２０１０年第２５期 ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ｏ建筑与工程０ 科技信息 嵌岩灌注桩的承载性状与承载力特征研究 陈川银 （华升建设集团有限公司 浙江宁波３１５０１６） 【摘要】在基岩埋深不太大的情况下，常将大直径灌注桩穿过全部覆盖层嵌入基岩，成为嵌岩灌注桩。这种方法多用于桥基中，对于高层 建筑、重型厂房等建筑物，嵌岩灌注桩也是一种良好的基础形式。嵌岩灌注桩如果设计得当．可以充分利用基岩的承载性能而提高单桩的承栽 力。更重要的是嵌岩灌注桩由于桩端持力层是压缩性极小的基岩，因此其单桩沉降很小。群桩沉降也不会因群桩效应而增大，群桩承栽力不会 因群桩效应而降低，且建筑物的沉降在施＿Ｔ－过程便可完成。以嵌岩灌注桩为基础的建筑物在地震过程中所产生的地震反应也比其它基础形式 更轻微，抗震性能更好。 【关键词】嵌岩灌注桩；承载力；刚度；稳定性；抗震性能；沉降；摩擦阻力；摩擦阻力 Ｏ引言 快超过允许沉降量。 一般，非嵌岩桩或清底特别干净的嵌岩桩的Ｑ～ｓ 曲线属于此类。 在工程实践中．嵌岩灌注桩的设计往往只注意到了支承于基岩上 的桩端阻力的作用，而忽视了桩的荷载传递机理和承载力特性，以致 Ｏ 出现一些不合理的处理方法．如： １）不论桩的长径比１，ｄ大小，一律把嵌岩桩作为端承桩进行设计， 包括单桩承载力的确定方法、桩身配筋长度等都按端承桩处理。 ２）桩端不适当地增加嵌岩深度，或不适当地采用扩底．这实际上 不能使嵌岩和扩底部分的承载力得到有效利用，而使造价大大提高。 １ 嵌岩灌注桩的承载性状 ｊ 关于嵌岩灌注桩的承载性状可以归纳为以下几点： 图２典型嵌岩桩Ｑ—Ｓ曲线 １．１ 嵌岩灌注桩的荷载传递和破坏特性主要与长径比、覆盖土层性 质、嵌岩段的岩性和成桩工艺有关。 一般情况下嵌岩桩的Ｑ—Ｓ曲线更接近于图２的情形。从这种Ｑ—Ｓ １．２对于ｌ／ｄ＞（１５～２０）的泥浆护壁钻（冲）孔嵌岩桩，无论是嵌入风化 曲线中，我们可以将各段的荷载一沉降特征表述如下： 岩还是完整基岩中，其荷载传递具有摩擦型桩的特性，即桩侧阻力先 ２－３．１ ＯＡ段。表示桩侧土（岩）和桩端持力岩层均处于弹性阶段，荷载 于端阻力发挥出来，桩端分担的荷载较小，属于摩擦型桩。 与沉降成正比例关系。 １Ｉ３对于短粗的人工挖孔嵌岩桩，端阻力先于覆盖土层的侧阻力发 ２．３．２ ＡＢ段。一般为曲线．表示桩侧土（岩）从桩顶开始出现塑性变 挥出来，且端阻力对桩的承载力起主要作用，属于端承桩 形，桩端岩层仍处于弹性阶段，荷载与沉降不再是线性关系。 １．４ 当Ｖｄ４０且覆盖层不属于软弱土层，嵌岩桩端的承载作用较小， ２＿３．３ ＢＣ段。该段一般为直线，表示当桩侧岩（土）完全发挥，桩端岩 在此情况下，桩端嵌入强风化或中风化岩层中即可．无需嵌入微风化 层仍处于弹性阶段。由于在这个阶段桩侧阻力几乎保持不变．所以这 或新鲜岩层中，也无需扩底。嵌入强风化岩中的桩，其承载特性与支承 时荷载与沉降之间又恢复线性关系。 于砂、砾层中的桩是类似的。 ２．３．４ ＣＤ段。从图形上看是一条几何平行于位移轴的直线，表示桩侧 １．５尽管大部分嵌岩灌注桩属于摩擦型桩，但由于桩端以下为低压 土（岩）和桩端持力岩层均己完全发挥。这时即使荷载不增加，沉降也 缩性持力层，其沉降较小，且嵌岩桩群桩的沉降不致受群桩效应的影 将大幅快速增加。ｃ点所对应的荷载为极限荷载，所对应的沉降量为 响而增大。 极限荷载下的最大沉降量，即破坏沉降量。 １．６由于嵌岩灌注桩的嵌岩部分具有较高的侧阻力和端阻力，其单 桩承载力往往超过相同截面的土中摩擦桩，桩身压应力值很高。因此 ３岩（土）性状对Ｑ—Ｓ曲线特征的影响 桩身强度同桩侧桩端土层强度一样是控制单桩承载力的重要因素 岩（土）性状对Ｑ—Ｓ曲线的影响体现在如下几个方面。 ２嵌岩桩荷载一沉降特性 ３．１嵌岩桩ＯＡ段直线的陡缓（斜率）程度以及长度，主要取决于桩嵌 岩段岩层的弹性模量和抗压强度。嵌岩段风化程度愈高，抗压强度愈 图１和图２为典型的嵌岩桩Ｑ—Ｓ曲线，其Ｑ—Ｓ曲线有两到三个 低，则Ｑ—Ｓ曲线斜率愈大，ＯＡ段愈陡，长度愈短。反之斜率愈小，ＯＡ 拐点。图１中两个拐点将曲线分为三段，各段表示的特性如下： 段愈平缓，长度愈长（图３）。 一 图１典型嵌岩桩Ｑ—Ｓ曲线 得越近，桩侧阻力发挥得愈好，反之发挥愈差（所占比例愈低）。 ３．３ ＢＣ段的斜率和长度完全取决于桩端持力层的性质：持力层强度 ２３ ＢＣ段。表示桩顶荷载达到某一数值时，桩土体系即完全丧失支 愈高则斜率愈小，ＢＣ段愈长；反之斜率愈大，ＢＣ段愈短。 承能力，即使此时荷载不增加，桩身仍会不断下沉，使桩的总沉降量很 ３．４嵌固在无软弱下卧层的硬质岩中的摩擦端承桩（下转第４１９页） ３１８ 科技信息 ０百家论剑Ｏ ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ ２０１０年第２５期 （上接第３１８页）或端承摩擦桩，Ｑ—ｓ曲线无明显第二拐点，ＡＢＣ段为 护壁和钢管护壁。泥浆护壁位移发生在桩与护壁界面侧阻力标准值按 曲线。 规范要求取定；钢管护壁桩．位移发生在护壁与孔壁界面。因此，上覆 一３．５凡Ｑ—ｓ曲线ＣＤ段为近似平行于沉降轴的桩，可以判定其桩端 层侧阻力采用钢一土（岩）摩擦力标准值，按分层总和法计算。 不远处有溶洞或软弱夹层．将发生剪切破坏或桩身屈曲破坏。 ４．２．３桩距变化对侧阻力的影响对于钻（挖）孔扩底灌注桩．规范仅 ３．６软质岩中的端承桩，桩端阻力明显发挥，ＢＣ直线较明显。但由于 规定桩的最小中心距显然不合理，原因是未考虑桩深变化对单桩承载 桩端周围上覆岩土的．桩端近处又无软弱夹层或溶洞时，持力层 力，特别是侧阻力的影响。 不会形成剪切滑动面，因此无明显的ＣＤ段。 ４．２．４大直径嵌岩桩尺寸影响系数的分析 由于桩径的变化，桩侧阻 ３．７对于硬质岩而言，无论是嵌岩比较大的摩擦桩，还是嵌岩比较小 力和桩端阻力均会发生相应的变化。但规范并未注明大尺寸效应系数 的端承桩，桩的承载能力往往是由桩身混凝土强度控制。在绝大部分 也同时适用于嵌岩桩，因此规范应补充说明大直径桩尺寸效应系数的 破坏性试验中。桩身混凝土的屈曲破坏总是先于持力层的破坏。原因 适用范围 很简单，因为设计中采用的地基承载力为室内单轴饱和抗压强度，而 ５实际工程嵌岩桩桩底持力层是处于三轴天然应力状态的。大量试验证 结束语 明，三轴饱和强度比单轴饱和强度提高５０％以上，而天然的三轴应力 桩基的竖向承载力主要取决于地基土对桩的支承能力和桩身的 状态又要比三轴饱和状态强度高许多，所以才有破坏性试验桩绝大部 材料强度。一般情况下，桩的承载力由地基土的支承能力所控制．材料 分为桩身混凝土破坏的结果。 强度往往不能充分发挥，只有对端承、超长桩以及桩身有缺陷的桩．桩 ４嵌岩灌注桩承载力的确定 身材料强度才起控制作用。此外，当桩的人土深度较大、桩周土质软弱 且比较均匀、桩端沉降量较大，尤其是高层建筑或对沉降有特殊要求 ４．１ 嵌人完整基岩中灌注桩的承载力 桩端嵌入完整基岩（中、微风 的大跨桥梁时，还应考虑桩的竖向沉降量，按上部结构对沉降的要求 化、新鲜基岩）中的灌注桩，其单桩极限承载力一般由桩周土总侧阻 来确定单桩竖向承载力。 力、嵌岩段总侧阻力和总端阻力三部分组成，竖向极限承载力Ｑ 可按 下式计算： Ｑ ＝Ｑ， ＋Ｑ ＋Ｉ 式中：Ｑ 、Ｑ 分别为土的总极限侧阻力标准值、嵌岩段总极限 １９９９． 【参考文献】 ［１］林天健，熊厚金，王利群桩基础设计指南［Ｍ】．北京：中国建筑工业出版社 桥梁桩基计算与检测［Ｍ】．北京：人民交通出版社，１９９９ 侧阻力标准值和总极限端阻力标准值；但是三者之间的比例不确定。 ［２］赵明华．根据嵌岩桩的传力基本性状分析可知，嵌岩桩的侧阻力 首先达到 极限，然后嵌岩段侧阻力Ｑ 达到极限，最后才是桩端阻力达到极限。 作者简介：陈川银（１９６２一），男，汉族，浙江象山县人，１９８５年毕业于浙江大 ４．２嵌入完整基岩中灌注桩侧阻力影响因素 Ｉ作。 ４．２．１孔壁粗糙程度对嵌岩桩侧阻力的影响 实践与研究表明．孔壁 愈粗糙嵌岩桩侧阻力愈高；粗糙形状为横纹时，侧阻力较顺纹高。 ４．２．２护壁形式对桩侧阻力的影响 钻孔桩的护壁形式一般为泥浆 学建筑工程学院，大专学历，中级工程师，现主要从事建筑工程施工管理方面的 ［责任编辑：翟成梁］ （上接第２４０页）学原则，根据学生的实际情况制定出合理的教学方 式，充分做好指导工作，帮助学生切实提高英语实际应用能力。 ２００９，０３． 如何提高大学生的英语应用能力【ＪＪ．科技资讯，２００８，３５． 案。教师在教学过程中需要不断地提高自身素质，完善和创新教学模 ［２］高巍．［３］谢骏．运用多媒体提高高职学生英语应用能力【Ｊ］．大众文艺，２００８，０７ 【参考文献】 ［１］董岩．高职英语应用能力培养实践研究【ＪＪ．常州市广播电视大学学报 ［责任编辑：常鹏飞］ （上接第３１Ｏ页Ｊ设单位将会同业主将大爆破的起爆时间、地点、危险 织。同时安全施工始终贯穿于整个定向爆破的管过程，尤其是在爆破 范围人员撤离时间、地点、要求及起爆信号等内容以书面形式通知有 的实施阶段因此在组织定向爆破施工时应注意加强一下几个方面的 关单位、部门、村民和有关人员，并以布告张贴，作到家喻户晓．警戒设 工作： 施必须设在８００ｍ以外，警戒设施采用警示牌、红旗、岗哨、路障、警报 ４．１ 必须在大爆破前成立爆破工程指挥部，统一协调指挥现场的药 器等视觉及音响信号。 室开挖、爆破装药、网路敷设、安全警戒等工作。指挥部下设多个职能 爆后至少经过１５分钟后方可派出检查人员去爆区附近观察．确 组，如技术组、施工组、材料组、安全保卫组、后勤组、科研组、线路抢修 认安全后方可解除爆破警报．并对爆区边坡的安全稳定性以及有害气 组等，，并且落实责任到人。 体是否超标，有无盲炮进行检查。 ４．２安全警戒范围是按爆破设计要求的警戒区域进行实地踏查后确 本次爆破于２００２年１０月２０日成功施爆，爆破方量１６．４万１１１，． 定的，对每个区域警戒点的设立必须慎重考虑，要求相邻警戒点互相 块度满足上坝要求，马鞍点最低高度距坝顶１８ｍ。根据因爆设计原理． 呼应，完全能完成两者之间的警戒工作。 坝轴线向上游平移３ｍ，上游坝坡脚轮廓与爆堆体吻合，下游未超出坝 ４．３安全警戒必须进行演练。 体范围。块石完全满足上、下游坝坡砌石要求。两岸山体垂直于坝轴线 在爆破实施前必须组织所有参与爆破警戒的警务人员、安全组警 产生裂缝并不断位移已在预料之中，坝体施工完毕后对其进行观测呈 戒员以及其他职能组的人员进行演练。学习爆破的有关安全要求，熟 现稳定态势，坝体运行良好。 悉警戒范围，统一各种信号表示含义。到现场进行实地查看，明确各人 的警戒点及范围，观察所负责警戒范围内的注意事项等情况。 ４结束语 作者简介：郭耀文（１９６４ ８一），男，职称为工程师，所学专业为水利水电工程 施工，工作单位为中国水电建设集团十五工程局有限公司，现从事何工作为水 要求高等特点，因此对施工的组织和实施提出了较高的要求．同时由 利水电Ｉ程施工项目管理等工作。 定向爆破由于其装药量大、对周边环境的影响大、爆破施工精度 于装药施工网路联接、堵塞作业的实施都是在很短的是时间内实施． 施工强度很高，而且这几个作业环节是直接影响爆破效果的关键环 节，因此在组织实施时应特别注意加强对装药前和爆破实施过程的组 ［责任编辑：王静］ ４１９
