山区地基中有孤石和无孤石的分布特征及解决措施

山区地基中有孤石和无孤石的分布特征及解决措施

在山区的基础上，尤其是在山顶的沉积层中，总是发现大量的孤石。由于孤石的压缩性很低，与周围土质的压缩性差别很大，容易引起基础产生不均匀沉降。具体表现为以下两种形式：1.相邻两柱下独立基础当一基底下土层中有孤石而另一基底下土层中无孤石时，两基础间沉降差过大，超过规范允许值。2.同一柱下独立基础一部分直接落在孤石上，另一部分落在土质上时，基础不同部位沉降不同且基础发生转动。这两种情况如不加处理，容易使建筑物产生裂缝，严重时导致不能使用。工程实例分析：宝安二十区新蕾小学教师单身宿舍为6层框架结构，采用柱下独立基础形式，基础埋深2.2m，其柱网如下所示：根据地质勘察报告，本场地原属残丘剥蚀地貌，近年因大面积开挖回填，场地基本平坦。在钻孔分布平面图上该宿舍A轴两角上设有两个钻孔，分别为ZK25（技术孔）、ZK26（鉴别孔）。由上而下分别是素填土、砾质粘性土、燕山期花岗岩强风化带，现分述如下：1.素填土：厚0.2～0.5m，推荐承载力标准值fk=80KPa。2.砾质粘性土：浅红色，由粘性土和石英长石砂砾组成。很湿—饱和，稍密—密实，呈可塑—硬塑状。厚11.3m～18m，压缩模量EB=7.0MPa，推荐承载力标准值fk=240KPa。3.燕山期花岗岩强风化带：肉红色，粗粒花岗结构，由长石、石英及少量暗色矿物组成。岩石结构基本风化破坏，岩石呈半土半岩状或碎块状。推荐承载力标准值fk=500KPa。在基坑开挖现场中，A轴所有基坑开挖至设计基底标高-2.2m时，未发现有孤石出露，而B轴基坑当挖至设计基底标高时，除开挖出2块体积约为1m3的孤石外，仍有一孤石出露基坑底面，基坑侧面也有一大块孤石（单斗挖掘机不能挖起）露出约0.5m。由于未知A轴与B轴设计基底标高之下是否还存在未出露的孤石，而对于未出露的孤石较难处理，但我们知道：均布矩形荷载下的地基附加应力是随着深度的增加而减小的，沉降主要产生在基底以下一定深度范围内。由此可得到前述不均匀沉降两种形式的解决办法，分述如下：一、深度以下范围土层中孤石和无孤石的沉降差由上述已知：沉降主要产生的基底以下一定深度范围内。若能探明基底下一定深度内无孤石，且能证明此深度以下范围土层中有孤石和无孤石的两基础间沉降差符合规范要求，则可解决此问题。从最不利情况考虑，假设A轴柱基础下土层中无孤石；B轴柱基础底面以下1.5m范围内无孤石，而基底下1.5m至基底下4.0m存在孤石。以下分别计算两基础的沉降值及沉降差。（一）地基沉降变形变形控制以下按《建筑地基基础设计规范》中的沉降计算公式计算基础的最终沉降量，其优点是地基土可按压缩性不同分层，即按天然层面分层，不受分层厚度不超过0.4b的限制。先设地基沉降计算深度Zn为11m，基底尺寸取2.7×3.2m2。(1）基底压力P=220KPa。基底附加应力：压缩层仅一层：砾质粘土层，厚11-2.2=8.8m。该层顶面及底面分别位于基础底面下：ZO=0及Z1=8.8m处(2）确定压缩层厚度在计算深度En=11m处向上取计算层厚0.6m的土层。(3）查表得沉降计算经验系数φB=0.7（二）b轴基础沉降验算由于孤石的存在，使得地基呈现非均质性。在孤石上表面处，地基附加应力产生应力集中，而在孤石下表面将产生应力扩散。具体计算孤石上、下面处地基附加应力比较复杂，很难得到完全的解答。但对于产生A、B轴基础间沉降差不利情况而言，可假定存在孤石的土层不可压缩，B轴基础沉降量由基底至孤石层上表面间土体及孤石层以下土体的沉降组成，而孤石层上、下表面处地基附加应力仍按均质地基计算。仍设地基沉降计算深度Zn为11m，基底尺寸取2.7×3.2m2。基底压力P=220KPa基底附加应力PO=P-rd=220-20×2.2=176KPa压缩层分两层：1、砾质粘土层（Z0=0,Z1=1.5m)基础最终沉降量：沉降差Sab=Sa-Sb=5.02-3.27=1.75cm小于0.0021=0.002×900=1.8cm符合规范要求。若不满足规范要求，则需加大基底面积。二、出露的地基处理如前所述：当同一柱下独立基础一部分直接落在孤石上，另一部分落在土质上时，基础不同部位沉降不同且基础发生转动，这种情况对拟建建筑物最为不利，且同一基础不同部位间的沉降差很难计算而规范对此种沉降差也未做规定，所以应避免这种情况。对这样的孤石应挖出或用爆破方法分碎搬走。孤石出露地基的处理方法根据以上分析，对孤石出露的地基可采取以下处理方法：1.对于出露基坑底面的孤石，小块的可用单斗挖掘机挖出，大块的有爆破（可采用静态爆破）方法分碎搬走，超挖部位回填级配砂石。2.对于基坑中未有孤石出露的部位，用插钢筋方法探明基底设计标高下1.5m范围内是否存在孤石，有则按上述方法1处理。3.对于出露基坑侧面的孤石，也可按方法1处理。但由于基底压力除沿下扩散外，还沿侧面扩散，因此处理后除保证基底设计标高下1.5m范围内无孤石外，还须保证距基底外边缘水平方向1.5m内也无孤石存在。以上方法是对地基进行处理，除此之外，还可采取一些结构措施来减少不均匀沉降，如减轻建筑物自重（采用空心砌块，多孔砖及其它轻质隔墙）或采取整体性较好的基础形式（如本实例中A、B轴可采用柱下条形基础）等。总之，对于孤石出露的地基，应采取地基处