嵌岩桩

2011-1-7
4.结论
桩端支承于中等风化 中等风化程度以上岩层的桩就可称为 1 桩端支承于中等风化程度以上岩层的桩就可称为 嵌岩桩,不包括嵌入全风化、强风化岩情况。 嵌岩桩,不包括嵌入全风化、强风化岩情况。 非嵌岩部分的侧摩阻力不可忽视。 2 非嵌岩部分的侧摩阻力不可忽视。 不同成孔方式的嵌岩桩，其承载性能也有差异。 3 不同成孔方式的嵌岩桩，其承载性能也有差异。 按基岩性质将桩分为软岩嵌岩桩和硬岩嵌岩桩。 4 按基岩性质将桩分为软岩嵌岩桩和硬岩嵌岩桩。
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二、支承在基岩上或嵌入基岩内桩 的受压承载力容许值计算
• 资料：安阳地区通化大桥Sz2号采用钻孔灌 注桩试桩，桩径为1m，桩长60.5m，桩身 混凝土强度等级C40，地质情况为：①淤泥 质土，埋深0～-39.7m；②粉质粘土，埋深 -39.7～-59m；③全、强风化基岩，中风化 凝灰岩。桩嵌岩持力层为中风化凝灰岩， 岩层较完整，深度1.5m，岩石饱和单轴抗 压强度标准值10MPa。
（1）挖孔嵌岩桩 依据29根试桩,可求得具有95% 依据29根试桩,可求得具有95%保证率的土层侧 29根试桩 95 阻系数
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（2）钻孔嵌岩桩 依据软岩嵌岩桩26根试桩，可求得具有95 26根试桩 95% 依据软岩嵌岩桩26根试桩，可求得具有95%保证率 的土层侧阻系数
依据硬岩嵌岩桩7 根试桩，可求得具有95 95% 依据 硬岩嵌岩桩7根试桩 ， 可求得具有 95% 保证率 硬岩嵌岩桩 的土层侧阻系数
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2.嵌岩桩的定义
岩石为颗粒间连接牢固、 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、 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。 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 国外认为 ： 只要桩端嵌入岩体中， 化程度如何、坚硬性如何，都称为嵌岩桩。 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 桩端支承于 中等风化程度以上岩层的桩就可称其 中等风化 为嵌岩桩,不包括嵌入全风化、强风化岩情况。 为嵌岩桩,不包括嵌入全风化、强风化岩情况。
第i层岩层的侧阻发挥系数，查表取
0.75×0.05×0.8=0.03
。
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• hi 为桩嵌入各岩层部分的厚度（m），取1.5m， 不包括强风化层和全风化层。 • f rk为岩石饱和单轴抗压强度标准值取10，粘土质 岩取天然湿度单轴抗压强度标准值，当 f rk小于 2MPa时按摩擦桩计算。
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3.嵌岩桩承载力计算方法
通过151根试桩， 通过151根试桩，提出嵌岩桩承载力计算方法 151根试桩
n 1 [ Ra ] = c1 Ap f rk + u ∑ c2i hi f rki + ζ s u ∑ li qik 2 i =1 i =1 • [ Ra ] —单桩轴向受压承载力容许值（kN）。 m
• • • •
质岩取天然湿度单轴抗压强度标准值，当小于2MPa时按 摩擦桩计算； c2i —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，按表5.3.4采用； u —各土层或各岩层部分的桩身周长（m）； hi —桩嵌入各岩层部分的厚度（m），不包括强风化层 和全风化层； m —岩层的层数，不包括强风化层和全风化层；
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； • c1 —根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的端阻发 挥系数，按表5.3.4采用； • Ap —桩端截面面积（m2），对于扩底桩，取扩底截面 面积
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:
•
f rk —桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值（kPa），黏土
土木工程学院
桥梁嵌岩桩承载力研究
龚维明 教授
2011年1月7日 年 月 日
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1.前言 1.前言
大量的实测资料表明， 嵌岩桩即使是在无覆盖层条 大量的实测资料表明 ， 件下或长径比L/d< 的短桩，也并非一律是端承桩。 L/d<5 件下或长径比L/d<5的短桩，也并非一律是端承桩。 忽视上覆土层侧摩阻力和嵌岩段岩层侧摩阻力， 忽视上覆土层侧摩阻力和嵌岩段岩层侧摩阻力 ， 把 桩端嵌入微风化程度以上的基岩， 桩端嵌入微风化程度以上的基岩 ， 套用规范盲目加 深嵌岩深度或扩大桩端尺寸， 无助于调动基岩的承 深嵌岩深度或扩大桩端尺寸 ， 载能力，却造成浪费并增加施工的难度。 载能力，却造成浪费并增加施工的难度。
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由上述计算结果， 由上述计算结果 ， 可以保守估计覆盖土层的侧阻 力发挥系数； 力发挥系数； 当Ra≤15MPa时， ζs=0.8； Ra≤15MPa时 15MPa Ra＝15～30时 当Ra＝15～30时， ζs=0.5； 30MPa MPa时 当Ra >30MPa时， ζs=0.2。
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1）土层侧阻系数分析 嵌岩桩上覆土层侧阻力值Qs采用下式表示： 嵌岩桩上覆土层侧阻力值Qs采用下式表示： Qs采用下式表示
qsk— 土 层 极 限 侧 阻 力 标 准 值 的 加 权 平 均 值 ； qsik—第i层土的极限侧阻力标准值； 层土的极限侧阻力标准值； hs—土层厚度； 土层厚度； U—嵌岩桩穿越土层部分的截面周长。 嵌岩桩穿越土层部分的截面周长。
* 桩身自重标准值与置换土重标准值（当桩重计入浮力时， 桩身自重标准值与置换土重标准值（当桩重计入浮力时， 置换土重也计入浮力）的差值作为荷载考虑。 置换土重也计入浮力）的差值作为荷载考虑。
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• 计算公式
[ Ra ] = c1 Ap f rk + u ∑ c2i hi f rki
i=1
m
n 1 + ζ s u ∑ li qik 2 i=1
上述公式中参数取值如下：
c1 为清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的端阻
发挥系数，查表取
0.75×0.6×0.8=0.36
。
c2i为根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的
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2）嵌岩段侧阻和端阻系数分析 相同的系数c1和c2
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c • 注：（1）当入岩深度小于或等于0.5m时，1 c 乘以0.75的折减系数， 2 ＝0； （2）对于钻孔桩，系数 c1 、c2 值应降 低20％采用；桩端沉渣厚度t应满足以下要 求：d ≤1.5m时，t ≤50mm；d >1.5m时，t ≤100mm； （3）对于中风化层作为持力层的情 c c 况， 1 、 2 应分别乘以0.75的折减系数。
• ζ s 为覆盖层土的侧阻力发挥系数，由于2MPa≤
f rk ＝10MPa<15MPa，取0.8。 • • l i 为各土层的厚度，本例分别取39.7m,20.9m； 实际工程中应严格取承台底面或局部冲刷线以下 的土层厚度。
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qik 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。由于无试验条件时，钻 （挖）孔桩按表选用，①土层取20 kPa，②土层 取55kPa。
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1.前言 1.前言
随着对嵌岩桩承载性状的深入研究， 随着对嵌岩桩承载性状的深入研究 ， 人们逐渐认 识到， 嵌岩桩的侧阻力不可忽视， 有时甚至成为 识到 ， 嵌岩桩的侧阻力不可忽视 ， 平衡外荷载的主要反力， 平衡外荷载的主要反力 ， 即嵌岩桩也可能成为摩 擦桩或端承摩擦桩。 擦桩或端承摩擦桩。
• ζ s —覆盖层土的侧阻力发挥系数，根据桩端 f rk 确定：当
ζ 2MPa≤ f rk<15MPa时， s = 0.8 ；当15MPa≤ f rk <30MPa ζ ζ 时， s = 0.5 ；当>30MPa时，s = 0.2 ；
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• l i —各土层的厚度（m）； • qik —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，当无试验条件时，对于钻 （挖）孔桩按本规范表5.3.3-1选用，对于沉桩按 本规范表5.3.3-4选用； • n —土层的层数，强风化和全风化岩层按土层考 虑。
• 结合上述参数可以求解嵌岩钻孔桩单桩承载力如 下：
[Ra ] = 0.36 × 3.142 ×1.0 2 / 4 ×10000 + 3.142 ×1.0 × 0.03 × 1.5 ×10000 + 0.5 × 0.8 × 3.142 ×1.0 ×
(20 × 39.7 + 55 × 20.9) = 6684.29kN
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采用下式计算： 上覆土层发挥系数ζs采用下式计算：
嵌岩桩上覆土层侧阻力由土层极限侧阻力和发挥 系数决定。 系数决定。 土层极限侧阻力通常有勘察报告提供。 土层极限侧阻力通常有勘察报告提供。 土层侧阻发挥系数受桩长、桩径、成桩工艺响。 土层侧阻发挥系数受桩长、桩径、成桩工艺响。
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