岩石地基工程之五建筑物岩石地基.ppt

岩石地基工程之五 -建筑物岩石地基v岩石地基是山区建筑常见的一种地基形式.对完整岩石，岩石地基是较良好的地基，具有较高的承载能力v岩石地基在自然界中长期的风化及物理、化学作用下，形成较复杂的工程地质条件，如岩溶、断层裂隙等，这些不良物理地质现象的存在，对建筑物构成直接或潜在的威胁v建筑物岩石地基的设计必须经过对建筑区域进行地质综合评价，必要时，需要进行合理的地基处理v一般在土质地基上采用的基础形式应用到岩石地基上，都能较好地满足使用要求v适应于岩石高强度特点的地基形式(三种): 1)直接利用(无基础)的岩石地基:岩石饱和单轴受压强度大于3 0MPa，且岩体裂隙不太发育的条件下，对于砖墙承重且上部结构传递给基础的荷载不太大的民用房屋，可在消除基岩表面强风化层后直接砌筑墙体，而勿需制作基础大放脚 对直接利用的岩石地基，具体构造要求如下: 对预制钢筋混凝土柱，可把岩石凿成杯口，将柱直接插入，然后用强度等级为C20的细石混凝土将柱周围空隙填实，使其与岩层连成整体杯口深度要满足柱内钢筋的锚固要求如岩层整体性较差，则一般仍要做混凝土基础，但杯口底部厚度可适当减少到8-10cm 对荷载较小的现浇钢筋混凝士柱(墙)，如为中心受压或小偏心受压，可将柱子钢筋直接插入基岩作锚桩，基岩钻孔孔深不小于40d (d为柱内主筋直径)，孔径为3-4d，将柱内主筋插人孔洞内，浇注不低于M30水泥砂浆，锚固主筋。

对大偏心受压柱，为了承受拉力，当岩层强度较低时，可作大放脚，以便布置较多的锚柱对某些设备基础，也可将地脚螺栓直接埋设在岩石中，利用岩层作为设备的基础2)岩石锚杆基础:上部结构传递给基础的荷载中有较大的弯矩 施工方法:在基岩内凿孔，孔内放入螺纹钢筋，然后用强度等级不低于M30的水泥砂浆或C30细石混凝土将孔洞灌填密实，使锚杆基座与基岩连成整体 适用:直接建造在基岩上的柱基，以及承受拉力或水平力较大的建筑物基础 锚杆在基础中主要承受由于较大弯矩的存在而出现的拉应力，同时增强上部结构的稳定性，另外，对裂隙岩体和边坡有锁固的功能锚杆基础的典型形式:1)锚杆抗拔力的确定:由4个因素决定（1）锚杆钢筋的强度;（2）锚杆与砂浆的粘结力;（3）砂浆与岩石间的粘结力;（4）砂浆周围岩石抗拔能力 仅考虑了注浆体与岩石间的粘结力时单根锚杆的抗拔力，对一级建筑物应通过现场试验确定，对于其他建筑物可按下式计算: 式中： 为锚杆的抗拔力;d为锚杆孔的直径; l为锚杆的有效锚固长度，必须大40d;f为砂浆与岩石间的粘结强度设计值(MPa)，当水泥砂浆强度为M30时，f值可按下表取用:2)锚杆基础中单根锚杆承受的荷载 锚杆基础中每根锚杆分担的拉拔力设计值Q t （kN）按下式验算:式中:F为作用于锚杆基础上竖向力设计值， kN; n 为锚杆数; Mx,My 分别为作用于锚杆群上外力通过锚杆群重心的X,Y轴的力矩设计值; Xi,Yi 分别为锚杆至通过锚杆群重心的X,Y轴线的距离. 3)嵌岩桩 指桩端嵌入基岩(或强风化岩)一定深度的桩，是在端承桩的基础上发展起来的一种新桩型，它将柱体嵌在基岩上，使桩与岩体成为连接成一个整体的受力结构，从而极大地提高了桩的承载力。

各级建筑物嵌岩桩的单桩承载力的确定方法：一级建筑物:必须通过现场原型桩的静荷载试验确定;二级建筑物：可通过现场原型桩的静荷载试验确定，也可参照地质条件相同的试桩资料，进行类比分析后确定;三级建筑物：可直接通过理论计算确定1)采用静荷载试验确定嵌岩桩极限承载力嵌岩桩静荷载试验的试桩数不得少于3根，当试桩的极限荷载实测值的极差不超过平均值的30%时，可取其平均值作为单桩极限承载力标准值建筑物为一级建筑物，或为柱下单桩基础，且试桩数为3根时，应取最小值为单桩极限承载力当极差超过平均值的30%时，应查明误差过大的原因，并应增加试桩数量2)理论计算确定嵌岩桩极限承载力进行初步设计时，嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值，按下式计算：Rk=Rsk十Rrk+Rpk式中:Rk为嵌岩桩单桩竖向承载力标准值;RsK为桩侧士总摩阻力标准值;RrK为总嵌固力标准值;Rpk为总端阻力标准值嵌岩桩的桩侧土摩阻力标准值RsK的确定 当桩穿越土层厚度小于10m时，一般不计算桩侧土摩阻力;当穿越的土幂较厚时，对于淤泥及淤泥质土、固结的粘性土、松散的无粘性士、回填土、膨胀上、震动可液化的土层，以及某些稳定性较差的土层，如边坡地区、断层破碎带、层溶发育区、矿床采空区、冲刷地带等地区，均不宜计算嵌岩桩的桩侧土摩阻力;对其他土层，嵌岩桩的桩侧土库阻力标准值按下式计算: 式中: 为第i层士的桩侧土摩阻力折减系数，对粘性土取0.6，对无粘性土取0.5； 为第i层土的桩侧土极限摩阻力标准值，由试验确定； Ui为第层土中的桩身周长； Li为第i层土层中桩的长度。

嵌岩桩嵌入基岩部分的总嵌固力标准值RrK的确定：嵌岩桩嵌入基岩部分的嵌固力标准值，由下式计算:式中：r为嵌固力分布修正系数，按下表取用；为岩石饱和单轴抗压强度标准值；为嵌岩部分桩的周长;为桩的嵌岩深度，当嵌岩深度超过5倍桩径时，取=5d(d为桩径）嵌岩桩的极端阻力标准值RpK确定嵌岩桩的桩端阻力标准值按下式计算:式中：p为端阻力分布修正系数，参考下表;Ap为桩端截面面积复杂地质条件下的岩石地基1、岩土混合地基 岩土混合地基是指在地基的主要受力层范围内有层石和土，而且层石和土在平面和空间分布很不均匀的地基 这是在山区建筑中常见的一种地基根据地基中主要受力层范围内的岩土组成情况，可以分为：下卧基岩面倾斜的地基、石芽密布的地基、大块孤石或个别石芽出露的地基第一类在云南、贵州、四川、广西等省（区）尤其多见，第二类及第三类中的个别石芽出露的地基是岩溶现象的反映，所以在贵州、云南、广西等地较为普遍，第三类中的大块孤石地基常出现在山前洪积层、冲积层、坡积层或冰碛层中，所以在西南各省以及广西等地也较为常见1）岩土混合地基可直接利用的条件下卧基岩面倾斜的地基 这类地基在山区较为普遍，设计时除要考虑由于上覆土层厚薄不均使建筑物产生不均匀沉降外，还要考虑地基的稳定性，也就是上覆土层有无沿倾斜的基岩面产生滑动的可能。

对于基岩面相背倾斜的情况，当其顶点接近或出露地面时，其变形条件类似于大块孤石或个别石芽出露的地基，一般均应进行处理而不能直接利用；否则，即使基岩面坡度不大，也极易造成墙体开裂破坏；对于基岩面相向倾斜的情况，一般对建筑物的不良影响相对于相背倾斜的情况要稍小一些，故当基岩面坡度不太大时，可以直接利用而不必作地基处理 对于基岩面单向倾斜的情况，根据我国山区建设的经验，对于一些一般的结构类型和地基条件（以地基承载力反映压缩性），只要基岩面坡度符合下表要求时，便可不作地基变形验算，即只要地基的稳定性满足要求，便可不作地基处理而直接加以利用 建造在这类地基上的建筑物基础产生不均匀沉降时，裂缝多出现在基岩出露或埋藏较浅的部位，为防止建筑物开裂，它同时要求基岩面至基底的土层厚度大于0.3m，以便能和褥垫一样起调整变形的作用 此外，对于基岩面单向倾斜的情况，除应考虑地基的不均匀变形外，还应注意上覆土层可能沿基层面发生滑动一般来说，基岩面坡度愈大，土层与基岩的接触条件愈差，愈易发生滑动根据我国山区建设的经验，当基岩面坡度大于300时，滑动的可能性较大石芽密布并有局部出露的地基 这类地基的变形问题，目前尚不能从理论上提出相应的验算方法。

大量的建筑实践经验表明，修建在这类地基上的建筑物，只要石芽间充填的土层具有较高的承载力和较低的压缩性，虽未作地基处理，都没有出现破坏现象，使用正常 地基基础规范规定： 如石芽间距小于2m，其间充填的是硬塑或坚硬状态的红粘土，当房屋为六层和六层以下的砌体承重结构，三层及三层以下的框架结构或具有150kN及150kN以下吊车的单层排架结构，其基底压力小于200kPa时，可不作地基处理 如不能满足上述条件，可利用经检验稳定性可靠的石芽作支墩式基础也可在石芽出露部位（在基础底面范围以内）凿去30-50cm，回填可压缩性土作为褥垫当石芽间有较厚软弱土层时，可用碎石、土夹石等进行置换如果地下水位较高，为了保证褥垫的质量，应用排水方法，使褥垫在无水情况下施工大块孤石或个别石穿出露的地基 大块孤石常出现在山前洪积层中或冰碛层中，这类地基的变形条件对建筑物极为不利，如不妥善处理，极易造成建筑物开裂 在这类地层上勘探时，不要把孤石误认为基岩孤石除可用褥垫处理外，有条件时可利用它作为柱子或基础梁的支墩 在工艺布置合理的情况下，可在大块孤石中打洞，埋设螺栓，将设备直接安装在孤石上以省去基础2）岩土混合地基的处理 对于不符合直接利用条件的岩土混合地基，处理的方式包括结构措施与地基处理两个部分。

结构措施 位于软硬相差比较悬殊地基上的建筑物，为了防止不均匀沉降所产生的危害，可以采用沉降缝或加强建筑物刚度等结构措施，在确定建筑物平面位置时，应尽量避免建筑物两端或转角处落在局部软土上 对多层砖石承重结构的底层，应适当加密横墙在建筑物两端和沉降缝两侧都不宜布置大开间，以免削弱房间刚度 增设圈梁是加强建筑物整体刚度的有效方法之一，一般设两道，一道设在基础顶面，一道设在顶层窗顶上，兼作过梁当有局部软土存在，可能使建筑物发生倾斜时，可用调整基础埋深或基底面积来调整不均匀沉降地基处理 不均匀岩土地基的处理方法可概括为两类； 一类是改造压缩性较高的地基，使它和压缩性较低的地基相适应，多采用桩基、局部深挖、换土及梁、板、拱跨越等方法，这类处理方法一般效果较好，但耗资较多； 另一类是改造压缩性较低的地基，使它与压缩性较高的地基相适应，这类方法通常是采用褥垫法 所谓褥垫法就是将突出的岩石凿去一定的厚度，换填可以压缩的材料，使其与土层的变形条件相适应作为褥垫材料，可采用炉渣、中砂、细砂、土夹石或粘性土等材料；褥垫的厚度视需要调整的沉降量大小而定，一般取30-50cm，可不进行计算，但须注意不使地基产生过大的变形。

2、岩溶 碳酸盐、硫酸盐以及卤化物等类岩石，在水的作用下具有可溶性，称为可溶性岩石可溶性岩层受水溶解的化学作用，并伴随机械作用而形成的沟槽、裂隙、洞穴统称岩溶，我国这类可溶性岩石分布十分广泛，广西、贵州、云南以及鄂西、湘西、川东、山西、山东、河北、粤北等地均有分布 1）岩溶地基稳定性评价及建筑场地选择岩溶地基稳定性评价，是指通过勘察查明建筑场地的岩溶发育和分布特征，在此基础上合理地进行建筑场地选择对古岩溶，现在不再发展和发育的岩溶，主要查明它的分布和规模，特别是上覆土层的结构特征对于现在还继续作用和发育的岩溶，除应查明其分布和规模外，还应注意岩溶发育速度和趋势，以估计其对建筑物的影响 在建筑场地选择和总体布置上，在条件允许的情况下，一般应注意以下原则：尽可能选择非可溶性岩石分布地段或弱岩溶分布地段布置建筑物尽可能避开岩溶集中发育地段、基岩起伏剧烈且有软土分布地段若难于避开时，应使建筑物轴线方向与岩溶发育带垂直或斜交，以减少地基处理尽量避开地下水动态随季节变化造成场地淹没的地段2）不稳定的岩溶地基的处理对不稳定的岩溶地基，必须进行认真的工程处理处理措施应根据洞体特征、工程要求、施工条件来确定。

在工程实践中有以下一些处理方法：清爆换填对洞口较小的竖向洞穴，宜优先采用镶补加固、嵌塞等方法处理；对顶板不稳的浅埋溶洞，可清除覆土，爆开顶板，挖去洞内松软充填物，分层回填上细下粗的碎石滤水层梁板跨越对围岩完整、强度较高而顶板破碎或无顶板的洞体，宜采用梁、板、拱等结构跨越处理，跨越结构应有可靠的支撑面规模较大的洞穴，可采用洞底支撑或在条件许可的情况下进行调整建筑物柱距等方法处理对水位、水量变化剧烈，可能影响基础或造成场地暂时性淹没的岩溶水，宜采用疏导的办法，不宜采用堵塞封闭处理各种处理方法的应用，应根据地基特征和工程情况，或单独使用，或采用综合处理4、岩石路基（自学）。