会出现边柱基础尺寸较中柱基础尺寸大很多的情况，这超越了基本常识，一般中柱比边柱荷载大，理应基础尺寸大。造成这种情况的原因正是由于岩石地基的高承载力。中柱一般竖向荷载大，而弯矩小，因此基础计算时由竖向力控制，导致基础尺寸很小。而边柱一般竖向荷载较小，而弯矩较大，因此基础计算时由弯矩控制，导致基础尺寸很大。

　　4.5岩石地基的风化

　　岩石地基开挖后，地基在太阳光照、大气、水等作用下出现破碎、疏松及矿物成分次生变化的风化现象，会导致地基承载力急剧降低。基坑暴露时间不可过长，及时采用水泥砂浆封闭，防止风化剥落。

　　4.6倾斜的基岩

　　基础设置在倾斜的岩石地基上，条形基础可在基础的长度方向设置台阶，土质地基每级台阶高度不大于0.5m，台阶的宽度不应小于台阶高度的2倍;岩质地基每级台阶的高度不宜大于1.0m，台阶的高宽比不宜大于1.0。对于桩端置于倾斜基岩上时，嵌岩深度应从坡下方的基岩面算起。

　　4.7基础在岩石边坡上的稳定问题

　　位于坡高小于15m且无外倾结构面的非极软岩岩质边坡上的安全等级为二、三级的建筑物基础，其外边缘与坡底的连线与水平线的倾角β应满足下表的要求，基础和岩坡不属于上述情况或倾角不满足该表要求时，应进行稳定性分析;基础外边缘到坡面的水平距离a应满足下表的要求，不满足该表要求时，应对坡面采取防护措施;对水平荷载较大的建筑物基础，除此之外，还应验算地基的稳定性。

　　岩体完整程度

　　基础外边缘与坡底的连线与水平线的倾角β(°)

　　基础外边缘到坡面的水平距离a(m)完整≤75≥1.5较完整≤55≥2.0

　　对处于地震区的边坡附近的建筑基础应进行地震稳定性设计，可参考《建筑抗震设计规范》第3.3.5条3款。

　　4.8桩基础与墩基础的界限

　　由于山区地形起伏很大，某些人工挖孔桩无法达到正常设计桩长，出现短桩的情况，短桩即为墩基础。桩基础与墩基础两者受力性能和破坏机理不同。桩基础属于深基础，一般受侧向约束较大，受力特征为压弯破坏;墩基础属于浅基础类型，受力特征为剪切破坏。

　　根据《全国民用建筑工程统一技术措施》第3.11.1条5款：桩长不宜小于6m，桩长少于6m的桩按墩基础考虑;桩长虽大于6m，但L/D小于3时，宜按墩基础考虑。因此应在设计中加以区分。

　　4.9部分岩石地基部分桩基的设计

　　有些建、构筑物布置在岩石地基倾斜严重的部位，建、构筑物一端坐落于岩石地基上，一端坐落于填方区域，不得不采用部分岩石地基部分桩基的组合基础形式。文献1第6.5.1条5款中明确指出，当基岩面起伏较大，且都使用岩石地基时，同一建筑物可以使用多种基础形式。

　　4.10岩石地基上的池类等结构

　　位于岩石地基上的池类结构，伸缩缝的最大间距较土质地基的最大间距要小，设计时应满足相关规范要求。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缩缝最大间距为30m，在岩石地基上的伸缩缝最大间距为20m。

　　这主要是考虑到底板混凝土如果直接浇筑在基岩上，两者粘结力很强，当混凝土收缩时很难避免产生裂缝，仅以减少伸缩缝的间距还难能奏效，应设置滑动层为妥。

　　高层建筑结构基础(地下室)嵌入硬质岩石时，可在基础周边及底面设置砂质或其他材质褥垫层，垫层厚度可取50mm~100mm，不宜采用肥槽填充混凝土做法,以利于避免和减小基础及外墙裂缝;

　　5、结束语

　　在山区建设的建、构筑物，地基基础设计的最大特点就是地基差异大、倾斜大、边坡问题严重。只要牢牢把握住这一点特点，就能够作好岩石基础基础的设计。

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