嵌岩桩桩端以下基岩持力层最小厚度探讨_刘福东

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1、306科技研究城市道桥与防洪2013年7月第7期嵌岩桩桩端以下基岩持力层最小厚度探讨刘福东（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市200092）摘要：针对基岩持力层下常夹有强风化岩的情况，现行规范中对嵌岩桩桩端以下基岩持力层最小厚度未有明确规定。该文结合实际工程的具体情况，通过理论计算和数值模拟的方式，对不同的端阻承担比进行最小厚度验算，分析不同岩石强度下的持力层最小厚度及强风化岩下卧层对其厚度的影响。关键词：嵌岩桩；强风化岩下卧层；基岩持力层最小厚度；探讨中图分类号：U473.1+6

2、文献标识码：A文章编号：1009-7716（2013）07-0306-04极限承载力的比例一般保持在70%以上，大部分桩0引言[2]在80%以上，不少桩在95%以上。因此对嵌岩桩而对于基岩地区，嵌岩桩是较为常见的桩基类言，短桩对持力层的厚度要求较高，相反要求较低。型。对于嵌岩桩作用机理，国内外都在不断地广泛为确定嵌岩桩桩端以下持力层的最小厚度，可深入地研究，现行国家标准及行业标准的有关规将按不同的端阻承担比来等效模拟桩端荷载对持范中嵌岩桩桩基承载力计算公式也在不断完善。力层厚度的要求，以供设计人

3、员参考。目前设计及勘察有关规范中虽然对嵌岩桩桩嵌入2理论计算基岩的深度均有规定，但对桩底所在基岩持力层的最小厚度均没有明确规定。2.1嵌岩桩桩端荷载由于基岩风化程度变化较大，基岩持力层下对于一般的硬质岩，根据嵌岩桩端阻计算公式常夹有强风化岩，有时为全风化岩或残积土，嵌岩得出的端阻及嵌岩段侧阻往往较大，当岩石抗压桩桩端持力层厚度不大的情况较为普遍，这给设强度较大时仅端阻力即可满足设计要求，但在实计与施工带来较大问题。对于不同类型、不同强度际工程中，桩基承载力一般要求为较安全的数值，的岩石，桩端以下

4、中、微风化基岩持力层的厚度最如按公路桥涵地基与基础设计规范[3]计算，全由端小多少时才可以保证嵌岩桩要求，目前缺少这方阻承担时桩底的等效均布荷载q0≈4600kPa。面的实践与研究。如按照摩擦桩计算，中、微风化2q0=4Ra/（πD）（1）的侧摩阻力取值也缺少可靠的经验，不仅施工比考虑实际工程需要，将按不同的端阻承担比k较困难，而且增加投资，故此项研究对于嵌岩桩的分别进行验算。设计有较好的实用价值。22q1=4Rd/（πD）=4kRa/（πD）=kq0（2）1嵌岩桩工作机理式中：q1为桩底的等效

5、均布荷载，kPa；Rd为桩基端阻所分担的荷载，kN。1.1嵌岩桩承载力组成及类型2.2相对软弱下卧层的影响根据现行有关规范及标准，嵌岩桩的承载力对于基岩持力层下强风化岩的影响简化为下卧一般由端阻、侧阻及嵌岩段侧阻（或总侧阻）组成。层对持力层的等效均布顶托力q（kPa）来模拟，其中:2嵌岩桩并不均为端承桩，严格讲应为摩擦端承桩。q2=k·vs（3）嵌岩桩即使是在无覆盖层条件下或长径比L/D<53式中：kv为下卧层竖直向基床系数，kN/m；s为的短桩，并非一律是端承桩，而较长的嵌岩桩大多下卧层地基变

6、形，m。[1]属于摩擦桩，很长的嵌岩桩完全属于摩擦桩。2.3计算内容及假定1.2嵌岩桩承载力影响因素及端阻承担比为确定持力层的最小厚度，该项研究仅考虑单影响嵌岩桩竖向承载力的主要因素有桩身混桩桩基持力层受压破坏这种模式，理论计算主要凝土强度、上覆土层的性质、岩石性质、嵌岩深度、按基岩持力层抗冲切、抗剪、抗弯验算，并假定持孔壁的粗糙程度、施工工艺等，当桩的长径比力层基岩为完整岩。L/D=10～15时，桩周土的总极限承载力占嵌岩桩总岩石持力层按完整的中风化花岗岩（火成收稿日期：2013-04-24岩

7、）、砂岩（沉积岩）两种典型岩石为例，下卧层则作者简介：刘福东（1980-），男，山东菏泽人，硕士，工程师，从事岩土工程设计、勘察及检测工作。为相应的强风化岩，其相应参数见表1所列。2013年7月第7期城市道桥与防洪科技研究307表1持力层及下卧层岩石参数表容重抗压强度抗拉强度抗剪强度弹性模量岩类泊松比μC/kPaφ/(°)基床系数/kN·m-3/kN·m-3Rc/MPaRt/MPaRv/MPa/MPa中风化花岗岩（持力层）257567700000.251400055强风化花岗岩（下卧层）2020

8、00.236035400000中风化砂岩（持力层）231211.2400000.25180040强风化砂岩（下卧层）191200.2520403500002.4抗冲切验算3qD（1+2μ）h≥1（13）根据静力平衡条件（见图1）则有：姨64KRtK·R≤T+F（4）2.6抗剪验算[5]T=πh（D+htanα）Rt/cosα（5）参考混凝土结构设计规范公式6.5.1-1，采用F=π（D+2htanα）2q/A（6）如下简化公式：2式中：K为安全系数，取2；T为持力层基岩的KVmax≤0.7πRt