浅析嵌岩桩设计.doc

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1、嵌岩桩设计图—1Q图一1b图—1c图—2图—3o、3b图—4o、4b图一5预制型锚杆嵌岩桩预制型组合嵌岩桩一、概述嵌岩桩以其桩端嵌入岩层而得名。其在我国已广泛应用与建筑、市政、桥梁工程，港口码头工程等工程领域。由于嵌岩桩的承载现状及设计施工方法的特殊性，近年来备受我国工程界和学术界的高度关注，纷纷立题进行研究。人们传统的观念和国内外许多教科书及规范（如《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002）都曾把嵌岩桩作为端承桩的典型。许多国家规范规定为桩端嵌入完整的硬质岩层吋，按桩端岩石的承载力计算单桩承载力，而不考虑其桩侧阻力。然而大量的试验

2、研究工作表明，很多情况下增加嵌岩深度及扩大端承面积无助于调动基岩的端承作用，却更加使得施工难度増加，工程造价增大，且工期延长。因此对嵌岩桩受力机理的探讨及研究显得非常的必要。二、嵌岩桩的主要类型根据近十多年來施工工艺及设备的不断发展，H前在建筑、市政、公路桥梁、港口码头等工程领域，所应用的嵌岩桩大致可分为：/等直径灌注型陨岩桩/灌注型械岩桩e变直径注型换岩桩/灌注型锚杆嵌岩桩碳岩桩的主要类型〈/预制植入型嵌岩桩预制型嵌岩桩。预制型芯柱嵌岩桩111

3、p*L17

4、1b)1c)图一瀝注型嵌绪桩嵌固形式示意图1a)d>Q.8D嵌岩桩；1b)d=

5、(0.5~0.8)D嵌是桩；1c)锚杆嵌岩桩D—桩身直径；d—嵌岩段直径1-岩石层；2-钢筋层；3—护简；4一覆盖层；5—锚杆因-2卿整入般粧示翹@-3a预制获諏馳示意因1-聃讎；2-1I±M；3-m；4-岩砒；5-就槪士1-馳飾;2-融士戢碱士捕難；3-；6-4-钢維剜概；5-钢概；6-岩石层F4a卿鍔機黠示龍1-OiM；2-MW；3-W；4-OSi；E-3b洲狱撫黠縱細示詡1-MO；2-O±M；3-KM±；4-岩碇;5-於敏1因-4b预翹豁般社段齟示翹1-秋獭土；2-貓謎;3-虢处4-«

6、±1；5-钻緘孔导管；6-；7-傲Wt黠；8-翻

7、1-卿魏；2-IliM；3-««««±；4-m；5-骚或中WU；6-黠;7-紗讹岩或中恥岩而作为建筑工程屮广泛采用的为等直径的人工挖孔或钻孔灌注桩以及带扩大头的人工挖孔桩。三、嵌岩桩受力基本特性国外嵌岩桩的应用与研究开展的比较早。Reese等于1668年发表了世界上比较早的一根埋设量测元件的嵌岩桩桩顶荷载随深度变化的试验报告，该报告屮桩长5.5米，桩径0.76米，长径比L/d=11.7,嵌岩深度hr=4.2d（d为桩径），持力层为岩土页岩，实测结果表明：桩端反力约占总荷载的15、25%。美国自由广场一号楼下的一根L=8.8m,L/d=3.4

8、,嵌岩深度hr=l.65d的嵌岩桩，从成桩至上部结构竣工后持续两年多的观测表明：在不同的荷载水平下，桩顶始终有60%~70%的荷由桩侧承担，国内对嵌岩桩承载性能的研究开始于丄个世纪七十年代，在四川某桥梁工地实测的一根桩径0.6m,桩嵌入砂质粉土页岩3米，无覆盖层的荷载传递曲线表明，该桩侧阻在总荷载屮所占比例为88%,血桩端阻力仅为12%。80年代广东洛溪大桥嵌岩桩进入泥质砂岩3.0米，桩长28.5米，桩径1米，实际测得桩端荷载在总荷载中所占比例为11%。嵌岩桩的承载和变形性状受到许多因索的影响，十分复杂，通过国内外大量试桩资料的分析，可以将

9、嵌岩桩的承载性能的基本特征归纳为如下几个方面：1）在通常情况下，当L/d<20时,Q端/Q总自100%减少到30%；当20〈L/d<64时,Q端/Q总一般不超过20%,不少桩在L/d=10"15Z间开始起作用。2）对L/d在15、20之间的泥浆护壁的冲（钻）孔嵌岩桩，不管嵌入的岩层为完整的还是风化的岩石，其荷载传递特征都具有摩擦桩的性质：即桩侧阻力先于桩端阻力发挥出来。3）对短粗的人工挖孔嵌岩桩，其端阻力先于侧阻力发挥出来，且其端阻力可分扌JI80%以上的荷载，明显具有端承桩的特点。嵌岩桩成为端承桩的条件大致为：a）桩短而粗，L/d很小且嵌

10、岩不深（例如hr/d<0.5）桩底沉渣已被清除，这类桩受荷后桩身弹性压缩小，桩土相对位移和桩身整体位移都较小。b）桩虽长，但覆盖土层性质差或受水位冲刷等影响，潜在的摩阻力小，残积土或风化岩层厚度小，桩端嵌岩不深，而施工沉渣清除较好，这类桩受荷后桩端产生少量位移即能调动桩端阻力，故承担大部分桩端荷载。c）桩虽较长，但覆盖层为嵌固结土，湿陷性黄土或松散填土并且将产生负摩阻力的情况。图-6表示嵌岩桩的荷载传递曲线，从图屮可以看出无论是嵌入强风化还是嵌入新鲜岩屮的桩，桩身荷载（轴力）约随深度递减，这表明基岩以上覆盖土层的侧阻力在桩身变形中同样可以被

11、调动起来。E（或称端承縻擦桩）。4）对于嵌岩桩光滑的嵌岩桩，嵌岩段侧阻力在较小的位移就可以充分发挥，在hi-0.5时达到最大，嵌岩段侧阻的传递深度不大于5d,固血规范屮也明确表示