如何设计嵌岩桩

1、如何设计嵌岩桩安徽省港航勘测设计院作者张万涛摘要本文根据嵌岩桩设计工作中存在的实际问题，将不同规范中关于嵌岩桩的解释及有关公式进行对比、分析，并从单桩竖向受力原理出发配合实例，总结出嵌岩桩设计的一般原则，最后提出相关结论以求抛砖引玉关键词单桩竖向极限承载力标准值岩石饱和单轴抗压强度岩石天然抗压强度中等风化硬质岩软质岩岩石基本质量指标一、问题的提出我们日常在嵌岩桩设计过程中往往由于涉及不同行业标准，各行业标准对嵌岩桩设计要求又各不相同，甚至又互相矛盾，使得对于嵌岩桩的理解缺乏统一认识，同时又由于现场地质环境千差万别，如无现场单桩静载试验或当地经验，-味照搬照套公式往往就会与实际差别很大。本文从提

2、出问题入手，分析对比各规范公式说明，然后对照工程岩体分级标准(GB5021894)对各规范中有关风化岩的说明进行解释，并举例说明，最后总结出嵌岩桩设计的一般原则。问题1、以岩石为持力层的基桩是否均要进入中等风化以下；问题2、嵌岩桩何种情况下不计入覆盖层桩侧阻力；问题3、放入基岩的基桩承载力是否均应按嵌岩桩公式计算。二、各行业标准的分析对比建筑桩基技术规范(JGJ9494)关于嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值，规定由桩周土总侧阻、嵌岩段总侧阻和总端阻三部分组成。当根据室内试验结果确定单桩竖向极限承载力标准值时，可按下式计算：Q=Qsk+Qrk+Qpk(1)nQsk=u!2工siqsikli1Qrk

3、=u工sfrchrQpk=工pfrcAp利用该公式计算嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值时应注意以下三个方面的问题。1、 对于桩端持力层为强风化的岩石由于无法通过试验得到frc因此该公式变为非嵌岩桩计算公式，相应的强风化段可根据岩体的风化程度按砂土、碎石类土取值。2、 对于桩端持力层为中等风化、微风化及新鲜岩石，一般情况下按此公式计算，除非桩的长径比很小，且桩端置于坚硬的岩石上，则略去Qsk项，否则均要记入上覆土层侧阻力。对于长径比很小的理解，规范没有明确说明，但我认为与单桩的设计承载力有关，对于桥梁桩基考虑迎空面，冲刷线的影响，设计时可以保守一点。3、 桩端持力层进入中等风化、微风化及新鲜岩石的

4、深度一般不宜超过5d,超过5d则端阻力修正系数（p为零，Qpk为零。且嵌岩段超过5d,侧阻力计算时，只能按5d考虑。所以一般以小于3d为好。这一点从规范（JGJ9494）（p、（s的修正系数表中可以看出。嵌岩深径比hjd0.00.51234>5侧阻修正系数（s0.0000.0250.0550.0700.0650.0620.050端阻修正系数（pp0.5000.5000.4000.3000.2000.1000.000公路桥涵地基与基础设计规范（JGJ024-85）关于嵌岩桩单桩轴向受压容许承载力值的计算公式直接略去了上覆土层侧阻力值，只记入嵌岩段侧阻力及端阻力值，其公式为P=（ciA+C2

5、uh）Ra,这里的ci、C2相当于tp、（s。可见公路规范比较保守，在嵌岩桩设计过程中几乎略去了嵌岩段上覆土层的全部侧阻力值。并使得嵌岩段越深越好，这一点正好与建筑规范（JGJ9494）相矛盾。系数ci,C2值如下：条件C1C2良好的0.60.05一M的0.50.04较差的0.40.03港工嵌岩桩(JTJ285-2000)嵌岩段承载力计算公式主要参照重庆建筑工程学院的研究成果，根据嵌岩桩的受力机理、国内外大量试验研究文献和港口工程实践经验，略做修改而得。与建筑规范(JGJ9494)相比，公式相似，但当hr/d=5时，建筑规范取(p=0,而港工规范取(p=0.12,当基桩嵌入中等风化岩时，两规范

6、对此也有不同看法，港工规范认为嵌入中等风化岩的单桩轴向抗压承载力，宜根据静载荷试验确定。而建筑规范认为中等风化岩也适合公式(1)。关于以上三规范公式中出现的单轴抗压强度中的岩石强度在建筑规范和港工规范为饱和单轴抗压强度标准值，桥梁规范中为天然抗压强度标准值。三、关于中等风化岩的理解工程岩体分级标准(GB5021894)中依据岩体的坚硬程度和岩体的破碎程度来划分岩体的质量标准。所以各规范中关于岩体中等风化的叙述就不完全合理。强风化硬质岩基本质量级别相当于未风化或微风化软岩，所以各桩基规范中仅以风化程度来确定是否适用嵌岩桩公式时，是不太合理的，所以本文认为中等风化以上的硬质岩和一般软岩、软质岩均不

7、适用嵌岩桩公式，相应的岩石承载力应提供容许承载力或承载力特征值。采用一般的土类桩基公式。四、嵌岩桩设计的一般适用条件和原则从基桩受力分析看，随着基桩位移的产生，侧阻力从上往下逐渐发挥，一般情况下除非桩的长径比很小，且桩端置于坚硬的岩石上，侧阻力发挥作用小，其他情况下如覆盖层较厚，风化层较厚，软质岩层较厚，或未达到完全成岩作用的岩石(如：合肥地区的第三系红色砂岩)，基桩均由于有位移空间，侧阻力能有效发挥。所以当软质岩或风化层很厚时相应的桩基勘察也无须一定要找到中等风化层或硬质岩层。例：安庆长江大桥主桥墩下基岩单轴抗压强度为5-30Mpa为软质岩，通过试验研究确定桩侧阻力及桩端阻力，最后钻孔桩的容许承载力符合一般土类计算公式为P=1/2ULTp+Ah(7Ro本院在淮南连接线窑河特大桥做试桩承载力试验结果，也发现单桩承载力同样适合以上公式。所以根据以上分析总结四条，以便抛砖引玉，引起大家的争论。总结1、各嵌岩桩桩基设计应以建筑规范为基础，桥梁和港工考虑到边界条件可以适当保守一点；总结2、中等风化以上的硬质岩，所有软岩极软岩，未完全成岩作用的岩石均可以做桩基持力层，但不适合嵌岩桩公式计算，而使用相应土类桩基计算公式；总结3、中等风化以下的硬质岩，在桩径比很小的情况下可忽略覆盖层侧阻力；总结4、进入风化层的基桩长度受计算承载力控制，不受桩的长径比限制。例如