巖石地基上的基礎設計

引導語：隨着工業裝置大型化、建設場地邊遠化的趨勢，工業裝置在新建、改建、擴建時建設場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

巖石地基，顧名思義，為由不同程度風化巖組成的地基。巖石地基的承載力特徵值較高，通常大於200kPa，因此一般不需要人工處理即為理想的地基。嚴格的來説，巖石地基指的是中風化巖石以上或較破碎以上的巖石地基，否則應為土質地基。

巖石的堅硬程度可根據巖塊的飽和單軸抗壓強度frk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巖石根據風化程度可分為未風化、微風化、中風化、強風化和全風化。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地基來説簡單許多，通常有強夯法、墊層換填法、振動碾壓法等。每種方法的具體要求參見相關規範，這裏不再展開多講。

3、巖石地基上基礎的常見形式

3.1巖石地基上的擴展基礎

由於巖石地基的高承載力，基礎往往採用擴展基礎即可滿足要求。擴展基礎分為柱下獨立基礎和牆下條形基礎。

3.2巖石錨杆基礎

當建、構築物基礎直接坐落在基巖上的基礎，以及建、構築物基礎(如煙囱基礎、塔基礎、水池等)承受較大拉力(浮力)或水平力時，通常採用巖石錨杆。

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採用機械成孔灌注樁、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、設計時注意的問題

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，基礎最小埋深不小於0.5m。文獻2第4.1.3條進行了補充，對巖石地基不小於0.2m。土質地基主要由於表層土穩定性較差，不進行特殊處理不宜作地基持力層。而巖石地基不存在這些問題，基礎埋深的確定主要考慮防風化問題，宜適當加寬散水，保護地基。抗震設防區，巖石地基上高層建築基礎埋深不受建築高度的限制，但應滿足抗滑移和抗傾覆要求。

4.2地基承載力的修正

巖石地基根據規範進行地基承載力特徵值計算時，基礎寬度和埋深的地基承載力修正係數，對於強風化和全風化的巖石，可參照所風化成的相應土類取值;其他狀態下的巖石不修正。

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300kPa的混凝土基礎，尚應進行抗剪驗算。對於土質地基的上擴展基礎，大都用衝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，按一般經驗確定基礎高度後，基底面積在柱45°衝切錐體範圍內，不需要作衝切驗算，應進行抗剪計算。目前用許多基礎設計軟件計算，僅按控制抗彎強度來確定基礎高度，因此值得設計者關注。

4.4邊柱基礎尺寸偏大的原因

在應用程序計算建築物基礎時，可能會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於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，因此基礎計算時由彎矩控制，導致基礎尺寸很大。

4.5巖石地基的風化

巖石地基開挖後，地基在太陽光照、大氣、水等作用下出現破碎、疏鬆及礦物成分次生變化的風化現象，會導致地基承載力急劇降低。基坑暴露時間不可過長，及時採用水泥砂漿封閉，防止風化剝落。

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度方向設置台階，土質地基每級台階高度不大於0.5m，台階的寬度不應小於台階高度的2倍;巖質地基每級台階的高度不宜大於1.0m，台階的高寬比不宜大於1.0。對於樁端置於傾斜基巖上時，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題

位於坡高小於15m且無外傾結構面的非極軟巖巖質邊坡上的安全等級為二、三級的建築物基礎，其外邊緣與坡底的連線與水平線的'傾角β應滿足下表的要求，基礎和巖坡不屬於上述情況或傾角不滿足該表要求時，應進行穩定性分析;基礎外邊緣到坡面的水平距離a應滿足下表的要求，不滿足該表要求時，應對坡面採取防護措施;對水平荷載較大的建築物基礎，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與水平線的傾角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

對處於地震區的邊坡附近的建築基礎應進行地震穩定性設計，可參考《建築抗震設計規範》第3.3.5條3款。

4.8樁基礎與墩基礎的界限

由於山區地形起伏很大，某些人工挖孔樁無法達到正常設計樁長，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。樁基礎屬於深基礎，一般受側向約束較大，受力特徵為壓彎破壞;墩基礎屬於淺基礎類型，受力特徵為剪切破壞。

根據《全國民用建築工程統一技術措施》第3.11.1條5款：樁長不宜小於6m，樁長少於6m的樁按墩基礎考慮;樁長雖大於6m，但L/D小於3時，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、構築物佈置在巖石地基傾斜嚴重的部位，建、構築物一端坐落於巖石地基上，一端坐落於填方區域，不得不採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，同一建築物可以使用多種基礎形式。

4.10巖石地基上的池類等結構

位於巖石地基上的池類結構，伸縮縫的最大間距較土質地基的最大間距要小，設計時應滿足相關規範要求。如採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築在基巖上，兩者粘結力很強，當混凝土收縮時很難避免產生裂縫，僅以減少伸縮縫的間距還難能奏效，應設置滑動層為妥。

高層建築結構基礎(地下室)嵌入硬質巖石時，可在基礎周邊及底面設置砂質或其他材質褥墊層，墊層厚度可取50mm~100mm，不宜採用肥槽填充混凝土做法,以利於避免和減小基礎及外牆裂縫;

5、結束語

在山區建設的建、構築物，地基基礎設計的最大特點就是地基差異大、傾斜大、邊坡問題嚴重。只要牢牢把握住這一點特點，就能夠作好巖石基礎基礎的設計。