岩溶地基嵌岩灌注桩设计与检测

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1、岩溶地基嵌岩灌注桩设计与检测訾剑华王伟于孝民（徐州市水利建筑设计研究院，徐州221002）摘要：本文结合工程实例介绍岩溶地基嵌岩灌注桩的岩土工程问题，并对岩溶地基嵌岩灌注桩的设计与施工进行了讨论。1.岩土工程特征徐州市“汉桥”设计桥长275.0m，宽36.0m，为11孔箱连续梁结构，孔跨25.0m，荷载标准：汽20-挂100级。桥梁基础采用嵌岩灌注桩，桥台桩径1.2m，其余为1.5m，总计100根，设计单桩承载力3000KN，要求基岩单轴抗压强度不小于10Mpa。桥址位于废黄河断裂带内，距桥址约1.0km处近年来发生严重的岩溶塌陷。场地基本地震烈度VII度。桥址内冲积层厚

2、度16.1～22.4m，全新统粉砂厚度14.0m以上，下为上更新统为棕黄～棕红色粘土，基岩为寒武系厚层石灰岩，局部泥灰岩。根据场地内灰岩风化及溶洞发育情况，以将其划分为以下五个结构类型：a.中等～微风化，完整基岩，无溶洞。b.中等～微风化，洞顶灰岩厚度大于1.5m，其下无较大溶洞。c.中等～微风化，洞顶灰岩厚度小于1.0m，其下有溶洞。d.中等～微风化，洞顶灰岩厚度1.0～1.5m，其下无较大溶洞。e.强风化泥灰岩，断层破碎带及断层角砾岩。2.持力岩层厚度及嵌岩深度确定对于岩溶地基嵌岩桩溶洞顶板的允许厚度亦即洞顶桩端持力岩石的稳定厚度问题，国家规范尚没有规定，由于影响该参

3、数确定的因素较多（岩溶发育程度、溶洞规模、充填物性质、桩径及荷载大小等）故难以确定。一般工程经验多要求洞顶稳定岩石的厚度不小于4.5～5.0m，但工程实践证明该值安全储备过大，较为保守。广东省《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-3-91）规定：当端承桩支承在桩下存有溶洞时，桩端以下支承岩层的厚度不宜小于3倍桩径，并不小于2.0m。若以不小于3倍桩径计则为4.5m，场地内绝大多数桩位的岩石无法满足要求，以不小于2.0m计则仅有一部分能满足要求。考虑桩的工作荷载不大，岩溶虽发育但溶洞规模较小且被红粘土充填，岩石质量也比较好，强度远大于设计要求。结合本场地基岩结构类型，对a、

4、b类嵌岩深度采用0.2d（即0.3m），c类穿过溶洞嵌入稳定岩石0.3m，d类经抗冲剪计算确定，e类穿过强风化带嵌入中等或微风化岩0.5～1.0m。目前对溶洞顶板的稳定性验算方法有按梁板受力情况计算和顶板岩石能抵抗受荷载剪切的厚度计算以及按塌落拱理论计算。选用哪种方法取决于对溶洞及围岩情况的了解和上部荷载大小与作用方式。根据该场地岩石质量好且强度大，溶洞规模小，洞内充填粘土工程性质也比较好的情况，采用溶洞顶板岩石能抵抗受荷载剪切的厚度计算。依极限平衡条件有：T≥P，T=HSL(1)H=T/SL(2)式中：P—溶洞顶板所受总荷载（3000kN）T—溶洞顶板的总抗剪力，取1.

5、2P（3600KN）S—顶板岩体的计算抗剪强度，取设计岩石抗压强度的1/12（10/12Mpa）L—溶洞平面周长，考虑桩端处顶板抗冲剪强度，取桩的周长（4.71m）H—桩端下溶洞顶板岩石有效厚度（m）计算溶洞顶板岩石能抵抗上部荷载剪切的厚度为0.92m，考虑最小嵌岩深度0.2m，认为当溶洞顶板完整岩石厚度不小于1.2m的条件下，嵌岩深度为0.2m，否则按C类处理。3.单桩承载力计算岩溶地基嵌岩单桩承载力的计算首先是选用公式其次是取值问题，目前我国尚没有通用的地基基础标准，各行业规范设计思路不同公式的形式也就不同，主要是考虑桩侧岩土摩阻力与不考虑桩侧岩土摩阻力，按桩体材料强

6、度与按桩端岩体强度计算的区别。一般对于桩的长径比（L/d）<10的嵌岩桩，承载力的计算不考虑桩侧岩土摩阻力而按桩体混凝土的强度或按桩端岩体强度来计算，工程实践中多分别按以上两种方法计算取其小者。对于桩的长径比（L/d）>10的嵌岩桩，承载力的计算，则考虑桩侧岩土的摩阻力，《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）（5.2.11-1）式较为合理：QUK=QSK+Qrk+QPK（3）上式表明桩的轴向极限承载力由桩侧岩土的摩阻力和桩端岩体的支承力构成，此状态下的基础桩由桩侧土、桩端岩体和桩体钢筋混凝土三种性质不同的材料组成，它们的物理力学形态各异，破坏模式和破坏强度理论也不同，做

7、为一个协调工作的应力体系桩的应力分配比例和应力发挥的顺序及传递方式较为复杂。此外，无论按纯端承桩计算还是按端承摩擦桩计算，桩端岩体强度的取值因规范不同而异但都存在怎样取用的问题。因为每个钻孔内的岩石单轴抗压强度为该点的强度值，只表征岩体在该点或该点所代表构造上完整的部分岩体，不能超越岩体的构造破裂面以及在附加应力作用下岩体的损伤破裂面。所以桩端岩体强度值不一定有连续性，故不宜用统计的方法将实测的最小值舍弃。因桩侧土质不同和桩端岩石强度不同造成单桩承载力的离散性是必然的。本场地内桩长17.4～32.4m，桩的长径比（L/d）11