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实例讲解嵌岩桩工艺

 

 1.前言大量的实测资料表明,嵌岩桩即使是在无覆盖层条件下或长径比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,把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载能力,却造成浪费并增加施工的难度。
    2.嵌岩桩的定义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、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为嵌岩桩,不包括嵌入全风化、强风化岩情况。
    3.嵌岩桩承载力计算方法通过151根试桩,提出嵌岩桩承载力计算方法—单桩轴向受压承载力容许值(kN)。 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,—根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的端阻发挥系数,—桩端截面面积(m2),对于扩底桩,取扩底截面面积—桩端岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa),黏土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;—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,—各土层或各岩层部分的桩身周长(m); —桩嵌入各岩层部分的厚度(m),不包括强风化层和全风化层;—岩层的层数,不包括强风化层和全风化层;—覆盖层土的侧阻力发挥系数,根据桩端 确定:当2MPa≤ <15MPa时, ;当15MPa≤ <30MPa时, ;当>30MPa时, —各土层的厚度(m);  —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;
    土层的层数,强风化和全风化岩层按土层考虑。)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: 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; hs—土层厚度; U—嵌岩桩穿越土层部分的截面周长。 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。 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。
(1)挖孔嵌岩桩 依据29根试桩,可求得具有95%保证率的土层侧阻系数
    (2)钻孔嵌岩桩 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%保证率的土层侧阻系数 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;当Ra≤15MPa时, ζs=0.8; 当Ra=15~30时, ζs=0.5; 当Ra >30MPa时, ζs=0.2。 2)嵌岩段侧阻和端阻系数分析 相同的系数c1和c2
    注:
    (1)当入岩深度小于或等于0.5m时, 乘以0.75的折减系数, =0;
    (2)对于钻孔桩,系数 、 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况, 、 应分别乘以0.75的折减系数。 4.结论 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。 2 非嵌岩部分的侧摩阻力不可忽视。 3 不同成孔方式的嵌岩桩,其承载性能也有差异。 4 按基岩性质将桩分为软岩嵌岩桩和硬岩嵌岩桩。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。 ? 计算公式 上述公式中参数取值如下:   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 。
    为根据清孔情况、岩石破碎程度等因素而定的第i层岩层的侧阻发挥系数,查表取0.75×0.05×0.8=0.03。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。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 小于2MPa时按摩擦桩计算。为覆盖层土的侧阻力发挥系数,由于2MPa≤=10MPa<15MPa,取0.8。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。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。结合上述参数可以求解嵌岩钻孔桩单桩承载力如下: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。

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