岩石抗压强度与地基承载力换算

岩石抗压强度与地基承载力换算

（桩基与扩大基础）

随着我国西部大开发的进程，我省高速公路也在日新月异的发展中，在我省高山丘岭的特殊环境下，桥梁工程在高速公路中也占据主要的领域。

在桥梁工程的建设施工中，桥梁基础是十分关键的部位，在设计和施工中都有相应的严格要求，在设计图纸中对地基承载力也有严格的控制，但有时施工中的特殊因数（比如：桩基孔深、涌水量大，试验人员无法到达孔底检测，试验仪器在孔底无法操作等），就对孔底的地基承载力无法进行相应的试验检测。

此时，就可以从开挖到设计嵌岩深度时开挖出来的岩石作单轴极限抗压强度试验，以换算地基承载力,从而得到相应的检测数据。

在作单轴极限抗压强度试验之前，必须把开挖出来的岩石切割成直径为7~10cm，高度与直径相同的立方体试件，再进行抗压强度试验，取其一组六个试件的平均值为该岩石单轴极限抗压强度的代表值（Ra）。

在已知岩石的单轴极限抗压强度后，还必须了解施工中的几个重要参数和设计图纸中的几个指标，然后进行换算：

[P]=（C1A+C2Uh）Ra

式中：

[P]—单桩轴向受压容许承载力（KPa）

Ra—天然湿度的岩石抗压强度值（KPa）

h—为桩嵌岩深度（m），不包括风化层

U—桩嵌入基岩部分横截面周长（m）

对于钻孔桩和管柱按设计直径采用

A—桩底横截面面积（m2），

对于钻孔桩和管柱按设计直径采用

C1，C2根据清孔情况，岩石的破碎程度等因素而定的系数

在贵州省崇溪河至遵义的高速公路上K70+310段，是一座3×20米装配式预应力砼空心板桥,下部构造采用双墩柱，基础为直径1.2米桩基，桩基设计要求嵌岩深度不低于3米，地基承载力要求≥3.5MPa，在开挖终孔时嵌岩深度实测值为3.3米，岩石破碎程度一般，取其终孔时开挖出的岩石，切割成7×7×7(cm)试件6个，经过试验测得天然湿度下的抗压强度平均值为36.6MPa，对该桩基地基承载力换算为：

[P]=（C1A+C2Uh）Ra

=((0.5×1.13)+(0.04×3.77×3.3)) ×36600

=38911(KPa)

=38.9(MPa)

经换算该孔桩桩基地基承载力为38.9MPa ，大于设计值。

桥台设计为重力式U 型桥台，基础为扩大基础，地基承载力要求≥2.5MPa,对于扩大基础地基承载力的换算，也要开挖至设计标高取其具代表性岩石做抗压强度试验，并且还要计算出相关的参数：

ƒa=ψr . ƒrk

式中:

ƒa —岩石地基承载力特征值(KPa)

ƒrk —岩石饱和单轴抗压强度标准值(KPa)

ψr —拆减系数根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产状和组合，由地区经验确定。无经验时，完整岩体取0.5，对较完整岩体可取0.2~0.5，破碎岩体可取0.1~0.2；

ƒrk =ψ.μ

式中：

ƒrk —岩石饱和时抗压强度平均值

ψ—统计修正系数

ψ=1-(

2

678.4704.1n n ).δ 式中： ψ—为修正系数

n —试样个数

δ—变异系数

δ=s/μ

式中：

s —标准差

μ—试验平均值

μ=n

1∑=n i i 1μ

s=

1)(122--∑=n n n i i μμ

在基础开挖到设计标高时，取基底具代表性岩样，岩样试

验中，试件尺寸为φ50mm ×100mm,经过抗压强度试验并得其结果分别为46.2MPa 、43.8MPa 44.8MPa 、 45.6MPa 、 44.6MPa

计算:

μ=n

1∑=n i i 1μ=44.75

s=

1)(122--∑=n n n i i μμ=1.031

δ=s/μ=0.023

ψ=1-(

2678.4704.1n

n ).δ=0.981 ƒrk =ψ.μ=43.9

ƒamax=43.9×0.5=22.0

ƒamix=43.9×0.2=8.80

ƒa=(22.0+8.80)/2=15.4

根据换算求出扩大基础地基承载力15.4MPa 大于设计值，由此可以得出该桥的桩基础和桥台扩大基础均能满足设计要求。此时对基底持力层进行钎探检测，检测基底下4m 深度范围内均无空洞、破碎带、软弱夹层等不良地质情况,则证明该桥地基承载力满足设计要求。