公路桥梁嵌岩桩基设计概述
大直径嵌岩桩承载机理与设计理论
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目录
一、研究背景
二、荷载传递机理分析 三、理论研究
四、室内实验研究 五、现场原位试验 六、嵌岩桩承载力计算
七、工程应用
八、取得成果
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研究背景 嵌岩桩定义:
一 、 研 究 背 景
嵌岩桩是指桩身一部分或全部埋设于岩石中的桩基础。 与其它桩基相比,嵌岩桩具有明显的优点,逐渐被广泛地 应用到各种重要的建筑、水利、桥梁工程中。
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研究思路
三 、 理 论 研 究
现场测试试桩处岩层的桩侧与桩端阻力
•根据O’Neil 和Hassan(1994)提出的双曲线荷载传 递模型理论对超大直径嵌岩桩进行拟合分析;
( z) ( z) 2.5 B ( z) Em max ( z )
•对超大直径桩实测结果进行验证并结合有限元进 行比对分析。
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二 、 荷 载 传 递 机 理
b) 桩-岩体系的荷载传递分析
“滑移-剪胀机理” 桩岩 界面的粘聚力先发挥作用, 桩岩之间将发生相对滑移。 桩身在孔壁方向发生侧向 剪胀,提高桩岩的侧阻力。
随着外荷载的增加,滑移 机制变为剪切机制,此时 孔径不再膨胀。 在桩岩界面发生剪切破坏 前,桩侧阻力达到峰值; 发生剪切后的桩侧阻力会 有不同程度的降低。
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τ
岩体发挥极限侧阻的相对位移
岩石名 称
δ δ δ
破碎砂质粘 土岩和细砂 岩 4
完整细 砂岩 3
完整石灰岩和 花岗岩 ≤2
δ岩(mm)
相对位移τ-δ曲线
中风化以上的岩层提供的侧阻力要比土层高十几倍,甚至几十倍, 达到极限所需的相对位移却比土体要小的多。 破碎岩体的δ约为粘性土的1/2,完整岩体约为粘性土的1/4。 τ-δ曲线具有如下特征: 1:τ达到极限值所需的相对位移δ小于土层所需的δ; 2:完整基岩中,摩阻力呈脆性破坏,τ由峰值减小到某一 残余强度。
(整理)浅析嵌岩桩设计
嵌岩桩设计一、概述嵌岩桩以其桩端嵌入岩层而得名。
其在我国已广泛应用与建筑、市政、桥梁工程,港口码头工程等工程领域。
由于嵌岩桩的承载现状及设计施工方法的特殊性,近年来备受我国工程界和学术界的高度关注,纷纷立题进行研究。
人们传统的观念和国内外许多教科书及规范(如《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002)都曾把嵌岩桩作为端承桩的典型。
许多国家规范规定当桩端嵌入完整的硬质岩层时,按桩端岩石的承载力计算单桩承载力,而不考虑其桩侧阻力。
然而大量的试验研究工作表明,很多情况下增加嵌岩深度及扩大端承面积无助于而作为建筑工程中广泛采用的为等直径的人工挖孔或钻孔灌注桩以及带扩大头的人工挖孔桩。
三、嵌岩桩受力基本特性国外嵌岩桩的应用与研究开展的比较早。
Reese等于1668年发表了世界上比较早的一根埋设量测元件的嵌岩桩桩顶荷载随深度变化的试验报告,该报告中桩长5.5米,桩径0.76米,长径比L/d=11.7,嵌岩深度hr=4.2d(d为桩径),持力层为岩土页岩,实测结果表明:桩端反力约占总荷载的15 ~25%。
美国自由广场一号楼下的一根L=8.8m,L/d=3.4,嵌岩深度hr=1.65d的嵌岩桩,从成桩至上部结构竣工后持续两年多的观测表明:在不同的荷载水平下,桩顶始终有60%~70%的荷由桩侧承担,国内对嵌岩桩承载性能的研究开始于上个世纪七十年代,在四川某桥梁工地实测的一根桩径0.6m,桩嵌入砂质粉土页岩3米,无覆盖层的荷载传递曲线表明,该桩侧阻在总荷载中所占比例为88%,而桩端阻力仅为12%。
80年代广东洛溪大桥嵌岩桩进入泥质砂岩3.0米,桩长28.5米,桩径1米,实际测得桩端荷载在总荷载中所占比例为11%。
嵌岩桩的承载和变形性状受到许多因素的影响,十分复杂,通过国内外大量试桩资料的分析,可以将嵌岩桩的承载性能的基本特征归纳为如下几个方面:1)在通常情况下,当L/d<20时,Q端/Q总自100%减少到30%;当20<L/d<64时,Q端/Q总一般不超过20%,不少桩在L/d=10~15之间开始起作用。
浅析公路桥梁桩基嵌岩桩的施工
2钢 管桩 的沉桩 收锤 标 准
钢管桩桩尖 如在沉桩过 程中出现卷 边, 将对嵌 岩桩 的基 岩成孔 造成很 大的 困难 , 因此在设计 和施工 时应对钢管桩 的桩尖 高程及沉桩 的收锤标准 给予 高度 的重 视 。 了防止卷边 , 管桩 的沉桩 收锤标准 应采 用贯入 度为主 , 为 钢 高程为 辅 。
应用 技 术
l ■
浅析公路桥梁桩基嵌岩桩 的施工
边 宇 涂 华美
3 10 ) 3 4 0 ( 西省 峡江县 交通局 江
[ 摘 要] 嵌岩 桩具 有 明显的优 势, 在公 路桥 梁工程 中被 广泛 使 用 。但 嵌岩 桩施 工技 术要 求高, 难度 大 。本 文 在介绍 嵌岩 桩优 势 的前提 下, 探讨 了桩 基嵌
检验 , 实际运用 中 由于砼 芯柱进 入钢 管桩尖 内仅 为7 lm 其 顶面离钢 管桩 顶 ~ O, 距离 很大, 如采 用超声波 则须在砼 内填钢管, 且钢管 需伸 出桩顶 外, 工难
5 1 坍 、漏 浆 . L
坍 孔产 生 的主 要原 因有 护筒 埋 设过 浅 、周边 回填 土不 密 实、施 工水 位 过高 、泥浆 比重过 低等 : 浆主 要是 因为孔 壁地层 不 密实, 漏 空隙率 大, 透水 性 强:处理 办法是 可加 大护筒埋 深, 当加大泥 浆 比重 , 适 并于坍 孔 、漏 浆处全 部
既可 成直 孔, 也可 成斜 孔 。依排渣 方 式分又 可 分为 正 、反循环 , 气举 正 、反 循环 , 排, 风 泵吸反 循环等 方法, 依设备 的 固定方式 可分为座 平台式 和座桩 式, 本工程 采用 了座 平 台式的气 带反循 环排 渣方式 工艺进行 成孔 , 优点是 经济 、 其 机身轻 便、不需 要大型 吊船设 备移机 , 而且排渣 效果 较佳等 , 也存 在一些缺 但 点: 斜孔 的最 大斜 率须 不小 于 5: , 杆 不易 与钢 管的 中轴线 对准 等 。如成 l钻 孔 斜率 要求 小于 5: , 一般 国产钻 机均 难 以完成, 1则 需采 用 国外生 产 的钻机 如 德 国产 的 w R H B 、B 2 型号 的钻孔 , IT —6 1 等 成孔 费用将 大 幅度提 高 。因此, 在 设计 嵌岩桩斜 率 时应 考虑 实际施 工时采用 何种 成孔机 械并 应进行 充分 的技 术 经 济 比较 后 才 能 确 定 。
如何设计嵌岩桩
如何设计嵌岩桩安徽省港航勘测设计院作者张万涛摘要本文根据嵌岩桩设计工作中存在的实际问题,将不同规范中关于嵌岩桩的解释及有关公式进行对比、分析,并从单桩竖向受力原理出发配合实例,总结出嵌岩桩设计的一般原则,最后提出相关结论以求抛砖引玉关键词单桩竖向极限承载力标准值岩石饱和单轴抗压强度岩石天然抗压强度中等风化硬质岩软质岩岩石基本质量指标一、问题的提出我们日常在嵌岩桩设计过程中往往由于涉及不同行业标准,各行业标准对嵌岩桩设计要求又各不相同,甚至又互相矛盾,使得对于嵌岩桩的理解缺乏统一认识,同时又由于现场地质环境千差万别,如无现场单桩静载试验或当地经验,-味照搬照套公式往往就会与实际差别很大。
本文从提出问题入手,分析对比各规范公式说明,然后对照《工程岩体分级标准》(GB50218—94)对各规范中有关风化岩的说明进行解释,并举例说明,最后总结出嵌岩桩设计的一般原则。
问题1、以岩石为持力层的基桩是否均要进入中等风化以下;问题2、嵌岩桩何种情况下不计入覆盖层桩侧阻力;问题3、放入基岩的基桩承载力是否均应按嵌岩桩公式计算。
二、各行业标准的分析对比《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)关于嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值,规定由桩周土总侧阻、嵌岩段总侧阻和总端阻三部分组成。
当根据室内试验结果确定单桩竖向极限承载力标准值时,可按下式计算:Q=Q sk+Q rk+Q pk(1)nQ sk=u!2工si q sik li1Q rk=u工s f rc hrQ pk=工p f rc Ap利用该公式计算嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值时应注意以下三个方面的问题。
1、对于桩端持力层为强风化的岩石由于无法通过试验得到f rc因此该公式变为非嵌岩桩计算公式,相应的强风化段可根据岩体的风化程度按砂土、碎石类土取值。
2、对于桩端持力层为中等风化、微风化及新鲜岩石,一般情况下按此公式计算,除非桩的长径比很小,且桩端置于坚硬的岩石上,则略去Q sk项,否则均要记入上覆土层侧阻力。
嵌岩桩的名词解释
嵌岩桩的名词解释嵌岩桩作为施工领域中一种重要的基础工程技术,广泛应用于桥梁、房屋、港口码头等建筑物的基础加固和地下结构的稳固。
它是一种将钢筋混凝土桩嵌入岩石中,以增强地基承载力和稳定性的工程技术。
嵌岩桩的定义:嵌岩桩是指在岩石中嵌入的钢筋混凝土桩,通过施工工艺将桩身嵌入岩石中的固体基础支撑形式。
与传统的钻孔灌注桩相比,嵌岩桩具有更高的抗剪强度和抗拔效果,能有效增加地基承载力,提高工程结构的稳定性与安全性。
嵌岩桩的施工工艺:嵌岩桩的施工过程一般分为钻洞、清洞、灌浆和安装钢筋四个主要步骤。
首先,在岩石表面进行钻孔,将桩身直接嵌入岩石中。
然后,通过清洞、清洁岩屑等操作,确保钢筋混凝土桩能够完全嵌入岩石中并与之密实结合。
接下来,对钻孔进行固结和灌浆,以增加桩身与岩石的摩擦力和抗剪强度。
最后,安装钢筋到预设的位置,将其与岩石牢固连接,形成一个结构完整、稳定的嵌岩桩。
嵌岩桩的特点:1. 抗剪能力强:嵌岩桩能够通过直接嵌入岩石,利用岩石的大地承载能力,提高桩身的抗剪强度,从而增加整体的荷载能力。
2. 抗拔性能好:位于岩石中的嵌岩桩与周围的岩石形成牢固的摩擦力和黏结力,能够有效抵抗外部荷载的拉拔力,提高抗拔能力。
3. 施工速度快:相比于传统的灌注桩施工方法,嵌岩桩的施工过程更为简单,不需要进行孔沉灌注等复杂工艺,因此可以提高施工效率,缩短工期。
4. 经济高效:由于嵌岩桩在施工过程中减少了许多复杂的工艺,大大降低了施工成本。
同时,嵌岩桩的稳固性和承载能力可以提高建筑物的使用寿命,减少日后维修的需求,从而实现经济的高效性。
嵌岩桩的应用领域:嵌岩桩在各种地质条件下均可应用,特别适用于山区、岩石构成较为坚固的地区。
其主要应用领域包括桥梁、特大型机电设备基础、高层建筑、港口码头等。
由于嵌岩桩具有良好的抗震和抗风能力,因此在地震频繁地区也得到了广泛应用。
总结:嵌岩桩作为一种基础加固技术,广泛应用于重要工程建设中。
其通过将桩身嵌入岩石中,充分利用岩石的强固性和承载力,提高桩身的抗剪和抗拔能力,为建筑物提供稳定的基础支撑。
基于嵌岩桩基础的勘察设计与应用
基于嵌岩桩基础的勘察设计与应用本文只要针对嵌岩桩在我国高速公路中的大量运用,简要叙述了嵌岩桩在工程勘察、设计和施工各个阶段的理论依据,并提出问题的解决办法,以指导实践。
标签嵌岩桩;承载力;冲击钻孔在高速公路工程建设中,桩基础已经成为桥梁等构造物的主要基础形式。
而又因钻孔灌注桩其桩径桩长选择灵活、适应性广、抗震性能好等优点被更为广泛的使用。
钻孔灌注桩根据受力情况的不同又可分为摩擦桩和嵌岩桩。
当地下岩层埋置较深,无法使用扩大基础时,钻孔灌注桩穿过岩层以上较松软的覆盖土层,桩底支承在岩层或硬土层等实际非压缩性土层时,基本依靠桩底土层抵抗力支承垂直荷载,这种桩因其沉降微小,垂直荷载基本由桩底基岩承担,这种桩即我们通常所说的嵌岩灌注桩。
由于基岩强度高,能够提供很强的承载力,桩基沉降在成桩过程中基本完成,能够大量用在天然浅基础不能满足桥梁对地基强度、变形和稳定性方面的要求时,被广泛应用在山区高速公路桥梁设计中。
在以前的工程设计中,对于嵌岩桩的受力认识往往存在一定的误区,认为嵌岩桩即端承桩,完全不考虑桩周土体的摩阻力,这将无谓增加桩基长度,造成不必要的浪费。
实际研究表明,桩身受力是自上而下的,当桩顶受到桥墩传递来的竖向荷载作用时,桩身本身会产生一定的弹性压缩变形,相邻桩周土体发生或即将发生相对位移,产生桩侧摩阻力,随着桩顶荷载加大,竖向荷载继续往下传递,直至桩尖,当桩侧摩阻力增大至最大值时,桩端阻力逐步产生并增大直至最大值。
在现行的新版《公路桥涵地基与基础设计规范》中所给出的嵌岩桩单桩轴向受压容许承载力考虑了桩侧土层、嵌岩段摩阻力的计算,计算公式为:= +u。
其中,[R]为单桩轴向受压容许承载力,KN; c1,c2 分别为根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而确定的系数; Ap 为桩底截面积,对于扩底桩取扩底面积,m2; frk为桩端岩石饱和单轴抗压标准强度,Kpa ; hi 为桩嵌入各岩层部分的厚度,不包括全风化和强风化岩石,m ; u 为各岩层和土层部分的横截面周长,m; ζs 为覆盖土层的侧阻力发挥系数,根据桩端岩石饱和单轴抗压强度确定,当2 Mpa≤frk <15 Mpa 时,ζs = 0.8,当15 Mpa≤frk <30 Mpa 时,ζs = 0.5,当frk >30 Mpa 时,ζs = 0.2; li 为各土层的厚度; qik为桩侧第I 层土的侧摩阻力标准值,采用单桩摩阻力试验值,kPa; n 为土层的层数,强风化和全风化岩石按土层考虑。
嵌岩桩设计浅谈
2 T 0 0 . - 0 ) B 10 252 5铁 路 桥 涵 地 基 和 基 础 设 计 规 范 对 嵌 岩 桩 0
计算 的规定 : 支承在基 岩上或嵌 入基岩 内 的钻 ( ) 桩 、 柱 的 挖 孔 管
P , 随着 国家 土木工程 建设 的发展 , 岩桩 以其 独特 的优势越来 单 桩 轴 向 受压 承 载 力 容 许值 [ ] 可 按 下 式 计 算 : 嵌 [ ]= CA+C U ) P R( 。 h。 其 中 ,P] [ 为桩及管柱 的容许 承载力 ,N; k R为岩 石单轴抗 压 的重 视 。从 许 多 文 献 资 料 可 以看 出 , 内 外 的专 家 和 学 者 对 嵌 岩 国
第3 7卷 第 6期
20 I 1年 2月
山 西 建 筑
SHANXI ARCH I TECTURE
V011 e. 01
・71 ・
文 章 编 号 :0 9 6 2 (0 1 0 —0 10 10 — 8 5 2 1 )6 0 7 —2
见 ) 重 要 课 题 , 然 近 年 来 该 课 题 已 取 得 了 较 大 进 展 , 成 果 也 被 许 岩 石 层 破 碎程 度 和 清底 情 况 决定 ( 表 1 。 虽 其
多新规范采用 , 但嵌岩桩作为新概念 , 在理论上仍需完善 、 补充 。
表 1 系数 C , 2 1C
岩石层及清底情况
嵌 岩 桩 设 计 浅 谈
李 洲
摘 要 : 对 现 行 公 路 和 铁 路 桥 梁 地 基 与 基 础 设 计 规 范 中 关 于桩 基 承 载 力 问题 , 嵌 岩 桩 的理 论 特 性 及 设 计 做 了 一 些探 针 对
讨。 以期 减 少嵌 岩 桩 嵌 入 岩 层 深度 , 工程 建设 节 约投 资 、 短 工期 有 着 重要 意 义 。 对 缩 关键词 : 岩桩 , 载力 , 阻力 嵌 承 摩
浅析公路桥梁桩基设计要点
浅析公路桥梁桩基设计要点摘要:桩基础是桥梁的两种重要基础类型之一,在桥梁的设计计算与施工中起着举足轻重的作用,万丈高楼平地起,只有基础稳固,才能构造经久耐用、安全稳固的上部构造。
因此如何设计选择合理的桩基础,对保证安全,节约投资,降低造价有着巨大的作用。
这里主要介绍如何正确的区分桩基础中的端承桩与嵌岩桩;在实验结论的基础上正确的计算桩基承载力;怎样准确确定嵌岩深度及桩端持力层厚度;还有怎样合理的布置桩基配筋。
关键词:公路桥梁;桩基设计;要点引言在高速公路桥梁下部结构基础形式当中,桩基础是最常用的形式之一。
桩基础以其稳定性好、承载力高、节省材料、适用性强,是桥梁设计的主要选择形式,它的受理机理是:通过作用于桩端的地层阻力和桩周土层的摩阻力来支承轴向荷载,依靠桩侧土层的侧向阻力支承水平荷载。
在桥梁下部结构设计中,选择何种形式的桩基础,对桥体结构安全、安全便于施工、节约投资从而降低造价有着巨大的作用。
1.桥梁工程中桩基础的具体功能第一,提高桥梁建设的经济效益。
主要针对地下水位高或采用水下施工模式的情况。
一般情况下,地基首先用桩基础处理。
二是利用桩基刚度大的特点,降低上部结构的沉降程度,控制上部结构的变形,确保上部结构满足设计要求。
三是承载和传递上层建筑的荷载。
通过桩基础与周围介质之间的受力,将桩基上层建筑荷载组传递给周围的土或地基,从而降低地层压力,实现对上部结构的支护作用。
确保整个桥梁结构的安全稳定。
第四,由于其优良的拉拔性能和侧向刚度,能有效地减小水平力和扭矩对桥梁结构的影响,防止建筑物不确定的引线水平超载。
此外,桩的存在也有助于提高桥梁结构的抗震能力,是桥梁建筑的重要安全保障设施。
第五,减少地基液化的负面影响。
地基发生液化后,在重力和荷载作用下,桩和上部结构整体下沉,桩通过液化土稳定地层,避免液化土对上部结构的破坏。
2.科学计算桩基承载力桩基承载力的计算是桥梁设计的重要内容。
关于承载力的计算公司,《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85)给出了明确的规定:支承在基岩上或嵌入基岩内的钻(挖)桩,其单桩轴向受压容许承载力[P],可按下式计算:[P]=(c1A+c2uh)RaRa——天然湿度的岩石单轴极限抗压强度h——桩嵌入基岩深度,不包括风化层U——桩嵌入基岩部分的横截面周长,按设计直径计算A——桩底截面面积c1、e2——根据清孔情况、岩石破碎程度等因素确定的系数公式表明:嵌岩桩的单桩轴向受压容许承载力[P],仅取决于桩底处岩石的强度和嵌入基岩的深度,以及清孔情况、岩石破碎程度等因素。
公路桥梁桩基嵌岩桩施工技术的应用研究
公路桥梁桩基嵌岩桩施工技术的应用研究摘要:嵌岩桩属钻孔灌注桩的范畴,即桩的下部有一段长度浇筑在质地较为坚硬的岩层当中。
桩的下端嵌入风化基岩内,可使竖向位移大幅度减小,保证桩身的稳定性。
为使嵌岩桩的作用在公路桥梁工程项目中的作用得以充分发挥,作业人员应掌握相关的施工技术要点,并加以合理运用。
本文对公路桥梁桩基嵌岩桩施工技术的应用展开分析。
关键词:公路桥梁;桩基嵌岩桩;桥梁施工;以某公路工程中的T梁桥为例,从护筒埋设、桩孔钻设、孔底沉渣清理、钢筋笼制安方面对混凝土灌注对该桥梁桩基嵌岩桩施工技术的应用进行分析论述,供同类工程参考,旨在提升嵌岩桩的成桩质量。
1 工程概况某公路工程中有一座T梁桥,全长212.5m,共计80片T梁。
桥梁所在地为丘陵地貌,沟谷发育、山坡陡峻,山体走向以北东为主,其上的植被较为发育,基本上都是乔灌木。
根据水文地质条件,该桥的基础设计为嵌岩桩,桩基底部为中风化砂质页岩,共38根桩基,桩径从1 200~1800mm不等。
为确保成桩质量,经研究后决定采用冲击钻孔工艺。
2 公路桥梁桩基嵌岩桩施工技术的应用2.1 护筒埋设(1)本工程中使用的护筒是在现场用薄钢板制作加工而成,护筒的高度在2.0m以上,为使护筒具备足够的刚度,避免在埋设及后续施工的过程中发生变形,制作护筒时,分别在其上、中、下三个部位焊接加劲肋。
(2)护筒制作好以后,便可挖坑埋设,护筒底部与周围利用黏土填塞,并分层夯实,护筒顶部要比地面略高,防止地表水流入。
按照设计要求对护筒的埋设深度合理确定,当遇到特殊的地层时,可适当加深,确保钻孔顺利完成。
(3)埋设护筒前,按照确定的桩位,桩孔的纵横方向上引测出护桩,护筒的中心与桩中心重合,平面误差控制在2.0cm以内。
2.2 桩孔钻设2.2.1 钻机就位按照选用的钻机底盘尺寸,并结合护桩,在现场的钻孔位置处,定出钻机的准确位置。
随后借助起重设备完成钻机轨道的安装,复测钻机底盘位置,确认无误后,便可使钻机就位,经过微调处理后锁定即可。
端承桩基础嵌岩深度设计分析
图 2 桩基平面测点布置图
2018 年 第 5 期 北 方 交 通
文章编号: 1673 - 6052(2018)05 - 0039 - 03 DOI:10. 15996 / j. cnki. bfjt. 2018. 05. 010
— 39 —
桩ꎻ当桩的入土深度 h≤2. 5 / a 时ꎬ说明岩层以上的
土体很薄ꎬ基岩埋深很浅ꎬ此时所有的水平荷载全部
靠嵌岩深度提供ꎬ受力模式为刚性桩ꎮ
本桥桩基中 桩 的 变 形 系 数
a
0. 2
=
mb1 EI
= 0.
45ꎬ
2. 5 / a = 5. 6mꎬ本桥地质揭示基岩面以上卵石层不
足 3mꎬ可判定桥墩桩基础按照刚性确定嵌岩深度ꎮ
依据«公路桥涵地基与基础设计规范» 中 5. 3. 5 详
细对桥墩桩基嵌岩深度进行计算:
(1) 温度力:H1 = ραΔtL = 3LE3IαΔtL
(2) 收缩徐变力:H2 = ραΔtL = 3LE3IαΔtL
(3)单柱制动力:H3 = P
3 2
× 0. 78 ( P 为一列重
车的 10% ꎬ 200kN)
图 3 试验桩基础施工完成
采用有限元数值分析方法ꎬ分析嵌岩桩在上述 荷载工况下的理论受力性能和变形能力ꎬ基于桩系 梁 1200kN 荷载和柱系梁 300kN 荷载的加载模拟ꎬ 相关结果如下:
嵌岩桩施工平台方案
嵌岩桩施工平台方案1. 引言嵌岩桩施工是一种常见的地基处理方法,其主要目的是将桩体深埋在地层中以增加地基的承载能力和稳定性。
在嵌岩桩施工过程中,一个重要的环节是搭建施工平台,以提供施工作业的便利性和安全性。
本文将介绍针对嵌岩桩施工的平台方案。
2. 施工平台设计2.1 平台尺寸和结构为了确保施工平台能够承载施工过程中的荷载,平台的尺寸和结构应合理设计。
通常情况下,平台的长宽比应在1:2到1:4之间,以提供足够的作业空间。
平台的结构可以由钢梁和钢板组成,以提供足够的强度和稳定性。
2.2 平台高度和支撑系统平台的高度应根据施工作业的需要和地质条件进行调整。
通常,平台应距离地面0.5米至1.2米的高度,以便施工人员进行作业和设备操作。
平台的支撑系统可以采用钢管支撑和撑杆等结构,以确保平台的稳定性。
3. 施工平台搭建步骤3.1 地面准备工作在搭建施工平台之前,需要对工地进行地面准备工作。
首先,清理工地上的杂物和障碍物,确保施工区域的平整度。
然后,根据施工平台的尺寸要求,进行标线和测量工作,确定平台的位置和大小。
3.2 平台搭建平台的搭建可以分为几个步骤。
首先,在标线的基础上按照设计尺寸和结构要求组装钢梁和钢板。
然后,将组装好的部件运输到工地,并依次安装。
在安装过程中,应注意保证平台的水平度和稳定性。
最后,对平台进行检查和调整,确保平台的质量和安全性。
3.3 支撑系统搭建支撑系统是平台的重要组成部分,应根据设计要求进行搭建。
首先,确定支撑系统的类型和规格,如钢管支撑和撑杆等。
然后,按照设计要求进行支撑系统的设置和固定。
4. 安全措施施工平台上的安全措施非常重要,以确保施工作业的安全性。
以下是一些常见的安全措施:•在平台的四周设置栏杆,以防止人员误入平台边缘区域。
•在平台的入口设置安全门和防护网,以控制进出平台的人流。
•在平台上设置防滑措施,如防滑垫和防滑涂料,以防止人员滑倒。
•在平台周围设置警示标志,以提醒人员注意安全。
公路桥梁桩基基础设计
公路桥梁桩基基础设计公路桥梁是连接两岸的重要交通工具,其安全性和可靠性对于行车人员的出行安全至关重要。
而桩基础则是公路桥梁建造中不可或缺的一个结构要素,在桥梁工程的设计、施工和维护中起着重要的作用。
本文将介绍公路桥梁桩基基础设计。
一、桩基础定义与类型桩基础是指桩与地基之间通过转移荷载的方式将荷载传递到地基的基础形式,常用于复杂地质条件下的土层、软土或岩层地基中。
桩基础按照桩的材质、施工方式和荷载方式分类,可分为钢筋混凝土桩、沉积物桩、扩足桩、钢管桩、预制桩和灌注桩等多种类型。
二、桩基础设计(一)桩的数量与位置桩基础设计中首先要确定桩的数量和位置。
一般情况下,桩的数量与桩顶载荷成反比例关系,而桩的位置应该在地基承载力较高的区域,可以根据地质勘探数据来进行选定。
(二)桩的直径根据设计的载荷和地基条件的差异,桩的直径也会有所不同。
在确定桩的直径时,要考虑桩的受力状态。
斜桩和水平桩的受力状态不同,因此在斜坡上应该选择更大的桩直径以增强桥梁的稳定性。
(三)桩的长度桩的长度是打桩过程中的一个重要因素,长度取决于桩顶荷载分布的大小以及地下土的承载能力。
桩的长度越长,其对地基的贡献越大,但是会增加施工难度和成本,因此在确定桩的长度时,要考虑桩的强度、土壤基础和施工条件等因素。
(四)钢筋混凝土桩钢筋混凝土桩是一种较为常见的桩基础类型,其具有强度高、稳定性好、耐久性强等特点。
在钢筋混凝土桩的设计中,需要考虑桩的直径、长度和钢筋等因素。
(五)沉积物桩沉积物桩是一种通过挖掘沉积物并在其中灌入水泥,形成混凝土桩的基础类型。
沉积物桩具有固定性好、不易受深浅层土壤影响等优点。
在沉积物桩的设计中,需要考虑桩的直径、长度以及灌孔率等因素。
(六)钢管桩钢管桩是一种长钢管通过挖掘和打桩的方式插入地基之中,其具有开挖面积小、装配方便等优点。
在钢管桩的设计中,需要考虑桩的长度、直径以及钢管的质量等因素。
三、桩基础施工(一)承台的制作承台是桥梁上桩基础的搭接部位,旨在将荷载传递到桩基础上。
公路桥梁工程中桩基设计
0102桩基设计的概念桩基设计的重要性合理的桩基设计能够有效地减少桥梁的沉降、位移和扭曲,提高桥梁的稳定性。
桩基设计的基本原则01020304现场勘查与调查设计方案的制定根据现场勘查结果,制定桩基设计方案确定桩基的布局和深度根据设计方案,绘制桩基施工图标注施工要求和技术参数提供施工队伍使用的图纸和说明文件桩基施工图的绘制桩基承载力是桩基设计的重要指标,需考虑多种因素,包括桩身材料强度、桩周土体承载力、桩的长径比、施工工艺等。
根据不同的计算方法和规范,可得出不同的承载力值。
总结词在计算桩基承载力时,需要考虑桩身材料强度,如混凝土抗压强度、钢筋抗拉强度等。
同时,还需考虑桩周土体的物理性质、力学性质和应力状态等因素。
根据土的分类和性质,可以采用不同的计算方法和公式进行计算。
此外,施工工艺也会对桩基承载力产生影响,包括成桩方式、桩长、桩径等。
在实际工程中,还需结合现场试验和工程经验对计算结果进行修正和验证。
详细描述桩基承载力的计算总结词桩基沉降是反映桩基稳定性的重要指标之一。
在计算桩基沉降时,需要考虑桩端土体沉降、桩身压缩变形以及土体蠕变等因素。
根据不同的计算方法和规范,可得出不同的沉降值。
要点一要点二详细描述在计算桩基沉降时,首先需要考虑桩端土体的沉降。
这需要考虑土体的压缩变形和蠕变特性,以及土体应力状态等因素。
同时,还需考虑桩身材料的压缩变形以及桩与土之间的相互作用力。
根据不同的计算方法和规范,可得出不同的沉降值。
在实际工程中,还需结合现场试验和工程经验对计算结果进行修正和验证。
桩基沉降的计算总结词桩基抗拔力是桩基设计的重要指标之一,需考虑多种因素,包括桩身材料强度、土的重度、地下水位等。
根据不同的计算方法和规范,可得出不同的抗拔力值。
详细描述在计算桩基抗拔力时,需要考虑桩身材料强度,如混凝土抗压强度、钢筋抗拉强度等。
同时,还需考虑土的重度、地下水位等因素。
根据土的分类和性质,可以采用不同的计算方法和公式进行计算。
刍议公路桥梁中桩基嵌岩施工技术
刍议公路桥梁中桩基嵌岩施工技术摘要:随着我国公路桥梁的快速发展,嵌岩桩施工技术在公路桥梁工程中已得到广泛应用。
但嵌岩桩施工技术还需做进一步的改善。
本文笔者结合自身工作经验,分析了桩基嵌岩施工技术,并提出相应的施工对策。
关键词:嵌岩桩;施工技术;质量检验;事故处理一、嵌岩桩的荷载传递特点根据80年代以来嵌岩桩的荷载传递性状的原位测试成果分析,桩的承载力由桩侧摩阻力与桩端阻力组成。
桩侧摩阻力与桩端阻力的发挥需要一定的桩土相对位移。
嵌岩桩开始受荷时,桩身上部的混凝土受到压缩,桩土界面产生相对位移,激发桩身上部桩周土层的桩侧摩阻力,随着桩顶荷载的逐渐增大,桩身轴力从上往下传递,桩身混凝土也自上而下产生压缩变形,从而激发桩周土阻力自上而下逐渐发挥(一般粘性土充分发挥桩侧阻力所需的最大桩土相对位移约1~8mm,无粘性土充分发挥桩侧阻力所需的最大桩土相对位移约5~12mm,岩石充分发挥桩侧阻力所需的最大桩岩相对位移约1~4mm),直到桩身轴力传递到桩端。
桩侧摩阻力正常发挥后,再增大桩顶荷载就会产生桩端位移,从而激发桩端阻力。
桩侧摩阻力及桩端阻力的发挥不是同步进行的,因桩侧摩阻力充分发挥所需的桩土相对位移较小,因此,在桩达到极限承载力之前,大部分桩侧土层侧阻力均能得到较充分地发挥,但受桩底沉渣等影响,桩端阻力充分发挥所需的桩端位移相对较大,因而在桩达到正常使用状态下的极限承载力时,桩端位移量一般尚不足以充分调动桩端阻力的发挥。
二、桩基嵌岩桩设计策略1.嵌岩桩嵌岩长度的确定嵌岩桩嵌岩长度除了须满足弹性长桩的长度要求外,还须在验算嵌岩桩的承载力或静载试桩确定承载力的基础上进行确定。
中华人民共和国行业标准《港口工程嵌岩桩设计与施工规程》JTJ285—2000要求对嵌岩桩的轴向抗压和抗拔承载力、水平力作用下的最小嵌岩长度以及嵌层部分钢筋砼结构的强度进行核算。
本工程除了进行上述核算内容外,根据BS8081:1989的要求,还需核算岩石的抗拔能力是否满足要求,计算岩石剪切面以上桩重、土重及岩石的抗剪切力之和是否满足桩基的抗拔承载能力要求,即G1+G2+2τcosα≥kR,其中G1为桩身的浮重;G2为桩周土体的浮重;τ为岩石的抗剪切强度;α为岩石的假想剪切破裂角;k为安全系数,取1.5;R为桩基的拔桩力标准值。
公路桥梁嵌岩桩基设计概述
公路桥梁嵌岩桩基设计概述摘要:随着社会的发展与进步,重视公路桥梁嵌岩桩基设计对于现实生活中具有重要的意义。
本文主要介绍公路桥梁嵌岩桩基设计的有关内容。
关键词公路桥梁;嵌岩桩;桩基;计算;设计;引言在公路桥梁的正常运行时,公路桥梁上部结构的荷载一般都较大,所以要求设计嵌岩桩基应具有较高的性能,所以承载能力高、质量稳定的钻孔灌注桩是绝大多数桥梁工程首选的基础形式。
设计的桥梁桩基是否适当,对工程质量、造价、工期及使用都有很大的影响。
一、嵌岩桩的定义又称嵌岩墩。
桩的下段有一定长度浇筑于岩体中的钻孔灌注桩。
桩端嵌入岩体中的桩称为嵌岩桩。
不论岩体的风化程度如何只要桩端嵌入岩体中均可称为嵌岩桩,嵌入不同特性的岩体中的嵌岩桩其特性的差异是由岩体特性的差异所引起的。
岩石为颗粒间连接牢固、呈整体或具有节理裂隙的岩体。
岩石的风化程度分为未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化5个等级。
国外认为:只要桩端嵌入岩体中,不论岩体的风化程度如何、坚硬性如何,都称为嵌岩桩。
桩端支承于中等风化程度以上岩层的桩就可称其为嵌岩桩,不包括嵌入全风化、强风化岩情况。
嵌岩桩作业,身底端有一定长度嵌入基岩体的一种基础桩类型。
其目的是使桩身与基岩结为一体,以提高桩的稳固性与承载能力。
嵌岩桩一般要求穿过土层和风化层嵌入到微风化或完整基岩中1 5~2倍。
嵌岩桩岩段钻孔通常用大直径组合式牙轮钻头或滚刀钻头施工,亦可用大直径空气潜空锤或组合式潜孔锤施工。
二、嵌岩桩基的单桩承载能力的计算桩基承载力的计算是桥梁设计的重要部分。
《公路桥涵基础与地基设计规范》(JT G D63—2007)中明确的规定:支承在嵌入基岩内或基岩上的挖(钻)桩,其单桩轴向的受压容许承载力lRa],可按如的下式计算:Ra表示单桩轴向受压承载力容许值;C、C2i表示根据岩石破碎程度、清孔情况等因素确定的系数;Ap表示桩底截面面积;s表示覆盖层土的侧阻力发挥系数:hj表示桩嵌入基岩深度;q表示桩侧第i层土的侧阻力标准值;Li表示各土层的厚度;u表示桩嵌入基岩部分的横截面周长,按照设计的直径计算:C表示单轴抗压强度和桩端岩石饱标准值;上述公式表明:Ra只跟嵌入基岩的深度和桩底处岩石的强度,以及岩石破碎程度、清孔情况等因素有关。
嵌岩桩设计浅谈
文章编号:1009-6825(2011)06-0071-02嵌岩桩设计浅谈李 洲摘 要:针对现行公路和铁路桥梁地基与基础设计规范中关于桩基承载力问题,对嵌岩桩的理论特性及设计做了一些探讨,以期减少嵌岩桩嵌入岩层深度,对工程建设节约投资、缩短工期有着重要意义。
关键词:嵌岩桩,承载力,摩阻力中图分类号:TU 473文献标识码:A 1 概述基桩穿过覆盖层,桩底嵌入基岩中,单桩承载力基本依靠桩底岩层承载的桩基础称为嵌岩桩。
随着国家土木工程建设的发展,嵌岩桩以其独特的优势越来越多的被应用,有关嵌岩桩的理论也越来越受到理论界和工程界的重视。
从许多文献资料可以看出,国内外的专家和学者对嵌岩桩的研究越来越深入,许多观点逐渐被推翻,但是有许多地方还不成熟。
嵌岩桩竖向承载力的研究是建筑物桩基技术中的一项重要课题,虽然近年来该课题已取得了较大进展,其成果也被许多新规范采用,但嵌岩桩作为新概念,在理论上仍需完善、补充。
2 现行公路铁路规范对嵌岩桩计算的规定1)JTG D 63-2007公路桥涵地基与基础设计规范对嵌岩桩计算的规定:支承在基岩上或嵌入基岩内的钻(挖)孔桩、沉桩的单桩轴向受压承载力容许值[R a ],可按下式计算:[R a ]=c 1A p f rk +uEmi=1c 2i h i f rk i +12F su Eni=1l i q ik 。
其中,[R a ]为单桩轴向受压承载力容许值,kN,桩身自重与置换土重(当自重计入浮力时,置换土重也计入浮力)的差值作为荷载考虑;c 1为根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的端阻发挥系数;A p 为桩端截面面积,对于扩底桩,取扩底截面面积,m 2;f rk 为端桩岩石饱和单轴抗压强度标准值,kPa ,黏土质岩取天然湿度单轴抗压强度标准值,当f r k <2M Pa 时按照摩擦桩计算(为f r k i 第i 层的f rk 值);c 2i 为根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的第i 层岩层的侧阻发挥系数;u 为土层或各岩层部分的桩身周长,m;h i 为桩嵌入各层部分的厚度,m,不包括强风化层和全风化层;m 为岩层的层数,不包括强风化层和全风化层;F s 为覆盖层土的侧阻力发挥系数,根据桩端f rk 确定:当2M Pa [f rk <15M Pa 时,F s =0.8,当15M P a [f rk <30M P a 时,F s =0.5,当f r k >30M Pa 时,F s =0.2;l i 为各土层的厚度,m;q ik 为桩侧第i 层土的侧阻力标准值,kPa ,宜采用单桩摩阻力试验值;n 为土层的层数,强风化和全风化岩层按土层考虑。
浅析嵌岩桩设计
嵌岩桩设计一、概述嵌岩桩以其桩端嵌入岩层而得名。
其在我国已广泛应用与建筑、市政、桥梁工程,港口码头工程等工程领域。
由于嵌岩桩的承载现状及设计施工方法的特殊性,近年来备受我国工程界和学术界的高度关注,纷纷立题进行研究。
人们传统的观念和国内外许多教科书及规范(如《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002)都曾把嵌岩桩作为端承桩的典型。
许多国家规范规定当桩端嵌入完整的硬质岩层时,按桩端岩石的承载力计算单桩承载力,而不考虑其桩侧阻力。
然而大量的试验研究工作表明,很多情况下增加嵌岩深度及扩大端承面积无助于而作为建筑工程中广泛采用的为等直径的人工挖孔或钻孔灌注桩以及带扩大头的人工挖孔桩。
三、嵌岩桩受力基本特性国外嵌岩桩的应用与研究开展的比较早。
Reese等于1668年发表了世界上比较早的一根埋设量测元件的嵌岩桩桩顶荷载随深度变化的试验报告,该报告中桩长5.5米,桩径0.76米,长径比L/d=11.7,嵌岩深度hr=4.2d(d为桩径),持力层为岩土页岩,实测结果表明:桩端反力约占总荷载的15 ~25%。
美国自由广场一号楼下的一根L=8.8m,L/d=3.4,嵌岩深度hr=1.65d的嵌岩桩,从成桩至上部结构竣工后持续两年多的观测表明:在不同的荷载水平下,桩顶始终有60%~70%的荷由桩侧承担,国内对嵌岩桩承载性能的研究开始于上个世纪七十年代,在四川某桥梁工地实测的一根桩径0.6m,桩嵌入砂质粉土页岩3米,无覆盖层的荷载传递曲线表明,该桩侧阻在总荷载中所占比例为88%,而桩端阻力仅为12%。
80年代广东洛溪大桥嵌岩桩进入泥质砂岩3.0米,桩长28.5米,桩径1米,实际测得桩端荷载在总荷载中所占比例为11%。
嵌岩桩的承载和变形性状受到许多因素的影响,十分复杂,通过国内外大量试桩资料的分析,可以将嵌岩桩的承载性能的基本特征归纳为如下几个方面:1)在通常情况下,当L/d<20时,Q端/Q总自100%减少到30%;当20<L/d<64时,Q端/Q总一般不超过20%,不少桩在L/d=10~15之间开始起作用。
新立堡大桥嵌岩桩简介
新立堡大桥嵌岩桩简介发表时间:2015-09-11T13:32:38.657Z 来源:《工程建设标准化》2015年5月总第198期供稿作者:王培杰1[导读] 沈阳市市政工程设计研究院向北通过接线路与新立堡街及沈水东路相接,向南通过接线路与浑南东路相接,连接沈河区与浑南新区。
王培杰1(沈阳市市政工程设计研究院,辽宁,沈阳,110015)【摘要】本文通过对新立堡大桥嵌岩桩的设计,分析了在不同地质状况下嵌岩桩设计所采用的计算模式,通过选择合理的计算模式进行设计以达到对结构安全度和工程投资控制最优化。
【关键词】大跨径变截面连续梁;嵌岩桩;设计一、工程概述位于沈阳市市区东南部,介于长青桥与东三环之间,跨越浑河。
向北通过接线路与新立堡街及沈水东路相接,向南通过接线路与浑南东路相接,连接沈河区与浑南新区。
桥位附近滩地范围内以苗圃为主,既有建筑较少,桥位处现状浑河主河道宽度600m。
新立堡大桥桥梁总长1337.75 米,由主桥、引桥、引道三部分组成,桥梁宽度为40m,引道宽度为41m。
主桥横断面布置为: 5 m(人非混行道)+30 m(机动车双向八车道)+5 m(人非混行道)=40m。
主桥桥型为变截面五跨预应力混凝土连续箱梁桥,跨径布置为47+80+116+80+47=370m ;北引桥长210m,为两联3×35m 等截面预应力混凝土连续箱梁;南引桥长210m,为两联3×35m等截面预应力混凝土连续箱梁。
根据地面地质调查、钻孔揭露并结合区域地质资料,按地层时代、成因、岩性结构及其工程特性,将新立堡大桥桥区土岩体划分为第四系冲积地层及其下的第三系泥砾基岩层两大类。
由上至下依次为:第四系冲积层:①杂填土、②中砂、③砾砂、④圆砾、⑤砾砂、⑥圆砾、⑦粗砂、⑦-1 砾砂、⑦-2粗砂;第三系泥砾基岩层:⑧-1 圆砾、⑧-2粗砂、⑨强风化花岗岩、⑩中风化花岗岩。
二、嵌岩桩设计过程嵌岩桩的设计方法在某种意义上可说是计算公式,根据现行的相关规范,嵌岩桩单桩承载力计算公式主要有2种。
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公路桥梁嵌岩桩基设计概述
摘要:随着社会的发展与进步,重视公路桥梁嵌岩桩基设计对于现实生活中具有重要的意义。
本文主要介绍公路桥梁嵌岩桩基设计的有关内容。
关键词公路桥梁;嵌岩桩;桩基;计算;设计;
引言
在公路桥梁的正常运行时,公路桥梁上部结构的荷载一般都较大,所以要求设计嵌岩桩基应具有较高的性能,所以承载能力高、质量稳定的钻孔灌注桩是绝大多数桥梁工程首选的基础形式。
设计的桥梁桩基是否适当,对工程质量、造价、工期及使用都有很大的影响。
一、嵌岩桩的定义
又称嵌岩墩。
桩的下段有一定长度浇筑于岩体中的钻孔灌注桩。
桩端嵌入岩体中的桩称为嵌岩桩。
不论岩体的风化程度如何只要桩端嵌入岩体中均可称为嵌岩桩,嵌入不同特性的岩体中的嵌岩桩其特性的差异是由岩体特性的差异所引起的。
岩石为颗粒间连接牢固、呈整体或具有节理裂隙的岩体。
岩石的风化程度分为未风化、微风化、中等风化、强风化、全风化5个等级。
国外认为:只要桩端嵌入岩体中,不论岩体的风化程度如何、坚硬性如何,都称为嵌岩桩。
桩端支承于中等风化程度以上岩层的桩就可称其为嵌岩桩,不包括嵌入全风化、强风化岩情况。
嵌岩桩作业,身底端有一定长度嵌入基岩体的一种基础桩类型。
其目的是使桩身与基岩结为一体,以提高桩的稳固性与承载能力。
嵌岩桩一般要求穿过土层和风化层嵌入到微风化或完整基岩中1 5~2倍。
嵌岩桩岩段钻孔通常用大直径组合式牙轮钻头或滚刀钻头施工,亦可用大直径空气潜空锤或组合式潜孔锤施工。
二、嵌岩桩基的单桩承载能力的计算
桩基承载力的计算是桥梁设计的重要部分。
《公路桥涵基础与地基设计规范》(JT G D63—2007)中明确的规定:支承在嵌入基岩内或基岩上的挖(钻)桩,其单桩轴向的受压容许承载力lRa],可按如的下式计算:
Ra表示单桩轴向受压承载力容许值;C、C2i表示根据岩石破碎程度、清孔情况等因素确定的系数;Ap表示桩底截面面积;s表示覆盖层土的侧阻力发挥系数:hj表示桩嵌入基岩深度;q表示桩侧第i层土的侧阻力标准值;Li表示各土层的厚度;u表示桩嵌入基岩部分的横截面周长,按照设计的直径计算:C表示单轴抗压强度和桩端岩石饱标准值;
上述公式表明:Ra只跟嵌入基岩的深度和桩底处岩石的强度,以及岩石破碎程度、清孔情况等因素有关。
依据规范所描述,通常大家会认为只要是嵌岩桩跟端承桩是一样的,也适用于这个公式。
而实际上不是,只有在嵌岩桩的清孔为绝对干净,桩底只有支撑作用,桩底强度很高且岩石完整时,桩几乎没有竖向位移,桩基才能算是端承桩,公式也才能使用。
在实际的工程中,只有在土层侧阻力所占的比例较小,当桩基长径比不大时,桩基大致表现出端承桩的特征,公式才可以使用。
公式中所提到的“h”是指“桩嵌入基岩的深度,但不包括风化层”。
一般都认为是桩必须嵌入新鲜基岩,而不管其上面风化岩层的强度怎么样。
因为有的强风化硬质岩层(如花岗岩),它们的极限强度则会大于极软岩新鲜岩的强度。
这说明一般硬质岩的强风化层或微弱风化层的强度都相对较高,如不考虑这些层次的嵌岩深度,只是一味的要求嵌入新鲜基岩是不行的。
根据这个原则,如果风化层很厚,桩基嵌岩则会很深。
所以在设计上,这会致使计算的承载力Ra远小于实际的极限承载能力Ra;在工程施工上,这会增大工程量,延长工期。
工程试验表面,当岩面比较平整时,桩的嵌岩深度h>2d时,桩侧嵌固力约占总荷载5O%以上。
承载力会随着嵌固深度增加而增大,但嵌固的深度h>3d时,承载力增长比较小。
所以,在进行桩基设计实践时,如提高桩基承载力必须要通过较大的嵌岩来现实时,可以考虑加大桩径。
三、公路桥梁嵌岩桩基础设计应注意的问题
1.正确区分端承桩和摩擦桩等桩基类型
通常认为,凡嵌岩桩必为端承桩,凡端承桩均不考虑土层侧阻力。
实际上,大量现场结果表明:桩侧阻力、端阻力的发挥性状与上覆土层的性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质和嵌岩深径比、桩底沉渣厚度等因素有关。
一般情况下,上覆土层的侧阻力是可以发挥的,而且随着长径比l/d的增大,侧阻力也相应增大;只有短粗的人工挖孔嵌岩桩,端阻力先于土层侧阻力发挥,端阻力对桩的承载力起主要作用,属端承桩。
对l/d>15-20的泥浆护壁钻(冲)孔嵌岩桩,无论是嵌入风化岩还是完整基岩中,桩侧阻力均先于端阻力发挥,表现出明显的摩擦型。
对于l/d≥40,且覆盖土层不属于软弱土,嵌岩桩端的承载作用较小,此时桩基受力状态为摩擦桩,桩端嵌入强风化或中风化岩层中即可。
在某些地区,泥质软岩嵌岩灌注桩l/d>45时,嵌岩段总阻力占总荷载比例小于20%;l/d>60时,嵌岩段端阻力占总荷载比例小于5%。
究其原因,一方面由于嵌岩桩桩身的弹性压缩,导致桩顶沉降,这个弹性压缩量引发了桩周土体的剪应力,也即是土对桩的摩阻力。
另一方面,钻孔桩的孔底残留的沉渣,形成一个可压缩的软垫,至使桩底也会产生沉降,这一沉降和上述桩本身的压缩导致桩身与土体、嵌岩段桩身与岩体产生相对位移,从而产生侧阻力。
而这种桩身弹性压缩和桩底沉降是随着长径比l/d的增大而增大的,因而导致摩擦力和侧阻力的增大。
同时,传递到桩端的应力也随嵌岩深径比hr/d的增大而减小。
当hr/d>5时传递到桩端的应力接近于零;但对泥质软岩嵌岩桩,hr/d=5-7时,桩端阻力仍可占总荷载的5%~16%。
由此可见,端承桩和摩擦桩的区分,不能单纯从是否嵌岩来区分,要考虑上覆土层的性质和厚度、桩长径比、嵌入基岩性质、嵌岩深径比和桩底沉渣厚度等因素。
2.准确确定嵌岩深度及桩端持力层厚度
桥梁工程桩基设计中,经常会遇到两软弱岩层之间穿越强度很高的一定厚度的岩层(夹层),或者有些地区溶洞比较发育。
如果这种夹层厚度不够承载厚度要求,钻孔桩就需要穿越夹层,以达到持力层,这对施工机械和施工进度都是极大的考验。
对桩底基岩厚度的确定,主要有三个条件:(1)不考虑桩身周围覆盖土层侧阻力,嵌岩灌注桩周边嵌入完整和较完整的未风化、微风化、中风化硬质岩体的最小深度,按构造
要求0.5m;(2)要求桩底以下3倍桩径范围内无软弱夹层、断裂带、洞隙分布;(3)在桩端应力扩散范围内无岩体临空面。
对于一般夹层,只要满足前两个条件即可作为持力层。
对岩溶地区桩基,由于岩体形状奇特多变,岩溶洞隙的分布毫无规律,现有勘探手段难以事先查明它的准确位置及大小,导致工期延长、工程费用增加。
基于计算所需的边界条件十分复杂,而岩溶地基比一般岩石地基影响因素更多,以前通常要求桩端下有4m、5m或5倍桩径持力层厚度,对于不同桩径、不同的单桩承载力,如果同样要求基桩端面以下有5m完整基岩,两者的可靠度是不尽相同的。
为使桩基设计经济合理,应根据经验值和试算数值相结合的方法来确定嵌岩深度及桩端持力层厚度。
3.嵌岩桩基配筋的进行布置
我们在设计时通常有两种钢筋的布置方式,即最大弯矩处进行配筋和将基桩主筋一半部分延伸到桩低处。
最大弯矩处进行配筋是从桩顶直延伸到最大弯矩的一半以下的锚固长位置处,减少二分之一配筋再一直延伸至弯矩为零以下的锚固长位置处,再往下就是素混凝土段。
而在基桩主筋一半部分一直伸到桩底配筋,从节省工程费用和桩体受力及发生事故处理的概率来看,最大弯矩处进行配筋种更加合理。
但在将基桩主筋一半部分延伸到桩低处配筋可以减小施工的难度,桩基在灌注混凝土时,钢筋笼的定位就显得尤为重要,将钢筋布置到桩底,对固定钢筋笼来说就会容易些。
结束语
嵌岩桩具有承载力高,抗震性能好,桩基沉降小,群桩效应弱等优点,在桥梁工程等方面得到大量使用。
在公路桥梁建设中,桩基嵌岩桩已成为采用较为广泛的基础形式,由于基桩嵌入岩层中,单桩轴向容许承载力决定于桩基底处岩石的强度和嵌入岩层的深度,基桩的外
力全部传至桩底岩层。
因而研究公路桥梁嵌岩桩基础设计探讨,了解公路桥梁嵌岩桩承载力计算公式,对我们日后研究具有重要的意义。
参考文献
[1] GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010
[2] 王玉廷;公路桥梁加固技术研究[D];河北工业大学;2009
[3] 黄求顺.嵌岩桩承载力的试验研究[A].全国建筑桩基技术规范专题报告,20 08.。