山區(qū)地基中有孤石和無孤石的分布特征及解決措施

山區(qū)地基中有孤石和無孤石的分布特征及解決措施

在山區(qū)的基礎(chǔ)上，尤其是在山頂?shù)某练e層中，總是發(fā)現(xiàn)大量的孤石。由于孤石的壓縮性很低，與周圍土質(zhì)的壓縮性差別很大，容易引起基礎(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降。具體表現(xiàn)為以下兩種形式：1.相鄰兩柱下獨(dú)立基礎(chǔ)當(dāng)一基底下土層中有孤石而另一基底下土層中無孤石時(shí)，兩基礎(chǔ)間沉降差過大，超過規(guī)范允許值。2.同一柱下獨(dú)立基礎(chǔ)一部分直接落在孤石上，另一部分落在土質(zhì)上時(shí)，基礎(chǔ)不同部位沉降不同且基礎(chǔ)發(fā)生轉(zhuǎn)動。這兩種情況如不加處理，容易使建筑物產(chǎn)生裂縫，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致不能使用。工程實(shí)例分析：寶安二十區(qū)新蕾小學(xué)教師單身宿舍為6層框架結(jié)構(gòu)，采用柱下獨(dú)立基礎(chǔ)形式，基礎(chǔ)埋深2.2m，其柱網(wǎng)如下所示：根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，本場地原屬殘丘剝蝕地貌，近年因大面積開挖回填，場地基本平坦。在鉆孔分布平面圖上該宿舍A軸兩角上設(shè)有兩個(gè)鉆孔，分別為ZK25（技術(shù)孔）、ZK26（鑒別孔）。由上而下分別是素填土、礫質(zhì)粘性土、燕山期花崗巖強(qiáng)風(fēng)化帶，現(xiàn)分述如下：1.素填土：厚0.2～0.5m，推薦承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=80KPa。2.礫質(zhì)粘性土：淺紅色，由粘性土和石英長石砂礫組成。很濕—飽和，稍密—密實(shí)，呈可塑—硬塑狀。厚11.3m～18m，壓縮模量EB=7.0MPa，推薦承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=240KPa。3.燕山期花崗巖強(qiáng)風(fēng)化帶：肉紅色，粗?；◢徑Y(jié)構(gòu)，由長石、石英及少量暗色礦物組成。巖石結(jié)構(gòu)基本風(fēng)化破壞，巖石呈半土半巖狀或碎塊狀。推薦承載力標(biāo)準(zhǔn)值fk=500KPa。在基坑開挖現(xiàn)場中，A軸所有基坑開挖至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高-2.2m時(shí)，未發(fā)現(xiàn)有孤石出露，而B軸基坑當(dāng)挖至設(shè)計(jì)基底標(biāo)高時(shí)，除開挖出2塊體積約為1m3的孤石外，仍有一孤石出露基坑底面，基坑側(cè)面也有一大塊孤石（單斗挖掘機(jī)不能挖起）露出約0.5m。由于未知A軸與B軸設(shè)計(jì)基底標(biāo)高之下是否還存在未出露的孤石，而對于未出露的孤石較難處理，但我們知道：均布矩形荷載下的地基附加應(yīng)力是隨著深度的增加而減小的，沉降主要產(chǎn)生在基底以下一定深度范圍內(nèi)。由此可得到前述不均勻沉降兩種形式的解決辦法，分述如下：一、深度以下范圍土層中孤石和無孤石的沉降差由上述已知：沉降主要產(chǎn)生的基底以下一定深度范圍內(nèi)。若能探明基底下一定深度內(nèi)無孤石，且能證明此深度以下范圍土層中有孤石和無孤石的兩基礎(chǔ)間沉降差符合規(guī)范要求，則可解決此問題。從最不利情況考慮，假設(shè)A軸柱基礎(chǔ)下土層中無孤石；B軸柱基礎(chǔ)底面以下1.5m范圍內(nèi)無孤石，而基底下1.5m至基底下4.0m存在孤石。以下分別計(jì)算兩基礎(chǔ)的沉降值及沉降差。（一）地基沉降變形變形控制以下按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的沉降計(jì)算公式計(jì)算基礎(chǔ)的最終沉降量，其優(yōu)點(diǎn)是地基土可按壓縮性不同分層，即按天然層面分層，不受分層厚度不超過0.4b的限制。先設(shè)地基沉降計(jì)算深度Zn為11m，基底尺寸取2.7×3.2m2。(1）基底壓力P=220KPa?；赘郊討?yīng)力：壓縮層僅一層：礫質(zhì)粘土層，厚11-2.2=8.8m。該層頂面及底面分別位于基礎(chǔ)底面下：ZO=0及Z1=8.8m處(2）確定壓縮層厚度在計(jì)算深度En=11m處向上取計(jì)算層厚0.6m的土層。(3）查表得沉降計(jì)算經(jīng)驗(yàn)系數(shù)φB=0.7（二）b軸基礎(chǔ)沉降驗(yàn)算由于孤石的存在，使得地基呈現(xiàn)非均質(zhì)性。在孤石上表面處，地基附加應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)力集中，而在孤石下表面將產(chǎn)生應(yīng)力擴(kuò)散。具體計(jì)算孤石上、下面處地基附加應(yīng)力比較復(fù)雜，很難得到完全的解答。但對于產(chǎn)生A、B軸基礎(chǔ)間沉降差不利情況而言，可假定存在孤石的土層不可壓縮，B軸基礎(chǔ)沉降量由基底至孤石層上表面間土體及孤石層以下土體的沉降組成，而孤石層上、下表面處地基附加應(yīng)力仍按均質(zhì)地基計(jì)算。仍設(shè)地基沉降計(jì)算深度Zn為11m，基底尺寸取2.7×3.2m2?；讐毫=220KPa基底附加應(yīng)力PO=P-rd=220-20×2.2=176KPa壓縮層分兩層：1、礫質(zhì)粘土層（Z0=0,Z1=1.5m)基礎(chǔ)最終沉降量：沉降差Sab=Sa-Sb=5.02-3.27=1.75cm小于0.0021=0.002×900=1.8cm符合規(guī)范要求。若不滿足規(guī)范要求，則需加大基底面積。二、出露的地基處理如前所述：當(dāng)同一柱下獨(dú)立基礎(chǔ)一部分直接落在孤石上，另一部分落在土質(zhì)上時(shí)，基礎(chǔ)不同部位沉降不同且基礎(chǔ)發(fā)生轉(zhuǎn)動，這種情況對擬建建筑物最為不利，且同一基礎(chǔ)不同部位間的沉降差很難計(jì)算而規(guī)范對此種沉降差也未做規(guī)定，所以應(yīng)避免這種情況。對這樣的孤石應(yīng)挖出或用爆破方法分碎搬走。孤石出露地基的處理方法根據(jù)以上分析，對孤石出露的地基可采取以下處理方法：1.對于出露基坑底面的孤石，小塊的可用單斗挖掘機(jī)挖出，大塊的有爆破（可采用靜態(tài)爆破）方法分碎搬走，超挖部位回填級配砂石。2.對于基坑中未有孤石出露的部位，用插鋼筋方法探明基底設(shè)計(jì)標(biāo)高下1.5m范圍內(nèi)是否存在孤石，有則按上述方法1處理。3.對于出露基坑側(cè)面的孤石，也可按方法1處理。但由于基底壓力除沿下擴(kuò)散外，還沿側(cè)面擴(kuò)散，因此處理后除保證基底設(shè)計(jì)標(biāo)高下1.5m范圍內(nèi)無孤石外，還須保證距基底外邊緣水平方向1.5m內(nèi)也無孤石存在。以上方法是對地基進(jìn)行處理，除此之外，還可采取一些結(jié)構(gòu)措施來減少不均勻沉降，如減輕建筑物自重（采用空心砌塊，多孔磚及其它輕質(zhì)隔墻）或采取整體性較好的基礎(chǔ)形式（如本實(shí)例中A、B軸可采用柱下條形基礎(chǔ)）等?？傊?，對于孤石出露的地基，應(yīng)采取地基處