巖石基礎(chǔ)強(qiáng)度計(jì)算

1、1 .巖石基礎(chǔ)的概念巖石基礎(chǔ)是將錨筋直接錨固于灌漿的巖石孔內(nèi)，借助于巖石自身的抗拔、抗剪切能力，巖石與水泥砂漿間、水泥砂漿與錨筋間的粘結(jié)力來(lái)抵抗桿塔傳遞下來(lái)的荷載，以保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的一種基礎(chǔ)形式。它也被稱為“原狀士”式基礎(chǔ)，其強(qiáng)度取決于巖石自身的抗拔、抗剪切強(qiáng)度，巖石與水泥砂漿間、水泥砂漿與錨筋間的粘結(jié)強(qiáng)度，鋼筋的抗拉、抗剪切強(qiáng)度等。2 .巖石基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的控制條件上拔穩(wěn)定。3 .巖石基礎(chǔ)的特點(diǎn)充分利用巖石的整體性和堅(jiān)固性，抗壓能力強(qiáng)；巖孔較大開(kāi)挖基坑小得多,節(jié)約材料，成本低廉，節(jié)約材料；巖孔開(kāi)鑿多用機(jī)械，節(jié)省勞動(dòng)力。二、巖石基礎(chǔ)的分類(lèi)方法1 .按巖石的堅(jiān)固分類(lèi)按巖石堅(jiān)固程度分類(lèi)如表2-19

2、所示。表2-19巖石按堅(jiān)固程度分類(lèi)表巖石類(lèi)型代表性巖石硬質(zhì)巖石花崗巖、花崗片巖、玄武礫巖、石灰?guī)r、閃長(zhǎng)巖二軟質(zhì)巖石頁(yè)巖、粘土巖、綠泥石片巖、云母片巖凡新鮮巖石的飽和單軸極限抗壓強(qiáng)度大于300kg/cm2(29.4MP0)者，稱為硬質(zhì)巖石；小于300kg/cm2(29.4MPaj)者，稱為軟質(zhì)巖石。2.按巖石的風(fēng)化程度分類(lèi)按巖石風(fēng)化程度分類(lèi)如表2-20所示。表2-20巖石風(fēng)化程度分類(lèi)表風(fēng)化程度特征微風(fēng)化巖質(zhì)新鮮，表面稍有風(fēng)化痕跡，整體性好，較堅(jiān)硬結(jié)構(gòu)和層理清晰；巖體被節(jié)理、裂隙分割為碎石狀(2050cm),中等風(fēng)化裂隙中有少量的風(fēng)化填充物，錘擊聲脆，且不易擊碎，手折不斷；用鎬難以挖掘，巖心鉆可鉆

3、進(jìn)；結(jié)構(gòu)和構(gòu)造層理不甚清晰，礦物成分已顯著變化；巖石被節(jié)理裂隙強(qiáng)風(fēng)化分割成碎石狀(210cm),碎石可用手折斷；用鎬可以挖掘，手搖鉆不易鉆進(jìn)；、巖石基礎(chǔ)的基本類(lèi)型2 .直錨式用于覆蓋層厚度小于0.3m、微風(fēng)化硬質(zhì)巖石；如圖2-27所示。3 .承臺(tái)式適用于覆蓋層厚度在0.81.5m、中等風(fēng)化，硬度稍差的巖石；如圖2-31所示。74 .嵌固式/又稱巖固式，適用于質(zhì)地較軟的強(qiáng)風(fēng)化巖石，但要求巖nn石完整性好；如圖2-28所5 .自錨式適用于微風(fēng)化、硬質(zhì)、完整性好的巖石；如圖2-29所示。6 .拉線式適用于巖質(zhì)較硬、中等風(fēng)化或弱風(fēng)化巖石，作拉線基礎(chǔ)；如圖2-30。各種形式的巖石基礎(chǔ)中，除了拉線式外，隨

4、著基礎(chǔ)承受的荷載的大小，又分為：?jiǎn)慰缀投嗫谆A(chǔ)。四、巖石基礎(chǔ)強(qiáng)度的設(shè)計(jì)計(jì)算1 .巖石基礎(chǔ)的五種破壞形式對(duì)巖石而言，其承受下壓力的能力遠(yuǎn)大于一般土壤（如軟質(zhì)巖石的P>i00MPa,所以巖石基礎(chǔ)一般不存在下壓失穩(wěn)的問(wèn)題，抗傾覆也不成問(wèn)題，巖石基礎(chǔ)的控制條件是上拔穩(wěn)定。巖石基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定破壞一般有以下幾種情況：錨筋被拉斷。上拔力超過(guò)錨筋的允許拉應(yīng)力；錨筋被拔出。錨筋與水泥砂漿間的粘結(jié)力不夠；冰棒破壞。錨筋與水泥砂漿塊一起從巖孔中拔出，水泥砂漿塊與巖石間的粘結(jié)力不夠；巖石整體性破壞。以巖孔為中心同心圓狀裂隙向四周輻射，巖石基礎(chǔ)垂直變形超過(guò)10mm巖體被抬起（基礎(chǔ)位于孤巖）。、種破壞可通過(guò)提高鋼筋抗

5、拉強(qiáng)度、鋼筋與水泥砂漿間、水泥砂漿與巖孔壁間粘結(jié)力以滿足設(shè)計(jì)要求，而第四種破壞則受巖石強(qiáng)度和巖石的完整程度的控制，因此確定巖體自身抗拔力是巖石基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。2 .巖石基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定計(jì)算錨筋的抗拉強(qiáng)度計(jì)算鋼筋與底腳螺栓合稱錨筋。前已述及，鋼筋的抗拉強(qiáng)度取其屈服點(diǎn)強(qiáng)度（Kg/mii或N/mrri）。錨筋抗拉強(qiáng)度校核計(jì)算公式：錨筋與砂漿的粘結(jié)力應(yīng)滿足下式：'"%與水泥砂漿的標(biāo)號(hào)、錨筋的表面等因素有關(guān)，在相同的水泥砂漿一般有“螺紋：、光面=1.38:1般地，對(duì)200號(hào)的水泥砂漿，取弓二20Kg/mm;對(duì)300號(hào)的水泥砂漿,取工=30Kg/mrn在實(shí)際的工程中通常在錨筋的下部焊接如：圓

6、盤(pán)、幫帶、魚(yú)尾h國(guó)2-33巖石基礎(chǔ)上饃力讓域示意國(guó)圖2-32公石抗撥力計(jì)域示意圖砂漿塊的剪切，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)應(yīng)稱屋為粘剪強(qiáng)度。等附加裝置，如圖2-28所示。因此的物理學(xué)意義就不僅是反映錨筋與砂漿間的粘結(jié)能力，而且也反應(yīng)了錨筋下部焊接的附加裝置在上拔中對(duì)水泥砂漿與巖石間的粘結(jié)力於比手式中計(jì)巖孔直徑；h巖孔深度；n一巖孔數(shù)；馬一砂漿與巖石間粘結(jié)強(qiáng)度（Kg/mm或N/mm）,其值主要與巖石的堅(jiān)固性和風(fēng)化程度有關(guān)，取值請(qǐng)查閱相關(guān)參數(shù)表7V虛線所示。1J而是正弦曲線形。巖石抵抗(Kg/mrfi或N/mrri)的合力在巖石的抗拔力校核計(jì)算1）巖石的破壞，成喇叭狀，其理想圖如圖2-32國(guó)外也有理論認(rèn)為巖體的破裂面

7、不是喇叭形狀，上拔荷載靠均勻分布在巖石破裂面上的抗剪強(qiáng)度-垂直方向的分力。破裂面的大小又取決于9的大小，它一般取300或45°。下面以取45°來(lái)介紹巖體抗拔力的校核計(jì)算公式。2）人的確定方法”的確定通常是根據(jù)實(shí)驗(yàn)資料，選擇具有代表性的巖石，在其上進(jìn)行上拔破壞性實(shí)驗(yàn)而得到的?！钡膶?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)離散程度，這是由于巖體的不均勻性及不同種類(lèi)巖石間的差異引起的，所以對(duì)“只能極其謹(jǐn)慎地規(guī)定取值區(qū)間，它只是粗略地反應(yīng)了巖體抗拔能力與巖石質(zhì)地的硬、軟及風(fēng)化程度等之間的關(guān)系。一般地說(shuō)，巖石硬度愈高，風(fēng)化愈弱，巖石的抗拔力愈強(qiáng)。3）巖石基礎(chǔ)的上拔穩(wěn)定校核計(jì)算對(duì)巖石基礎(chǔ)的抗拔力，一般不考慮基礎(chǔ)自重，因

8、為巖石基礎(chǔ)本身尺寸不大，而巖石基礎(chǔ)的抗剪強(qiáng)度很大，自重在抗拔力中占的比例小。對(duì)單孔錨，如圖2-33所示上拔力校核公式："49+編一之匕丁式中D巖孔直徑；h一巖控埋深。對(duì)嵌固式或多孔群錨，如圖2-34和2-35所示上拔力校核公式：g+>r（r+ft）kr式中Q-承臺(tái)自重;D1基礎(chǔ)下部直徑或群錨時(shí)巖孔外接圓的直徑；'''b一群錨時(shí)的孔間距;%巖孔直徑；圖235多孔群錨巖石基礎(chǔ)示意圖實(shí)際計(jì)算公式在實(shí)際計(jì)算時(shí)可以按下面公式計(jì)算,.：-'五、巖石基礎(chǔ)施工3 .施工機(jī)具簡(jiǎn)介施工機(jī)具分類(lèi)：巖石基礎(chǔ)施工與其它的現(xiàn)澆混凝土基礎(chǔ)不同點(diǎn)是不開(kāi)挖基坑，只鑿巖孔。鑿巖孔有

9、人工和機(jī)械兩種方法，人工鑿巖孔用鋼釬；機(jī)械用巖石鉆機(jī)。巖石鉆機(jī)的種類(lèi)較多，多為各施工單位自行研制，下面做簡(jiǎn)單介紹。東北地區(qū)曾經(jīng)試用的“爭(zhēng)光10型”取樣鉆機(jī)，動(dòng)力：2.2KWn油機(jī)、孔徑：（|）4658.5mm孔710m特點(diǎn)：可一人背運(yùn)，鉆進(jìn)時(shí)采用杠桿加壓，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易。東北送變電工程公司在220KV4-臥線巖石基礎(chǔ)施工中用“TK-25型”機(jī)動(dòng)鑿巖機(jī)，孔徑：小40mmXJ100型鉆機(jī)參見(jiàn)500KV線路施工實(shí)踐相關(guān)資料。西南電力設(shè)計(jì)院和四川省送變電工程公司共同研制的輕型鉆機(jī)，動(dòng)力：柴油機(jī)，孔深10m最大孔徑：4127mm搬運(yùn)時(shí)部件可拆卸，最大部件重95kg。1989年，沈陽(yáng)光華實(shí)用技術(shù)開(kāi)發(fā)公

10、司研制出我國(guó)第一套適合輸電線路巖石基礎(chǔ)施工的鉆機(jī)“QZZ88”型，輕便易裝卸，孔徑：小90130mm鉆深：30m4 .巖石基礎(chǔ)施工巖石基礎(chǔ)施工，首先應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)資料逐基核查覆土層厚度及巖石性狀，當(dāng)實(shí)際情況與設(shè)計(jì)不符時(shí)，由設(shè)計(jì)單位提出處理方案；一般來(lái)說(shuō)，巖石基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)性較好，但在原設(shè)計(jì)為巖石基礎(chǔ)的情形下，實(shí)際塔位的覆土層厚度大于普通大開(kāi)挖基礎(chǔ)的埋深，采用巖石基礎(chǔ)已無(wú)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，為節(jié)省投資可將其改為普通大開(kāi)挖基礎(chǔ)；當(dāng)然，若原設(shè)計(jì)為大開(kāi)挖基礎(chǔ)，而實(shí)際的覆土層厚度小于埋深處是巖石，也可將其改為巖石基礎(chǔ)，以降低工程成本。巖石基礎(chǔ)施工內(nèi)容：清理施工基面（清理巖石上面的植被及覆土）、鉆巖孔、安裝錨筋、澆灌混凝土

11、砂漿（配制、攪拌、澆灌）、養(yǎng)護(hù)；對(duì)承臺(tái)式基礎(chǔ)還有承臺(tái)澆制（扎筋、支模、澆灌混凝土養(yǎng)護(hù)）、回填等。巖孔開(kāi)挖或鉆孔應(yīng)滿足以下要求：1）施工過(guò)程中應(yīng)保證巖石構(gòu)造的整體性不受破壞。2）巖孔中的石粉、浮土、孔壁松動(dòng)的石頭及積水應(yīng)消除干凈（用壓縮空氣或干凈的水）。3）軟質(zhì)巖石成孔后，應(yīng)立即安裝錨筋或底腳螺栓，并澆灌混凝土，以防孔壁風(fēng)化；若不能立即澆灌混凝土，應(yīng)將孔口封閉，防止進(jìn)入雜物和雨水等。巖石基礎(chǔ)的錨筋或底腳螺栓的安裝及混凝土的澆灌應(yīng)符合下列規(guī)定：1）澆灌前應(yīng)復(fù)查孔位、孔深等；2）錨筋或底腳螺栓埋入前應(yīng)除銹，不允許有明顯彎曲；埋入深度不得小于設(shè)計(jì)值；安裝后應(yīng)有臨時(shí)固定措施，混凝土砂漿終凝前絕對(duì)不得觸動(dòng)

12、；3）澆灌混凝土或水泥砂漿時(shí)，應(yīng)分層搗實(shí)，并按現(xiàn)場(chǎng)澆灌混凝土的規(guī)定進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；巖石基礎(chǔ)澆灌的通常為細(xì)卵石混凝土（如200號(hào)混凝土，石徑0.51cm中砂，525號(hào)水泥，坍落度1520cm；4）巖孔內(nèi)澆灌的混凝土或水泥砂漿的數(shù)量不得少于設(shè)計(jì)規(guī)定值；5）對(duì)澆筑的混凝土或水泥砂漿的強(qiáng)度檢驗(yàn)，應(yīng)以相同條件養(yǎng)護(hù)的試塊為依據(jù)；試塊每基取一組；6）對(duì)澆灌的巖石基礎(chǔ)，應(yīng)采取措施減少混凝土或水泥砂漿的收縮量；7）巖石基礎(chǔ)的施工誤差，巖石基礎(chǔ)的施工成孔深度不應(yīng)小于設(shè)計(jì)值；嵌固式成孔尺寸應(yīng)大于設(shè)計(jì)值，且保證設(shè)計(jì)錐度；鉆孔式成孔度孔徑，允許偏差為十20mm整基基礎(chǔ)施工允許偏差應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)澆筑基礎(chǔ)混凝土?xí)r的要求相同。小結(jié)1 .巖石基礎(chǔ)是將錨筋直接錨固于灌漿的巖石孔內(nèi)，借助于巖石自身的抗拔、抗剪切能力，巖石與水泥砂漿間、水泥砂漿與錨筋間的粘結(jié)力來(lái)抵抗桿塔傳遞下來(lái)的荷載，以保證基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的一種基礎(chǔ)形式。巖石施工基本要求是保證上拔的穩(wěn)定。2 .巖石基礎(chǔ)可以按巖石的堅(jiān)固程度和巖石的風(fēng)化程度來(lái)分類(lèi)，其基本的類(lèi)型有直錨式、承臺(tái)式、嵌固式、自錨式、拉線式幾種。3 .巖石基礎(chǔ)上拔穩(wěn)定的計(jì)算包括：錨筋的抗拉強(qiáng)度計(jì)算錨筋與砂漿的粘結(jié)