土岩组合地基

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摘要土岩组合地基是在建筑地基的主要受力层范围内,有下卧基岩表面坡度较大的地基。在建筑地基(或被沉降缝分隔区段的建筑地基)的主要受力层范围内,有下卧基岩表面坡度较大的地基;或石芽密布并有出露的地基;或大块孤石或个别石芽出露的地基。 土岩组合地基特性 土岩组合地基在山区建设中较为常见,主...

土岩组合地基

土岩组合地基是在建筑地基的主要受力层范围内,有下卧基岩表面坡度较大的地基。在建筑地基(或被沉降缝分隔区段的建筑地基)的主要受力层范围内,有下卧基岩表面坡度较大的地基;或石芽密布并有出露的地基;或大块孤石或个别石芽出露的地基。

土岩组合地基特性

土岩组合地基在山区建设中较为常见,主要特征是地基在水平方向和垂直方向具有不均匀性,其主要工程特性如下。

(1)下卧基岩表面坡度较大。若下卧基岩表面坡度较大,其上覆土厚薄不均,将使地基承载力和压缩性相差悬殊而引起建筑物不均匀沉降,致使建筑物倾斜或土层沿岩面滑动而丧失稳定。

例如,建筑物位于沟谷部位,基岩呈V形,岩石坡度较平缓,上覆土层强度较高时,对中小型建筑物,只需适当加强上部结构刚度,不必做地基处理。若基岩呈“八”字形倾斜,建筑物极易在两个倾斜面交界处出现裂缝,此时可在倾斜交界处用沉降缝将建筑物分开。

(2)石芽密布并有出露的地基。该类地基多系岩溶的结果,我国贵州、广西和云南等省的广泛分布。其特点是基岩表面凹凸不平,起伏较大,石芽间多被红黏土充填,即使采用很密集的勘探点,也不易查清岩石起伏变化全貌。其地基变形目前理论上尚无法计算。若填充于石芽间的土强度较高,则地基变形较小;反之变形较大,有可能使建筑物产生过大的不均匀沉降。

(3)大块孤石。地基中夹杂着大块孤石,多出现在山前洪积层中或冰渍层中。该类地基类似于岩层面相背倾斜和个别石芽出露地基,其变形条件最为不利,在软硬交接处极易产生不均匀沉降,造成建筑物开裂。

土岩组合地基类型

1、下卧基岩表面坡度较大的地基

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趋势。建筑物不均匀沉降的大小除与荷载的大小、分布情况和建筑结构形式等有关外,主要取决于下列三个因素:岩层表面的倾斜方向和程度、上覆土层的力学性质以及岩层的风化程度和压缩性等。在一般情况下又以前两个因素为主。当下卧基岩单向倾斜时,建筑物的主要危险是倾斜。评价这类地基主要是根据下卧基岩的埋藏条件和建筑物的性质而定。当建筑物的结构类型和地质条件满足表8.1要求时,可不进行变形验算和地基处理。对于不能满足此表要求的地基,应验算变形。当计算变形值超过地基容许变形值时,宜选用调整基础宽度、埋深或采用褥垫等方法进行处理。

建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,基础下土层的厚度应不小于30cm,以便能调整变形的作用。当建筑物位于冲沟部位,下卧基岩往往相向倾斜,成为八字形,若岩层表面的倾斜平缓,而上覆土层的性质又较好时,对于中小型建筑物,可只采取某些结构措施以适当加强上部结构的刚度,而不必处理地基。若下卧基岩的表面向两边倾斜时,地基的变形条件对建筑物最为不利,往往在双斜面交界部位出现裂缝,最简单的处理办法就是在这些部位用沉降缝隔开。

2、石芽密布并有局部出露的地基

地基中有石芽密布的情况多发生在岩溶地区。在贵州、广西、云南等地最多。一般基岩起伏较大,石芽之间多被红黏土所充填。用一般勘探方法是不易查清基岩面的起伏变化情况的,因此,基础埋置深度要按基坑开挖后的地基实际情况确定。

这类地基的变形问题,目前还无法在理论上进行计算。实践表明:由于充填在石芽间的红黏土承载力标准值通常较高,压缩性较低,因而变形较小;由于石芽限制了岩间土的侧向膨胀,变形量总是小于同类土在无侧限压缩时的变形量。在岩溶地区,气候温湿多雨,土的饱和度多在85%以上,容易失水收缩。调查表明,建筑在这种地基上的大量中小型建筑物,虽然没有进行过地基处理,但至今使用正常。

根据上述情况,《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)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黏土,当房屋为6层和6层以下的砌体承重结构、3层及3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为墩式基础;也可在石芽出露部位(在基础底面范围以内)凿去30~50cm,再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。

3、大块孤石或石压出露的地基

这类地基的变形条件对建筑物最为不利,如不妥善处理,极易造成建筑物开裂。对于这种地基,如土的承载力标准值大于150kPa,房屋为单层排架结构或一、二层砌体承重结构时,只在基础与岩石接触的部位采用厚度不小于50cm的褥垫进行处理;对于多层砌体承重结构,应根据土质情况,结合结构措施综合处理。

在处理地基时,应使局部部位的变形条件与其周围的变形条件相适应,否则就可能造成不良后果。如周围柱基的沉降都很小,就应对个别石芽少处理,甚至不处理(仅把石芽打平);反之,就应该处理石芽。

大块孤石常出现在山前洪积层中或冰渍层中,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。

土岩组合地基处理

土岩组合地基的处理可分为结构措施和地基处理措施两个方面。

(1)结构措施。对建造在软硬相差比较悬殊的土岩组合地基上的长度较大或造型复杂的建筑物,为减小不均匀沉降所造成的危害,宜结合建筑平面形状、荷载条件设置沉降缝,将建筑物分开,缝宽30~50mm,特殊情况下可适当加宽。必要时应加强上部结构的刚度,如加密隔墙、增设圈梁等。

(2)地基处理措施。地基处理措施可分为两大类:一类是处理压缩性较低的那部分地基,使之适应压缩性较高的地基,如采用褥垫法,在石芽露出部位做褥垫,褥垫可采用炉渣、中砂、粗砂或土夹石等材料,厚度宜取300~500mm,采用分层夯实,夯填度应根据试验确定;另一类土是处理压缩性较高那部分的地基,使之适应压缩性较低的地基,如采用桩基础、局部深挖、换填或用梁、板、拱跨越等,这类处理方法效果较好,费用也较高。

不均匀土岩组合地基处理

土岩组合地基的处理在山区建设中占有重要的地位,抓好这个环节,既能保证工程质量,又能节约建设资金。一些工程采用了以下一些处理原则,取得了较好效果。

(1)充分利用上覆土层,尽量采用浅埋基础。尤其在上覆持力层特性较下卧层为好时,更应优先考虑。

(2)充分考虑地基、基础和上部结构的共同工作,采用地基处理和建筑、结构措施相结合的综合办法来解决不均匀地基的变形问题。

(3)应从全局出发来考虑处理措施。如基底标高处即为不均匀岩土地基,既可以考虑在土质地基部分采取加固措施以适应岩质地基的要求,也可以在岩质地基部分凿去30~50cm,换填可压缩性土来适应土质地基部分变形,以减少沉降差;调整建筑物的基底压力以达到调整沉降差的目的。

(1)地基处理。不均匀土岩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,如采用褥垫就有较好效果。具体方法的选用应根据条件和经济比较等各方面综合考虑后决定。褥垫在处理山区不均匀土岩地基中是简便易行而又较为可靠的方法,它主要用于有局部岩层出露而大部分为土层的地基,对条形基础效果较好,它能调整土岩交界部位地基的相对变形,避免由于该处应力集中而使墙体出现裂缝。

1)挖出露在基底的岩石凿去一定的厚度,基岩应凿成斜面,基槽要稍大于基础宽度并在基础周围与岩石之间涂上沥青。

2)回填可压缩性的材料,并分层夯实。褥垫材料一般采用粗砂、中砂、土灰碎石(碎石含量占20%~30%)、炉渣和黏性土等。但应注意:利用炉渣(颗粒级配相当于角砾时)做褥垫调整沉降幅度较大,而且不受水的影响,性质比较稳定,所以效果最好;利用黏性土做褥垫,调整沉降虽然灵活性较大,但应采取防止水分渗入的措施,以免影响褥垫的质量;如采用松散材料做褥垫,浇筑混凝土基础时,应防止水泥渗入胶结,以免褥垫失去作用。

3)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,但须注意不可使地基产生过大的变形。

(2)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。

当建筑物体型较为复杂或长度较大时,宜用沉降缝将建筑物分开。

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,以免削弱房屋刚度。

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。

必须指出,加强上部结构刚度的效果也是有限的,当地基变形超过一定限度以后,基础和上部结构的共同作用也无法适应变形,建筑物仍然可能产生裂缝。因此,必要时应同时处理地基以控制不均匀沉降。

采用装配式简支结构,较能适应地基的不均匀变形。

 

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