巖石基礎強度計算

1、1 .巖石基礎的概念巖石基礎是將錨筋直接錨固于灌漿的巖石孔內，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力來抵抗桿塔傳遞下來的荷載，以保證基礎結構的穩(wěn)定性的一種基礎形式。它也被稱為“原狀士”式基礎，其強度取決于巖石自身的抗拔、抗剪切強度，巖石與水泥砂漿間、水泥砂漿與錨筋間的粘結強度，鋼筋的抗拉、抗剪切強度等。2 .巖石基礎設計的控制條件上拔穩(wěn)定。3 .巖石基礎的特點充分利用巖石的整體性和堅固性，抗壓能力強；巖孔較大開挖基坑小得多,節(jié)約材料，成本低廉，節(jié)約材料；巖孔開鑿多用機械，節(jié)省勞動力。二、巖石基礎的分類方法1 .按巖石的堅固分類按巖石堅固程度分類如表2-19

2、所示。表2-19巖石按堅固程度分類表巖石類型代表性巖石硬質巖石花崗巖、花崗片巖、玄武礫巖、石灰?guī)r、閃長巖二軟質巖石頁巖、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度大于300kg/cm2(29.4MP0)者，稱為硬質巖石；小于300kg/cm2(29.4MPaj)者，稱為軟質巖石。2.按巖石的風化程度分類按巖石風化程度分類如表2-20所示。表2-20巖石風化程度分類表風化程度特征微風化巖質新鮮，表面稍有風化痕跡，整體性好，較堅硬結構和層理清晰；巖體被節(jié)理、裂隙分割為碎石狀(2050cm),中等風化裂隙中有少量的風化填充物，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；結構和構造層理不甚清晰，礦物成分已顯著變化；巖石被節(jié)理裂隙強風化分割成碎石狀(210cm),碎石可用手折斷；用鎬可以挖掘，手搖鉆不易鉆進；、巖石基礎的基本類型2 .直錨式用于覆蓋層厚度小于0.3m、微風化硬質巖石；如圖2-27所示。3 .承臺式適用于覆蓋層厚度在0.81.5m、中等風化，硬度稍差的巖石；如圖2-31所示。74 .嵌固式/又稱巖固式，適用于質地較軟的強風化巖石，但要求巖nn石完整性好；如圖2-28所5 .自錨式適用于微風化、硬質、完整性好的巖石；如圖2-29所示。6 .拉線式適用于巖質較硬、中等風化或弱風化巖石，作拉線基礎；如圖2-30。各種形式的巖石基礎中，除了拉線式外，隨

4、著基礎承受的荷載的大小，又分為：單孔和多孔基礎。四、巖石基礎強度的設計計算1 .巖石基礎的五種破壞形式對巖石而言，其承受下壓力的能力遠大于一般土壤（如軟質巖石的P>i00MPa,所以巖石基礎一般不存在下壓失穩(wěn)的問題，抗傾覆也不成問題，巖石基礎的控制條件是上拔穩(wěn)定。巖石基礎上拔穩(wěn)定破壞一般有以下幾種情況：錨筋被拉斷。上拔力超過錨筋的允許拉應力；錨筋被拔出。錨筋與水泥砂漿間的粘結力不夠；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，巖石基礎垂直變形超過10mm巖體被抬起（基礎位于孤巖）。、種破壞可通過提高鋼筋抗

5、拉強度、鋼筋與水泥砂漿間、水泥砂漿與巖孔壁間粘結力以滿足設計要求，而第四種破壞則受巖石強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設計的關鍵。2 .巖石基礎上拔穩(wěn)定計算錨筋的抗拉強度計算鋼筋與底腳螺栓合稱錨筋。前已述及，鋼筋的抗拉強度取其屈服點強度（Kg/mii或N/mrri）。錨筋抗拉強度校核計算公式：錨筋與砂漿的粘結力應滿足下式：'"%與水泥砂漿的標號、錨筋的表面等因素有關，在相同的水泥砂漿一般有“螺紋：、光面=1.38:1般地，對200號的水泥砂漿，取弓二20Kg/mm;對300號的水泥砂漿,取工=30Kg/mrn在實際的工程中通常在錨筋的下部焊接如：圓

6、盤、幫帶、魚尾h國2-33巖石基礎上饃力讓域示意國圖2-32公石抗撥力計域示意圖砂漿塊的剪切，嚴格說來應稱屋為粘剪強度。等附加裝置，如圖2-28所示。因此的物理學意義就不僅是反映錨筋與砂漿間的粘結能力，而且也反應了錨筋下部焊接的附加裝置在上拔中對水泥砂漿與巖石間的粘結力於比手式中計巖孔直徑；h巖孔深度；n一巖孔數(shù)；馬一砂漿與巖石間粘結強度（Kg/mm或N/mm）,其值主要與巖石的堅固性和風化程度有關，取值請查閱相關參數(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算1）巖石的破壞，成喇叭狀，其理想圖如圖2-32國外也有理論認為巖體的破裂面

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°來介紹巖體抗拔力的校核計算公式。2）人的確定方法”的確定通常是根據(jù)實驗資料，選擇具有代表性的巖石，在其上進行上拔破壞性實驗而得到的?！钡膶嶒灁?shù)據(jù)離散程度，這是由于巖體的不均勻性及不同種類巖石間的差異引起的，所以對“只能極其謹慎地規(guī)定取值區(qū)間，它只是粗略地反應了巖體抗拔能力與巖石質地的硬、軟及風化程度等之間的關系。一般地說，巖石硬度愈高，風化愈弱，巖石的抗拔力愈強。3）巖石基礎的上拔穩(wěn)定校核計算對巖石基礎的抗拔力，一般不考慮基礎自重，因

8、為巖石基礎本身尺寸不大，而巖石基礎的抗剪強度很大，自重在抗拔力中占的比例小。對單孔錨，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-承臺自重;D1基礎下部直徑或群錨時巖孔外接圓的直徑；'''b一群錨時的孔間距;%巖孔直徑；圖235多孔群錨巖石基礎示意圖實際計算公式在實際計算時可以按下面公式計算,.：-'五、巖石基礎施工3 .施工機具簡介施工機具分類：巖石基礎施工與其它的現(xiàn)澆混凝土基礎不同點是不開挖基坑，只鑿巖孔。鑿巖孔有

9、人工和機械兩種方法，人工鑿巖孔用鋼釬；機械用巖石鉆機。巖石鉆機的種類較多，多為各施工單位自行研制，下面做簡單介紹。東北地區(qū)曾經(jīng)試用的“爭光10型”取樣鉆機，動力：2.2KWn油機、孔徑：（|）4658.5mm孔710m特點：可一人背運，鉆進時采用杠桿加壓，結構簡單，操作容易。東北送變電工程公司在220KV4-臥線巖石基礎施工中用“TK-25型”機動鑿巖機，孔徑：小40mmXJ100型鉆機參見500KV線路施工實踐相關資料。西南電力設計院和四川省送變電工程公司共同研制的輕型鉆機，動力：柴油機，孔深10m最大孔徑：4127mm搬運時部件可拆卸，最大部件重95kg。1989年，沈陽光華實用技術開發(fā)公

10、司研制出我國第一套適合輸電線路巖石基礎施工的鉆機“QZZ88”型，輕便易裝卸，孔徑：小90130mm鉆深：30m4 .巖石基礎施工巖石基礎施工，首先應根據(jù)設計資料逐基核查覆土層厚度及巖石性狀，當實際情況與設計不符時，由設計單位提出處理方案；一般來說，巖石基礎的經(jīng)濟性較好，但在原設計為巖石基礎的情形下，實際塔位的覆土層厚度大于普通大開挖基礎的埋深，采用巖石基礎已無經(jīng)濟價值，為節(jié)省投資可將其改為普通大開挖基礎；當然，若原設計為大開挖基礎，而實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，以降低工程成本。巖石基礎施工內容：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；對承臺式基礎還有承臺澆制（扎筋、支模、澆灌混凝土養(yǎng)護）、回填等。巖孔開挖或鉆孔應滿足以下要求：1）施工過程中應保證巖石構造的整體性不受破壞。2）巖孔中的石粉、浮土、孔壁松動的石頭及積水應消除干凈（用壓縮空氣或干凈的水）。3）軟質巖石成孔后，應立即安裝錨筋或底腳螺栓，并澆灌混凝土，以防孔壁風化；若不能立即澆灌混凝土，應將孔口封閉，防止進入雜物和雨水等。巖石基礎的錨筋或底腳螺栓的安裝及混凝土的澆灌應符合下列規(guī)定：1）澆灌前應復查孔位、孔深等；2）錨筋或底腳螺栓埋入前應除銹，不允許有明顯彎曲；埋入深度不得小于設計值；安裝后應有臨時固定措施，混凝土砂漿終凝前絕對不得觸動

12、；3）澆灌混凝土或水泥砂漿時，應分層搗實，并按現(xiàn)場澆灌混凝土的規(guī)定進行養(yǎng)護；巖石基礎澆灌的通常為細卵石混凝土（如200號混凝土，石徑0.51cm中砂，525號水泥，坍落度1520cm；4）巖孔內澆灌的混凝土或水泥砂漿的數(shù)量不得少于設計規(guī)定值；5）對澆筑的混凝土或水泥砂漿的強度檢驗，應以相同條件養(yǎng)護的試塊為依據(jù)；試塊每基取一組；6）對澆灌的巖石基礎，應采取措施減少混凝土或水泥砂漿的收縮量；7）巖石基礎的施工誤差，巖石基礎的施工成孔深度不應小于設計值；嵌固式成孔尺寸應大于設計值，且保證設計錐度；鉆孔式成孔度孔徑，允許偏差為十20mm整基基礎施工允許偏差應與現(xiàn)場澆筑基礎混凝土時的要求相同。小結1 .巖石基礎是將錨筋直接錨固于灌漿的巖石孔內，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力來抵抗桿塔傳遞下來的荷載，以保證基礎結構的穩(wěn)定性的一種基礎形式。巖石施工基本要求是保證上拔的穩(wěn)定。2 .巖石基礎可以按巖石的堅固程度和巖石的風化程度來分類，其基本的類型有直錨式、承臺式、嵌固式、自錨式、拉線式幾種。3 .巖石基礎上拔穩(wěn)定的計算包括：錨筋的抗拉強度計算錨筋與砂漿的粘結