持力层为中风化泥岩单桩竖向承载力计算探讨

108桥梁结构城市道桥与防洪2019年8月第8期D01:10.16799/ki.csdqyfh.2019.08.032
持力层为中风化泥岩单桩竖向承载力计算探讨
李孝平
（中铁四院集团广州设计院有限公司，广东广州510600）
摘要：当基桩的持力层为中风化泥岩时，单桩竖向承载力究竟应该按嵌岩桩计算还是按摩擦桩计算比较合理，有一定的困扰。

现通过一个工程实例，经过对比计算分析，得出如下结论：（1）当桩端持力层单轴饱和抗压强度frk!5MPa时，来自
桩端的阻力要比桩侧阻力显著一些，基桩按嵌岩桩计算合理些。

（2）当桩端持力层单轴饱和抗压强度frk"4MPa时，来自桩侧的阻力有时要比桩端阻力显著一些，基桩按摩擦桩计算更合理些。

（3）上覆土层的性质和厚度，决定了桩土侧阻力的程度：若桩侧阻力桩的抗力的比较，按摩擦桩计算；若桩侧阻力桩的总抗力的比较，按嵌岩桩计算
关键词：中风化泥岩；竖向承载力；嵌岩桩;摩擦桩
中图分类号：144115文献标志码：B文章编号：1009-7716（2019）08-0108-04
0引言
对于中度的，经
，基注桩。

，基桩的持力层经泥岩，是中风化泥岩，化，桩的承载力中风化泥岩单轴抗压强度frk7MPa上，单桩竖向承载力完
合按嵌岩桩计算，单轴饱和抗压强度frk较，4MPa~5MPa，单桩竖向承载力计算［1-3］带来了一定的困扰：究竟是按嵌岩桩旧）计算单桩竖向承载力合，还是按摩擦桩I8-9J计算单桩竖向承载力合理一些？
按基与基计》（JTG D63—2007）［10-11］中（5.3.4）计算,嵌岩桩单桩轴向受压承载力为：
1%&力）++#$2-仏+1/2（!+#如）,（5.3.4）
嵌岩桩单桩轴向压承载力桩端阻力嵌岩侧阻力、嵌岩上桩土侧阻力分为，对嵌岩上桩土侧阻力嵌入基岩的强度了当岩石饱和单轴抗压强度frk2MPa时按摩擦桩计算
但实际情况是当岩石饱和单轴抗压强度标准
收稿日期：2019-03-15
作者简介:李孝平（1967—），男，高级工程师，一级注册结构
工程3究向：结基工程
frk2MPa，小于5MPa时，按嵌岩桩计算并不一定合理。

本文一个工程实例，通过对比计算,试图对个问题探讨，期对同类问题有所帮助。

1工程概述
某上既有立交度为30m及40m的预制箱，面分左右幅，半幅宽15m o
距8m，直径1.3m 1.5m,基础为注桩，桩径1.5m及1.8m
台板凳台，桩，桩径1.2m。

桩端持力层为中风化泥岩
1.1工程地质
（1）①层素填土：层厚2.4m,主要份粘土
夹建筑垃圾、砖块等杂物，结稍密，局压实，性质不均匀，该层不直接为建（）筑物的基持力层
（2）②1层淤泥质土：层厚2.2m,层位不稳定，深灰色，饱和，流塑,含有机质，具腥味,摇震反应轻微，干强度韧性，夹粉砂。

为场内浅层
土层，具有承载力高压缩性、高灵敏度、抗剪能力差等特点，工程力学性质差。

经26试，实1'=1~2，平均1.23,差"=0.43,#=0.349,丘为1.08
（3）②4层砂：层厚2.3m,灰色,饱和
散~稍密,石英质,分选一般,局夹淤泥及中砂,
2019年8月第8期城市道桥与防洪桥梁结构109
工程性质一般。

经33次标贯试验，实测击数!'=9~19击，平均13.42击，标准差！=2.63,变异系数"=0.196,
击数标准值为12.63击。

（4）②/层淤泥质粉砂:层厚4.2m,灰黑色，饱和,松散,主要成份为石英,含泥质，局部夹淤泥质土，局部夹细砂,工程性质一般。

经52次标贯试验，实测击数N'=4~9击，平均5.27击，标准差!=1.47,变异系数"=0.279,击数标准值为4.92击。

（5）②3层中粗砂:层厚12m,灰白色，饱和，稍密~中密，主要成份为石英，含粉粘粒,颗粒不均,分选性较好,工程性质一般。

（6）③层强风化岩带（W3）：层厚3.3m,灰黑色,泥质结构,层状构造,节理裂隙发育，岩石风化作用强烈，岩石结构基本，岩状状、岩半土状，风化不均，局部夹中风化泥岩。

岩石程为岩,岩程,岩基本质量等级为：类。

层顶埋深，工程力性质较好,较强,化
（7）④层中风化泥岩（W2）：风化不均，局部夹强风化岩。

岩性主要为泥岩。

层顶埋深，工程力学性质好，强，强度为2.6~ 26.6MPa,平均值为10.1MPa,标准值为7.1MPa，饱和强度为4.1-6.0MPa,平均值为5.0MPa,基力层，化
载力，。

1.2桩基设计参数（见表1）
1.3桩顶设计荷载
桥台:桩径D1=1.2m,桩顶最大竖向力Nmax1=5500kN;
:，分别为：D2=1.5m,桩顶最大竖向力Nmax2=7500k N;桩径D3=1.8m,桩顶最大竖向力Nmax3=11000kN。

2桩基计算
2.1按嵌岩桩计算
岩，基与基》(JTG D63—2007严10J中(5.3.4)计，岩力值为:
\R…\=C1A p f rk+u.屁+1/2(#屛!仏)中：HR#J为力值,kN；为
,m2；f r*为岩石饱和强
标准值，kPa;$为层力发系数;h,为基岩深，m，不风化层强风化层u 为，m;q,k为力标准值，kPa;“心为
岩石程等系数。

中：C1AJ k为力；u M C^h.f r k.为嵌岩力；1/2$,uN0qk为嵌岩土侧
阻力。

(1)桩径D1=1.2m,U1=3.77m,Ap1=1.13m2,桩顶最大竖向力Nmax1=5500kN。

%1值0.5,%2取值0.04,力k取单轴饱和抗压强度5MPa,$s取0.8，嵌岩深度h,=2m,桩长28.40m，》 5.3.4)，：
C1A p f rk=0.5x1.13x5000=2825(kN)；
u U c2h,九=3.77x0.04x2x5000=1508(kN)；
1/2$"Y4qk=0.5x0.8x3.77x(2.4x0+2.2x 20+2.3x45+4.2x25+12x60+3.3x120)=2063(kN)；
HR#]=2825+1508+2063=6396(kN)>Nmax1=
表1桩基设计参数表
层号岩土类别状态
钻（冲）t岩石
天然抗压
强标准
值f rk/MPa
土比例
系数3
与30
/（kN-m-4）
岩石
基力
系数2
/（kN
*）
饱和
强
标准值
f f k/MPa
基
力基本容
值
f#/kPa
抗拔摩
力折
减系数
备注土摩
力标准值
q&/kPa
土
力标准值
q）k/kPa
①素填土稍经压实------100-
②1淤泥质土流塑20--3O500--550.5②！粉质粘土可塑40--5O000--1200.6②3中粗砂稍密~中密60--18O000--2200.5②4细砂松散~稍密30--13O000--800.5
②5淤泥质粉砂松散25--5O000--700.5
③强风化泥岩岩土状1201O500-15O000--3500.6
④中风化泥岩岩1507.1300O000 5.06000.7%1=0.5,%2=0.04未修正，计时需实际
修正
110桥梁结构城市道桥与防洪2019年8月第8期
5500kN（可）。

若人取单轴饱和抗压强度4MPa,重新代入公式（5.3.4）计算，则：
办=0.5x1.13x4000=2260（kN）；
（；）2+*九=3.77x0.04x2x4000=1206（kN）；
1/2!，（A伽=2063（kN）；
[R a]=2260+1206+2063=5529（kN）>Nmax1= 5500kN（可）。

（2）桩径D2=1.5m,U2=4.71m,Ap2=1.767m2,桩顶最大竖向力Nmax2=7500kN。

重复前面的计算，当人取单轴饱和抗压强度5MPa时,
[R o]=4417+1884+2577=8878（kN）>Nmax2= 7500kN（可）
当f rk取单轴饱和抗压强度4MPa时，
[R o]=3534+1507+2577=7618（kN）>Nmax2= 7500kN（可）。

（3）桩径D3=1.8m,U3=5.65m,Ap3=2.54m2,桩顶最大竖向力Nmax3=11000kN。

重复前面的计算，当人取单轴饱和抗压强度5MPa时,
[R o]=6350+2260+3095=11705（kN）>Nmax3= 11000kN（可）。

当fk取单轴饱和抗压强度4MPa时，
[R o]=5080+1808+3095=9983（kN）<Nmax3= 11000kN（不可）。

桩端嵌入基岩深度不足，按嵌入基岩4m,2*= 4m,桩长30.4m,重新计算，则:
（Ss2*九=5.65x0.04x4x4000=3616（kN）；
[R o]=5080+3616+3095=11791（kN）>Nmax3= 11000kN（可）。

2.2按摩擦桩计算
按摩擦桩设计，依据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007）中公式（5.3.3-1）计算，摩擦桩单桩轴向受压承载力容许值为：
3
[R o]=#（!Q ik-i+A p Q r（5-3-3-1）
其中,."=5（）"[[/00]+'2"2（2-3:],（5.3.3-2）o
式中:.为桩端处土的承载力容许值,kPa,当持力层为砂土、碎石土时，若计算值超过下列值，宜按下列值采用：粉砂1000kPa,细砂1150kPa，中砂、粗砂、砾砂1450kPa,碎石土2750kPa；血]为桩端处土的承载力基本容许值,kPa;"为；50为为桩端力；1/2（\-*.*'为桩土侧阻力。

（1）桩径D1=1.2m,U1=3.77m,Ap1=1.13m2,桩顶最大竖向力Nmax1=5500kN。

考《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTG D63—2007'中表3.3.4、表533-2、表5.333,这里50取1.0,"取0.68,k2取6。

r2取18kN/m3,血]取600kPa,2=28.4m,代入公式（533-2）计算，则: .=1.0x0.68x[600+6x18x（28.4-3']= 2273（kPa）v2750kPa,.取2273kPa,
代入公式（5.3.3-1'计算3则:
1/2（C-*.k=0.5x3.77x（2.4x0+2.2x20+2.3x45+ 4.2x25+12x60+3.3x120+2x150）=3145（kN）；
%&.=1.13x2273=2568（kN）；
[R o]=3145+2568=5713kN>Nmax1=5500kN （可）。

（2）桩径D2=1.5m,U2=4.71m,Ap2=1.767m2,桩顶最大竖向力Nmax2=7500kN。

重复前面的计算3则:
[R o]=3929+4016=7945（kN）>Nmax2=7500kN （可）。

（3）桩径D3=1.8m,U3=5.65m,Ap3=2.54m2,桩顶最大竖向力Nmax3=11000kN。

重复前面的计算3则:
[R o]=4713+5772=10485（kN）vNmax3=11000kN （不可）。

桩长加长2m,h=30.4m,重新计算，则：
.=1.0x0.68x[600+6x18x（30.4-3）]=2420kPaV 2750kPa,.取2420kPa,代入公式（5.3.3-1）计算3则:
1/2（X-*.k=0.5x5.65x（2.4x0+2.2x20+2.3x 45+4.2x25+12x60+3.3x120+4x150）=5561（kN）；
%&.r=2.54x2420=6146（kN）；
[R o]=5561+6146=11707（kN）>Nmax3=11000kN （可）。

3计算分析
将述计算表2、表3进行对比。

这表可:
（1）当桩端持力层单轴饱和抗压强度办= 5MPa时，按嵌岩桩计算的桩的抗力[R o]按摩擦桩计算的桩的抗力[R o]大，时桩端的力桩力。

（2）当桩端持力层单轴饱和抗压强度办= 4MPa时，按嵌岩桩计算的桩的抗力[R o]按摩擦桩计算的桩的抗力[R o]，时桩I 力桩端力。

2019年8月第8期城市道桥与防洪桥梁结构111
表2单轴饱和抗压强度/*=5MPa,%]=600kPa，基桩计算对比表
嵌岩桩计算摩擦桩计算桩
/m
嵌岩深/m桩长/m C1Ap f#k uGshif赵"-q*[&]/FN桩长/m!%1q#N+p!q/FN[陶/FN
何较Nmax/kN
Dl=1.2228.42825150820636@39628.43@1452@5685@7135@500 D2j1.5228.4441718842@5778@87828.43@9294@0167@9457@500 D3j1.8228.4635022603@09511@70530.45@5616@14611@70711@000表3单轴饱和抗压强度旅=4MPa，D%]=600kPa，基桩计算对比表
嵌岩桩计算摩擦桩计算桩
/m
嵌岩/m桩长/m C1+P f f k u K c&h'f fki[陶/FN桩长/m"%M l i(ik/k N+p!q/FN[)]/FN
何较Nmax/kN
D1j1.2228.42@2601@2062@0635@52928.43@1452@5685@7135@500 D2j1.5228.43@5341@5072@5777@61828.43@9294@0167@9457@500 D3j1.8230.45@0803@6163@09511@79130.45@5616@14611@70711@000
4结论
(1)当桩端持力层单轴饱和抗压强度人！5MPa 时，来自桩端的阻力要比桩侧阻力显著一些，基桩按嵌岩桩计算更合理些。

(2)当桩端持力层单轴饱和抗压强度人"4MPa 时，来自桩侧的阻力有时要比桩端阻力显著一些,基桩按摩擦桩计算更合理些。

(3)上覆土层的性质和厚度，决定了桩周土侧阻力发挥作用的程度:若桩侧阻力("u-kq)占全部桩的总抗力[Ra]的占比较大,宜按摩擦桩进行计算；若桩侧阻力("%1lq a)占全部桩的总抗力.)0的占比较小,宜按嵌岩桩进行计算。

参考文献：
[1]闫静雅,张子新,黄宏伟,龚维明•大直径超长钻孔灌注桩荷载
传递分析[J]•同济大学学报(自然科学版),2007,36(5):592-596.
[2]吴鹏，龚维明，梁书亭•桩基承载性状分析的有限元-荷载传递
联合法[J]•桥梁建设,2006,(2):11-13,17.
[3]赵明华•桥梁桩基计算与检测[M]•北京:人民交通出版社,2000.
[4]魏作安，尹光志，万玲，•嵌岩桩竖向承载力规范计算的
[J].大62004626(4):25-28.
[5]，陈征宙，韦杰•软岩嵌岩长桩端阻力计算[J]•西安工程学
62002624(1).
[6]明666明.按桩嵌岩桩
承载力的方法•岩土工程学报,2004,26(1):67-71.
[7]谢理民，黄生根•桩端压浆后嵌岩桩的承载性能分析•桥梁建设,
2011(2):39-41.
[8]冯国军•摩擦桩竖向承载力计算方法研究[J]•铁道工程学报,2007,
101(2):65-68699.
[9]6.摩擦桩性[J].620016
14(1):31-34.
[10]JTG D63—2007,公路桥涵地基与基础设计规范[S].
[11]TB10093—2017,铁路桥涵地基和基础设计规范[S].
《广东省城镇生活污水处理厂污泥处理处置管理办法(暂行)》公布
今年7月1日起施行
和设发镇活污水处理厂污泥处理处置管理办法(暂行)》的知，旨在落实央环保督察回头看专项督察反馈意见整改要求,进一步全各活污泥产、运输、处理和处置的全过程管理，提全镇活污水处理厂污泥处理处置设施的运营管理水平，防止违法倾倒活污泥等现象发生，确保活污泥得到全处置。

镇生活污水处理厂污泥处理处置管理办法(暂行)》于2019年7月1日起施行。

the foundation of the main pylon on the north coast is*low-pile base slab and is constructed of double-wall steel cofferdam,and the foundation of the main pylon on the south coast is a high-pile base slab and is constructed of single-wall casing box.And the new built foundation of the main pylon on the south coast is next to the old bridge foundation.In order to decrease the scale of the new bridge foundation,and to reduce the influence of the new bridge construction on the old bridge foundation,the foundation of the main pylon adopts the variable cross-section cast-in-situ piles,which not only meets the structural stress requirement,but also reduces the engineering cost,and can be referred for the structural design and construction of the similar bridges.
Keywords：Luoxi Bridge,cable-stayed bridge,foundation of main pylon,variable cross-section pile, double-wall steel cofferdam,single-wall casing box,design,construction
Calculation and Discussion on Vertical Bearing Capacity of Single Pile in Moderately Weathered Mudstone of Bearing Stratum............................................................................................................................................................................Li Xiaoping(108) Abstract：When the bearing stratum of foundation pile is the moderately weathered mudstone,there is some confusion that the vertical bearing capacity of a single pile should be calculated by rock-socketed pile or by friction pile.Based on an engineering example,through comparative calculation and analysis,the achieved conclusions show that when the uniaxial saturated compressive strength frk of the bearing stratum of pile tip equals or is greater than5MPa,the resistance from pile tip is more significant than that from pile side,and the calculation of foundation pile is more reasonable according to rock-socketed pile.When the uniaxial saturated compressive strength frk of pile-tip bearing stratum equals or is less than4MPa,the resistance from pile side is more significant than that from pile tip sometimes,and the calculation of foundation pile is more reasonable according to friction pile.The nature and thickness of the overlying soil layer determine the extent to which the lateral resistance of soil around the pile plays a role.If the pile lateral resistance accounts for a larger proportion of the total resistance of all piles,it is better to calculate according to the friction pile.If the pile lateral resistance takes up a small proportion of total resistance of all piles,it is better to calculate according to rock-socketed pile.
Keywords：moderately weathered mudstone,vertical bearing capacity,rock-socketed pile,friction pile
Elementary Discussion on Verification and Optimization Design of FRP Laminboard Built-in System of Bridge—.......................................................................................................................................................................................Liu Guifeng(112) Abstract：Combined with the engineering case of Beiguan Bridge under construction in Tongzhou of Beijing, this paper studies the performance verification and optimization design of the built-in system for FRP curved laminboard and the steel structural connector of the main bridge.Based on the initial design scheme and stress parameters of the built-in system provided by a design unit and through the self-designed tension and compression testing apparatus of built-in system,this paper collects the conditions of deformation and interior fiber destruction of the built-in system and FRP laminboard under the different loading actions,and gives the。