嵌岩桩在设计中的几个问题

嵌岩桩在设计中的几个问题

摘要：在桩基设计中，嵌岩桩是较为常见的一种桩基，桩基设计对整个桥梁结构的稳定性有着至关重要的作用。本文结合嵌岩桩的概念、计算和配筋等相关方面的问题进行了大致的分析探讨。

关键字：桥梁；嵌岩桩；桩基计算；配筋

1、引言

随着我国经济的高速发展，我国的高速公路也取得飞速发展。当前我国的高速公路上的桥梁的基础大多采用桩基础，因为桩基具有承载力高，施工时无震害，噪声小等优点。但是桩基设计中有两个容易让人误解和引起争议的问题。首先，在承载力用深层荷载试验、静力触探或经验值确定的时候，竖向力是不是包含在桩及扩大头上的土自重。其次，就是基墩有效长度底可用挖孔桩处，基底承压力特征值与桩底阻力特征值应协调。因此，桩基对于整个桥梁工程的质量以及造价都有直接的影响。

2、桩基的设计

桩基的设计主要有，桩型的选择及方案对比、桩径、桩长及桩距等的选定还有单桩桩基承载力的确定等多方面的计算。目前，我国主要利用桩基概率的承载力取不发生不发生破坏或因变形过大无法继续承载的最大值，变形限制在不影响正常使用和耐久性的限制以内；而是以概率理论为基础，对荷载效应、抗力进行统计分析的基础上，使桩基的失效概率符合规定限值。

在《公路桥涵地基与基础设计规范》中对桩基的竖向承载力有明确的规定。不仅要考虑外力作用，还必须考虑承台以及承台上土的自重。在计算单轴承载力的确定过程中，如果采用单桩静荷载试验不需要考虑桩土自重，但是用静力触探或经验值和深层荷载板试验来确定的时候，就必须考虑土的自重。经过计算可以得到，灌注并且有扩大头的夯扩桩和挖孔桩，不应该忽视桩土自重，而一般的沉灌注桩和预制桩就不需要考虑土自重的影响。

2．1嵌岩桩基的单桩承载能力的计算

一般认为，只要是嵌岩桩肯定是端承桩，因此基本上是不用考虑土层侧阻力。但是通过几年的施工经验的积累和现场试验结果显示：桩侧阻力、桩端阻力的发挥与上覆土层的桩长径比、厚度和性质、桩底沉渣厚度、基岩性质和嵌岩深径比等因素有关。

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，可以根据《公路桥涵地基与基础设计规范》的第5.3.4条进行钻孔桩的单桩轴向受压承载力容许值的计算

：端阻发挥系数；：桩端截面面积；：桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值；：各土层或各岩层部分的桩身周长；：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；：桩嵌入各岩层部分的厚度，不包括强风化层和全风化层；m:基岩的层数；：覆盖层土的侧阻力发挥系数；：桩侧第i层土的侧阻力标准值。

由上式可以看出，与嵌入基岩的深度和桩底处岩石的强度，还有岩石破碎程度等因素有关。通常认为嵌岩桩和端承桩是同样的，也适用于这个公式。而实际上不是的，只有在嵌岩桩清孔为绝对干净，桩底只有支撑作用，桩底强度很高且岩石完整的时候，桩几乎没有竖向位移，这时的桩基才能算为端承桩，这个公式也就可以适用了。在现实工程里，只有土层侧阻力所占的比例较小，当桩基长径比不大时，桩基一般就可表现出端承桩的特性，公式即可适用。其中为桩嵌入各岩层部分的厚度，这里面的厚度是不包括风化层。有部分设计人员认为，桩必须嵌入新鲜的基岩上，而不管其上风化岩层的强度怎么样。但是有些强风化硬质岩层（如花岗岩），它们的极限强度则会大于极软岩的新鲜岩层的强度。这也就表明，一般的硬质岩层的强风化层或者是微弱风化层的强度都相对比较高，假如不考虑这部分的嵌岩深度，仅仅去要求嵌入新鲜的基岩是不行的，对实际工程的施工过程中势必会造成工程量的增多，是不经济的。

2.2桩基的配筋

合理的配筋对桩基的承载力也是什么重要的，一般对桩基的配筋都是根据桩基的内力进行计算布置。桩基的桩身弯矩主要有一下特点，桩身的弯矩分布规律近似于一条自上向下衰减的波形曲线，且衰减很快；桩身最大弯矩发生在第一个非完整波形内，一般在地面一下约3m位置；桩身弯矩在第一个弯矩零点以下很小，可以忽略不计，其下桩身主要起传递竖向力作用。针对以上桩基的内力分布规律，设计人员一般有一下两种配筋方式。一种是根据最大弯矩处进行配筋，弯矩峰值处以下规定锚固长度位置处，减少主筋的一半并一直伸入弯矩为零以下的锚固长度处。还有一种常用的配筋是将桩基主筋一半部分一直伸入桩底。但是从桩体受力和经济性出发，第一种配筋方式被广大设计人员所采用。

3、结语

在我国基础建设速度飞快的同时，公路桥梁工程会越来越多，对于从事桥梁建设的设计和施工人员对桩基的计算要有一个清楚的认识，以保证桥梁桩基的可靠性。

参考文献

[1]JTG D63 - 2007 , 公路桥涵地基与基础设计规范[S].北京：人民交通出版社，2007.

[2]JGJ94 -2008，建筑桩基技术规范[S].北京：人民交通出版社，2008.

[3]宋长城. 桩基设计问题的思考[J]科技与生活,2012,(04)143；

[4]吴春来. 刍议公路桥梁桩基设计中的几点注意事项[J]中国新技术新产品,2012,(03)106；

[5]高力、吴春华. 桥梁桩基设计研究[J].现代商贸工业,2009,(17)317

作者简介：

何立东（1985，男，助理工程师，主要从事大跨径桥梁施工方面的工作，甘肃路桥有限公司第三公路工程责任有限公司）

杨玉龙（1987，男，助理工程师，主要从事土木建筑施工方面的工作，中铁九局集团有限公司第六分公司）

唐立泰（1987，男，助理工程师，主要从事土木建筑施工方面的工作，中铁航空港建设集团北京有限公司）