[優(yōu)秀畢業(yè)設計精品] 軟土地基嵌巖樁的分析與研究

1、<p>　　分類號 密 級 </p><p>　　UDC 學校代碼 </p><p><b>　　學位論文</b></p><p>　　題

2、目：軟土地基嵌巖樁的分析與研究 </p><p>　　英文題目：The analysis and research of rock—socked piles </p><p>　　in soft soil</p><p>　　學位申請人姓名： </p><p>　　申請學位領(lǐng)域名稱： 建筑與土木工程 </p>&l

3、t;p>　　指導教師姓名： </p><p><b>　　二○一○年五月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　近十幾年來，嵌巖樁的應用和研究取得了長足的進步，大量的試樁資料和理論分析都從不同側(cè)面對嵌巖樁的承載性狀進行充實和完善，將嵌巖樁的應用和研究水平提高到一個新階段。

4、</p><p>　　但是雖然嵌巖樁的工程應用已有比較長的歷史，人們對嵌巖樁的工作性狀也有了一定的認識，至今日，關(guān)于嵌巖樁的定義依然沒有一個統(tǒng)一的標準。由于嵌巖樁所處土層、巖層的復雜性、樁身砼質(zhì)量的不穩(wěn)定性、施工工藝的多樣性、影響嵌巖樁承載特性的因素復雜性，致使對嵌巖樁的承載性狀、破壞機理存在不同的認識，甚至在嵌巖樁設計與承載力取值方面存在一些認識誤區(qū)，即一方面不管嵌巖樁長徑比的大小、上覆土層的土性、沉渣厚度等，

5、一律將嵌巖樁視為端承樁進行設計；另一方面盲目增加嵌巖深度不考慮基巖的力學性狀而采用擴底，從而延長工期、增加施工難度。由于嵌巖樁單樁承載力高，造價也較高，由此造成的浪費是驚人的。</p><p>　　本文將根據(jù)國內(nèi)外已有嵌巖樁工程試驗數(shù)據(jù)并結(jié)合溫州地區(qū)工程實例，對軟土地基嵌巖樁在受荷時的軸力傳遞、側(cè)阻力的發(fā)揮、樁端阻力特征、嵌巖深度、影響承載特性的因素以及嵌巖樁的設計等等問題進行探討和分析，并得出一些對嵌巖樁的設計

6、、施工和深入研究具有指導意義的結(jié)論。</p><p>　　關(guān)鍵詞：嵌巖樁；承載性狀；端阻比；嵌巖深度；載荷試驗標準；設計</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Over the recent decade,the application and research of rock-socked pile has

7、 made great strides. Aboundant of testingl documents and theoretical analysis has further illustrated the bearancability of rock—socked pile from different aspect. Moreover, it would put the application and research l

8、evels to a new stage.</p><p>　　Engineering application of rock—socked piles has a long history and people have a certain information on the performance of rock-socked piles, however, due to the following fac

9、tors, such as the complexity of the rock-socketed piles and rock location, instability of concrete piles quality, the diversity of the construction process, the complexity of the factors of influencing bearing propertie

10、s ,there is still not a univerdal standard to give definiton for the rock-socketed piles . The factors m</p><p>　　Basing on the testing data of rock—socked pile project at home and abroad including wenzhou p

11、rojects, The thesis make a deep study and analysis on the issues as following: the axial transmission of rock-socked pile under pressure, side resistance, resistance character, rock depth, the factors which incluce bear

12、ance, design of rock pile, etc. Meanwhile, it would make some conclusions which is useful to its design , process and further research. </p><p>　　Key words：rock—socked pile；bearing properties；shaft resistanc

13、e；socketed length; the standard of test roading;design.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第1章 緒 論</b></p><p><b>　　1.1 前言</b></p><p>

14、;　　樁基礎是最古老的基礎形式之一，早在有文字記載的歷史以前，人類就在地基條件不良的河谷和洪積地帶采用木樁來支承房屋。智利發(fā)掘文化遺址時發(fā)現(xiàn)的木樁距今大約有1200-14000年。中國浙江省余姚縣河姆渡原始社會遺址出土的木樁，距今大約有600-7000年。中國漢朝(公元前200年到公元200年)建橋時開始使用木樁基礎;到明、清時期，樁基礎已在橋梁、水利和建筑工 程中廣泛應用。 20世紀50年代，中國開始在一些大型 工程中采用鋼筋混凝

15、土預制樁基礎;70年代后期采用開口鋼管樁和離心混凝土管樁基礎。隨著打樁施工機械和技術(shù)的不斷發(fā)展和海洋工程建設的迅速興起，樁基礎已由單純的支承上部結(jié)構(gòu)，向承受很大外力的結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)展。由于大外力、小沉降的要求，越來也多的建筑（構(gòu)筑）物選擇了較為堅硬的巖石作為樁基礎的持力層。只要樁身一部分或全部進入巖石中的樁基礎就稱為嵌巖樁。嵌巖樁具有承載力大、單樁及群樁沉降小、抗震性能好、充分利用基巖承載力及砼抗壓強度等特點在工程中得到廣泛應用。</

16、p><p>　　溫州地區(qū)除去一部分山地丘陵外大部分為沖積或淤積形成的，淤泥層厚度大，含水量高，屬于軟弱地基。近些年來，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各類大型及高層、超高層建筑不斷建設，這些建筑大多選擇了穿越厚達幾十米的淤泥層將樁基礎嵌入下部的巖石上。但在實際應用過程中，嵌巖樁由于其承載力大、試驗費用大，故完整的試樁實測資料不多，這就制約了對嵌巖樁承載性能的全面認識。樁的承載性能和沉降控制直接影響整個工程的安全及經(jīng)濟投資問題。在

17、目前工程實踐中，對于嵌巖樁的設計仍普遍存在不合理現(xiàn)象：一是把嵌巖樁按端承樁來考慮，不論樁的長徑比L/D的大小均不計側(cè)阻力，只注意樁端阻力的作用而忽略了樁的荷載傳遞機理和承載力特性，導致單樁承載力取值明顯偏低；二是忽略了嵌巖樁的臨界深度或不適當?shù)卦黾忧稁r深度（L＞5d）；三是在硬巖層中不適當?shù)剡M行擴底，實際上無法使嵌巖和擴底部分的承載力得到有效利用，增加造價、延長工期。</p><p>　　1.2 嵌巖樁理論國內(nèi)外

18、研究動態(tài)及現(xiàn)狀</p><p>　　國外嵌巖樁的應用和研究開展比較早，世界上最早的一根埋設量測元件的嵌巖樁荷載隨深度變化的試驗報告于1968年發(fā)表，該樁長5．5 m，樁徑0．76 m，嵌巖深度hr=4.2D。實測結(jié)果顯示，樁端反力約占總荷載的15％～25％；美國費城自由廣場一號塔樓下的一根長約8．8 m，L/D=3．4，嵌巖深度hr=1．65 D的嵌巖樁，從成樁到上部結(jié)構(gòu)竣工后連續(xù)兩年半的觀測結(jié)果表明，在不同的荷

19、載水平下，樁側(cè)始終承擔總荷載的60％～70％。</p><p>　　上個世紀，隨著國家建設的開展，嵌巖樁的工程應用和理論研究逐步開展。二十世紀七十年代中期，四川某橋梁工地實測的一根樁徑0．6 m，樁嵌入砂質(zhì)粘土頁巖3．0 m，無覆蓋層；嵌巖樁荷載傳遞曲線表明，樁側(cè)阻力在總荷載中所占的比例為88％，而樁端阻力所占的比例僅為12％；八十年代中期廣東某大橋嵌巖樁進入泥質(zhì)砂巖3．0 m，樁長28．5 m，樁徑1．0 m，

20、實測得到的樁端荷載在總荷載中所占的比例為11％。近年來，嵌巖樁的應用和研究取得了長足的進步，大量的試樁資料和理論分析從不同側(cè)面對嵌巖樁的承載性狀進行充實和完善，將嵌巖樁的應用和研究水平提高到一個新階段。</p><p>　　雖然嵌巖樁的工程應用已有比較長的歷史，人們對嵌巖樁的工作性狀也有了一定的認識，但時至今日，關(guān)于嵌巖樁的定義依然沒有一個統(tǒng)一的標準。由于嵌巖樁所處土層、巖層的復雜性、樁身砼質(zhì)量的不穩(wěn)定性、施工工

21、藝的多樣性、影響嵌巖樁承載特性的因素復雜性，致使對嵌巖樁的承載性狀、破壞機理存在不同的認識，甚至在嵌巖樁設計與承載力取值方面存在一些誤區(qū)，即一方面不管嵌巖樁長徑比的大小、上覆土層的土性、沉渣厚度等，一律將嵌巖樁視為端承樁進行設計；另一方面盲目增加嵌巖深度不考慮基巖的力學性狀而采用擴底，從而延長工期、增加施工難度。</p><p>　　本文將根據(jù)國內(nèi)外已有嵌巖樁工程試驗數(shù)據(jù)并結(jié)合溫州地區(qū)工程實例，對軟土地基嵌巖樁在

22、受荷時的軸力傳遞、側(cè)阻力的發(fā)揮、樁端阻力特征、嵌巖深度、影響承載特性的因素以及嵌巖樁的設計等問題進行探討和分析。</p><p>　　第2章 嵌巖樁的承載性狀及其影響因素</p><p>　　2.1 嵌巖樁的定義</p><p>　　國外學者認為，不論巖體的強度和風化程度如何，只要樁端嵌入巖體中的樁就稱為嵌巖樁。而國內(nèi)的《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》雖然沒有對嵌巖樁作出明確的

23、定義，但其本意是明確的：只有嵌入中等風化、微風化、新鮮巖石中的樁才是嵌巖樁。自然界的巖石種類繁多，性狀各異，有些中風化巖石的強度甚至比某些微風化甚至未風化巖石的強度還要高，不加區(qū)別地將巖石的風化程度作為嵌巖樁的劃分標準，是不科學的不全面的。我們認為，只要樁端嵌入到巖體中，不管是硬巖還是軟巖，不管巖石是微風化、中風化還是強風化，就應該稱其為嵌巖樁。其承載和變形性狀的具體特征，則要通過一定的試驗、計算分析得到。分析一些已有的工程數(shù)據(jù)，結(jié)合對

24、嵌巖樁承載性狀的一些新認識，按樁側(cè)、樁端分擔外荷載比例的不同，我們認為可以將承壓嵌巖樁做以下分類：</p><p>　　(1)全側(cè)阻嵌巖樁。在樁長較長、孔壁粗糙或者樁端以下存在較厚的沉渣等情況下，作用在樁頂?shù)暮奢d幾乎完全由樁側(cè)阻力來承擔，樁端所承擔的荷載可以忽略，這種類型的嵌巖樁稱為全側(cè)阻嵌巖樁。</p><p>　　(2)全端承嵌巖樁。在樁長較短、孔壁光滑、清孔較好的情況下，作用在樁頂?shù)?/p>

25、荷載基本上全部由樁端承擔，側(cè)阻很小或很難發(fā)揮．這種類型的嵌巖樁稱為全端承嵌巖樁。</p><p>　　(3)全阻嵌巖樁。盡管端阻、側(cè)阻發(fā)揮的先后次序和發(fā)揮程度不同，但它們都起到分擔外荷載的作用，這就是全阻嵌巖樁。全側(cè)阻嵌巖樁和全端承嵌巖樁是全阻嵌巖樁的兩個極端情況。</p><p>　　2.2 軟土地基嵌巖樁的承載特性</p><p>　　2.2.1 軟土地基嵌巖樁

26、承載力特性</p><p>　　嵌巖樁的承載和變形性狀要受到許多因素的影響，十分復雜，通過對國內(nèi)外大量試樁資料的分析，可以將嵌巖樁承載性狀的基本特征歸結(jié)為以下幾個方面：</p><p>　　(1)通常情況下，當L/D<20時，Qb/Q自100％減少到30％；當20<L/D<63．7時，Qb/Q一般不超過20％，不少樁的Qb/Q在5％以下。一般認為L/D越大樁側(cè)覆土阻力起的

27、作用越大，Qb/Q越小。與此相適應，上覆土層的側(cè)阻力大約在L/D=10～15之間開始起主要作用；</p><p>　　(2)對于L/D在15～20之間的泥漿護壁的沖(鉆)孔嵌巖樁，不管樁端嵌入完整的巖石還是風化巖石，其荷載傳遞特征都具有摩擦樁的性質(zhì)：樁側(cè)阻力先于樁端阻力發(fā)揮出來，樁端阻力所分擔的荷載較小；</p><p>　　(3)對于短粗的人工挖孔嵌巖樁，其端阻力先于側(cè)阻力發(fā)揮出來，且端

28、阻力一般可分擔80％以上的荷載，明顯具有端承樁的特點；</p><p>　　(4)對于嵌巖段光滑的嵌巖樁，嵌巖段側(cè)阻力在較小的位移下就可以充分發(fā)揮，在hr/D=0．5時達到最大，爾后迅速減小，嵌巖段側(cè)阻的傳遞深度一般不大于5 D，且呈脆性破壞。當嵌巖段粗糙時，嵌巖段側(cè)阻力發(fā)揮就比較平穩(wěn)，側(cè)阻力傳遞深度較大，且不出現(xiàn)明顯的脆性破壞，承載力顯著提高，沉降明顯減小；</p><p>　　(5)盡

29、管一般情況下嵌巖樁明顯地表現(xiàn)為摩擦樁的工作性狀．但由于其樁端持力層強度較高，因而群樁效應并不明顯。</p><p>　　表1、圖1分別為溫州市區(qū)某工程試樁所處場地的地質(zhì)勘察資料及試樁的樁頂、樁底荷載Q～S曲線。</p><p>　　表1 土層主要特征指標</p><p>　　試樁樁長分別為55.3m、59.3m、47.4m，樁徑0.8m，樁端進入中風化凝灰?guī)r2.0m

30、。樁身砼強度等級為C25。采用正循環(huán)回旋鉆機鉆進成孔。</p><p>　　樁頂Q～S曲線中，當樁頂荷載在10MN前曲線圓滑，樁頂累計沉降量分別為34.91mm、37.61mm、40.50mm，卸荷后樁項回彈率分別為58.55%、43.53%、69.11%，殘余沉降量分別為14.47mm、21.24mm、27.99mm，曲線基本反映出樁的荷載傳遞性狀。</p><p>　　(a) 樁頂沉降

31、Q～S曲線 (b) 樁底沉降Q～S曲線</p><p>　　圖1 樁頂與樁底沉降曲線</p><p>　　隨著樁頂荷載的增加，樁頂和樁端的沉降差逐漸增大，兩曲線間距離逐漸拉開，說明樁身變形隨著壓應力的增大而增大；卸載時，隨著樁頂荷載的減小，樁頂位移逐漸恢復，而樁端位移恢復得較為緩慢，當卸載完成后，樁頂荷載為零時，樁頂位移仍有較大部分沒有恢復。</p><p>

32、　　軟土地基嵌巖樁的樁頂沉降主要由樁身砼彈性壓縮和樁底基巖應變二部分組成。樁頂沉降受荷載傳遞機理的支配。施加在樁頂?shù)暮奢d通過樁端阻力(包括樁周土體側(cè)阻力和嵌巖段側(cè)阻力)和樁側(cè)阻力傳遞給樁周土體和樁底基巖，樁底基巖和樁周土體變形的大小，決定著樁端和樁側(cè)阻力的發(fā)揮程度。它取決于樁的幾何形狀、荷載大小、成樁工藝及樁底基巖樁周土體和樁身砼的彈性模量。</p><p>　　《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94－94）規(guī)定，嵌巖

33、樁單樁豎向極限承載力標準值按下式計算： </p><p>　　式中Qsk、Qrk、Qpk分別為土的總極限側(cè)阻力、嵌巖段總極限側(cè)阻力、總極限端阻力標準值。</p><p><b>　　單樁設計承載力為</b></p><p>　　式中γs、γp分別為樁側(cè)阻抗力分項系數(shù)、樁端阻抗力分項系數(shù)。</p><p>　　從形式上看

34、，規(guī)范是通過極限側(cè)阻值、極限端阻值各自除以一個安全系數(shù)而得到設計值R，但在理論上Qpk不能理解為極限側(cè)阻值。嵌巖樁的端、側(cè)阻極限值很難同時得到充分發(fā)揮，在端、側(cè)阻的共同作用下，Qsk與Qrk、Qpk之間的關(guān)系是錯綜復雜的，它們并不同步出現(xiàn)。因此，規(guī)范中的Qpk只能理解為當Qrk、Qpk達到極限端阻的相應發(fā)揮值。</p><p>　　2.2.2軟土地基嵌巖樁在不同荷載下的受力性狀</p><p&

35、gt;　　軟土中嵌巖樁剛開始加載時，樁身上部混凝土壓縮激發(fā)上部樁周土層的樁側(cè)摩阻力。隨著荷載逐漸增大，樁身軸力從上向下傳遞，樁身混凝土也自上而下產(chǎn)生壓縮變形，從而激發(fā)樁周土阻力自上向下逐漸發(fā)揮，直至樁身軸力傳遞到樁端。樁側(cè)摩阻力逐漸克服時，再增加樁頂荷載就會產(chǎn)生樁端位移，從而激發(fā)樁端阻力。隨后，樁側(cè)摩阻力隨樁身壓縮量的增加而緩慢增加，樁端阻力則逐漸增大。</p><p>　　圖2為溫州市區(qū)某工程其中一根試樁的抗壓

36、軸力分布圖，由圖可見：在樁頂荷載作用下，樁身軸力沿深度逐漸減少，樁側(cè)摩阻力自上而下逐步發(fā)揮。由于樁身軸力在任意兩層面間的差值大小，表征著樁側(cè)阻力的大小，軸力曲線斜率小，層面間軸力差、樁側(cè)阻力就大。地基的第③—1層淤泥層軸力曲線斜率最大、最陡、軸力差小，說明該層側(cè)阻力最小，其次是第③—2層淤泥質(zhì)粘土層側(cè)阻力較?。坏冖荨?層強風化凝灰?guī)r層曲線斜率最小、最平緩、軸力差大，說明該層側(cè)阻力最大。圖3為不同荷載作用下S1試樁單位側(cè)摩阻力qs隨深度變

37、化曲線圖。樁周土分層摩阻力是指埋設鋼筋應變計的相鄰兩截面軸力之差與兩截面之間樁身表面積之比。由圖可知，隨著樁頂豎向荷載的增加，樁側(cè)土層的極限側(cè)摩阻力由上而下逐漸發(fā)揮出來。根據(jù)試樁所處位置的土層特性，當達到極限荷載時，樁身中最大單位側(cè)摩阻力所處的位置為第⑤—2層強風化凝灰?guī)r段。</p><p>　　圖2 S1試樁抗壓軸力分布圖 圖3 S1試樁側(cè)摩阻力隨深度變化曲線圖</p><p&g

38、t;　　2.2.3軟土地基嵌巖樁的嵌巖深度</p><p>　　嵌巖深度對嵌巖樁承載力的影響是多方面。首先，嵌巖深度影響嵌巖段樁側(cè)阻力的分布模式和嵌巖樁的破壞模式，Thorne、Pells和Gill等研究表明，嵌巖樁的嵌巖深度對嵌巖樁的破壞模式有著顯著影響。若嵌巖樁的嵌巖深度較淺，則破壞時樁端將形成一個楔形破壞面，樁身同時發(fā)生水平、垂直位移和旋轉(zhuǎn)。若嵌巖樁的嵌巖深度較深，破壞時樁端將形成一個錐形破壞面，其次，嵌巖

39、深度直接影響著嵌巖樁承載力的大小。</p><p>　　近100多組試樁的實測資料統(tǒng)計表明，在以泥漿護壁的鉆孔嵌巖樁中，由于樁土（石）界面光滑，樁底沉渣的存在，使得軟土地基嵌巖樁的承載特性表現(xiàn)為端承摩擦樁的性狀；在荷載施加的初期，樁側(cè)阻力的發(fā)揮與樁頂荷載同步增長，此時樁頂荷載主要由樁側(cè)摩阻力承擔，樁端阻力幾乎為零。當樁端出現(xiàn)小位移后，樁側(cè)摩阻力已接近極限側(cè)摩阻力。因此，樁側(cè)摩阻力增長緩慢，樁端阻力開始隨樁頂荷載水

40、平的增長而有較大的增長，并幾乎與樁頂荷載增加同步。對于長樁，當荷載繼續(xù)增長，且接近極限荷載時，樁–土相對位移較大，如有滑移現(xiàn)象出現(xiàn)時，極限樁側(cè)摩阻力因弱化效應而降低。端阻力逐漸增長；隨著嵌巖深度的增加，在相同樁頂荷載水平下，端阻逐漸減小，并趨于一定值。這是由于隨著入巖深度的增加，樁端側(cè)向約束加強，嵌巖段的側(cè)摩阻力增加。</p><p>　　要使入巖段樁的側(cè)摩阻力充分發(fā)揮，必須使砼與巖石孔壁很密實地結(jié)合為一體，需要

41、清除孔壁泥皮，目前國內(nèi)施工水平尚未解決這個問題（日本在導管端部外周圍安裝一環(huán)狀管，在比重1.2左右的泥漿中可噴射射程達1.5m以上的高壓水，用此法來清渣、清淤和清洗孔壁）。</p><p>　　2.3 影響嵌巖樁承載力特性的因素 </p><p>　　影響嵌巖樁承載力的因素是極其多樣的．并呈各種因素的作用往往并不獨立，而是結(jié)合在一起發(fā)揮作用，這就使得嵌巖樁的承載性狀變得更為復雜。從直觀和經(jīng)

42、驗的角度來看，嵌巖長度、樁直徑、巖石強度、樁底沉渣等因素對嵌巖樁承載力的影響是顯而易見的。</p><p>　　根據(jù)相關(guān)文獻已有嵌巖樁嵌巖段承載力極限值估計的BP網(wǎng)絡模型，以巖石的風化程度指標為變量，進一步從定量的角度揭示了不同因素對嵌巖樁承載力影響的特征，通過計算分析指出：樁徑對嵌巖段極限承載力的影響呈非線性關(guān)系；樁長對嵌巖樁嵌巖段承載力的影響是有限的，存在一個最優(yōu)樁長，超過最優(yōu)樁長后試圖通過增加樁長來提高樁的

43、承載力是不經(jīng)濟的；巖石強度、嵌巖深度對嵌巖樁嵌巖段的影響幾乎呈線性關(guān)系，但嵌巖深度與嵌巖樁嵌巖段極限承載力之間的斜率很小，這說明盲目增加嵌巖深度是不經(jīng)濟的。</p><p>　　國外的資料一般將影響嵌巖樁承載力的因素歸結(jié)為：樁的嵌巖深度、樁徑、樁側(cè)和樁端巖石的彈性模量、巖石的成層特性、樁側(cè)巖石的粗糙程度、樁底的沉渣厚度和巖體的應力水平等。</p><p>　　綜上所述，影響嵌巖樁承載力的因

44、素總體上可歸納為：</p><p>　　(1)樁的嵌巖深度；</p><p><b>　　(2)樁的直徑；</b></p><p>　　(3)樁端巖石和樁側(cè)巖石的模量；</p><p>　　(4)樁側(cè)巖石的粗糙度；</p><p>　　(5)樁底沉渣的厚度；</p><p>

45、;　　(6)巖石的節(jié)理發(fā)育情況；</p><p>　　(7)巖體中的應力水平。</p><p>　　2.3.1 嵌巖深度對嵌巖樁承載力的影響</p><p>　　由于嵌巖樁定義的不明確，國內(nèi)學者在嵌入深度研究方面存在分歧：黃求順在實驗的基礎上認為，3d(d為樁徑)為最佳嵌巖深度，5d為最大嵌巖深度，并且已在規(guī)范中體現(xiàn)；明可前通過實驗認為，4d為最佳嵌巖深度，而劉松玉

46、等認為泥質(zhì)軟巖中的嵌巖樁的最大嵌入深度為7d。</p><p>　　嵌巖深度對嵌巖樁承載力的影響是多方面的。首先，嵌巖深度影響嵌巖段樁側(cè)阻力的分布模式和嵌巖樁的破壞模式。根據(jù)Thorne、Pells等的研究表明，嵌巖樁的嵌巖深度對嵌巖樁的破壞模式有著顯著影響。若嵌巖樁的嵌巖深度較淺，則破壞時樁端將形成一個楔形破壞面，樁身同時發(fā)生水平、垂直位移和旋轉(zhuǎn)。若嵌巖樁的嵌巖深度較深，破壞時樁端將形成錐形破壞面。其次，嵌巖深

47、度直接影響著嵌巖樁承載力的大小，從圖4不同嵌巖深度樁模型試驗的結(jié)果可以明顯地看出這個特點。</p><p>　　根據(jù)相關(guān)文獻給出的嵌巖樁樁側(cè)阻系數(shù)隨嵌巖深度變化而變化的情況。從中可以看出，當hr／D=2．O時，樁側(cè)阻力最大，而后隨著嵌巖深度的增加，樁側(cè)阻力逐漸減小。從中也可以看出，嵌巖深度對承載力的影響是有限的。</p><p>　　圖4：《建筑樁基礎技術(shù)規(guī)范》嵌巖樁樁側(cè)阻力的取值方法&l

48、t;/p><p>　　另外大量的數(shù)據(jù)表明：在泥漿護壁的鉆孔嵌巖樁中，即使嵌入中等風化巖石的深度達8D，在較大的荷載作用下仍有端阻力的存在，并不存在端阻為零的最大嵌巖深度。</p><p>　　近100多組試樁的實測資料統(tǒng)計表明，在以泥漿護壁的鉆孔嵌巖樁中，由于樁土（石）界面光滑，樁底沉渣的存在，使得軟土地基嵌巖樁的承載特性表現(xiàn)為端承摩擦樁的性狀；在荷載施加的初期，樁側(cè)阻力的發(fā)揮與樁頂荷載同步增

49、長，樁頂荷載主要由樁側(cè)摩阻力承擔，樁端阻力幾乎為零。當樁端出現(xiàn)小位移后，樁側(cè)摩阻力已接近極限側(cè)摩阻力。此時樁側(cè)摩阻力增長緩慢，樁端阻力開始隨樁頂荷載的增長而有較大的增長，幾乎與樁頂荷載同步。對于長樁，當荷載繼續(xù)增長至接近極限荷載時，樁－土相對位移較大，如有滑移現(xiàn)象出現(xiàn)時，極限樁側(cè)摩阻力因弱化效應而降低。端阻力逐漸增長；隨著嵌巖深度的增加，樁端側(cè)向約束加強，嵌巖段的側(cè)摩阻力增加。在相同樁頂荷載水平下，端阻逐漸減小，并趨于一定值。</

50、p><p>　　要使入巖段樁的側(cè)摩阻力充分發(fā)揮，必須使砼與巖石孔壁很密實地結(jié)合為一體，需要清除孔壁泥皮，目前國內(nèi)施工水平尚未解決這個問題（日本在導管端部外周圍安裝一環(huán)狀管，在比重1.2左右的泥漿中可噴射射程達1.5m以上的高壓水，用此法來清渣、清淤和清洗孔壁）。</p><p>　　綜上所述，嵌巖深度對嵌巖樁承載力的影響是顯著的，這也是在進行嵌巖樁設計和分析時必須首先引起注意的。</p&

51、gt;<p>　　2.3.2 樁徑對嵌巖樁承載力的影響</p><p>　　從樁基承載力計算模式不難看出，增大樁徑對提高嵌巖樁的承載力是有益的。對于嵌巖樁也是如此。但由于樁徑增大而導致的樁承載力提高只在一定的范圍內(nèi)比較明顯，如圖5所示：</p><p>　　圖5：樁徑對嵌巖樁側(cè)阻力的影響</p><p>　　當樁徑增大超過一定的范圍后，樁的側(cè)阻力反倒會

52、降低。分析原因，主要是由于隨著樁徑的增大，在樁身軸力作用下，樁的側(cè)向變形將會減小，作用在樁周巖石上的法向應力隨之減小，勢必導致切向應力亦即樁側(cè)阻力的下降。 </p><p>　　2.3.3 巖石模量對嵌巖樁承載力的影響</p><p>　　根據(jù)相關(guān)研究結(jié)果表明：樁巖模量比越大，剪切模量越小，界面的剪應力分布越均勻，只要樁端分擔的荷載比例不高，樁側(cè)巖體的破壞對樁的荷載～位移曲線影響不大；當樁

53、～巖界面條件差時，端阻承擔的荷載比例增大，破壞區(qū)不僅發(fā)生在樁側(cè)，樁底單元也出現(xiàn)拉裂和屈服，荷載～位移關(guān)系表現(xiàn)為明顯的曲線型，位移的大小可能成為設計的控制條件。</p><p>　　在其它條件其相同的情況下，（樁巖模量比）較大，樁側(cè)所承擔的荷載較大；（樁巖模量比）較小，樁端所承擔的荷載較大。另外當樁基礎嵌入深度較大時，在成孔過程中會導致樁端巖石性狀劣化從而影響樁阻力所占的份額。</p><p&g

54、t;　　2.3.4 巖石的成層性對嵌巖樁承載力的影響</p><p>　　成層性是沉積巖的重要特征，由于成層導致巖體的總強度降低，在進行嵌巖樁設計和承載力計算時，必須考慮樁底和樁側(cè)軟巖夾層的存在。有些時候，軟巖夾層的存在會降低樁～巖之間的抗剪強度和樁側(cè)巖石的模量，導致承載力的降低。此時，樁側(cè)抗剪強度和巖石模量可按下式計算：</p><p>　　式中： ρ——非軟弱巖層厚度在總長度中所占

55、的比例；</p><p>　　——軟弱巖石的剪切強度和彈性模量，MPa。</p><p>　　軟巖夾層的存在并非對嵌巖樁的承載力都是有害的：有些情況下，由于樁側(cè)軟巖夾層的存在，在成樁過程中孔壁容易形成凹凸，提高了孔壁的粗糙度，這對提高嵌巖樁的承載力是有益的。</p><p>　　2.3.5 樁底沉渣對嵌巖樁承載力的影響</p><p>　　無

56、論是在嵌巖樁的理論計算還是在設計施工時，樁底沉渣始終是一個很棘手的問題。我們必須承認這樣一個事實，實際操作時不可能保證樁底百分之百的干凈，如何確定樁底沉渣厚度及其對嵌巖樁承載力的影響就成為一個亟待解決的問題。早期的一些理論研究大都是從彈性理論著手進行定量的分析。樁底沉渣厚度過大，在樁頂荷載作用下．樁身將產(chǎn)生過大的位移，樁側(cè)阻力很容易超過其峰值進入殘余強度，這也是沉渣厚度過大導致嵌巖樁承載力下降的重要原因。有鑒于此，各種規(guī)范都對樁底沉渣厚

57、度作出了明確的規(guī)定．以確保單樁承載力和沉降在規(guī)定的范圍之內(nèi)。</p><p>　　另外根據(jù)溫州地區(qū)一些長或超產(chǎn)嵌巖樁關(guān)于樁端沉渣對承載力影響的研究發(fā)現(xiàn)：樁底沉渣除了降低樁端阻力之外，還要降低樁側(cè)的阻力。造成這一現(xiàn)象的原因我們認為是：樁側(cè)阻力是由于樁與樁側(cè)土之間的相對位移所產(chǎn)生的，并且在樁頂不同荷載水平下自上而下逐漸發(fā)揮。當樁端無沉渣時，靠近樁端處樁與樁側(cè)土之間的位移不會很大，隨著作用在樁頂荷載的增加，樁側(cè)阻力緩慢

58、增加；而當樁端有較厚的沉渣時，隨著樁頂荷載水平的增加，靠近樁端處樁與樁端土迅速滑移，出現(xiàn)破壞，從而降低了樁側(cè)阻力。</p><p>　　2.3.6 影響嵌巖樁承載力性狀的其他因素</p><p>　　除了上面提及的原因外，下面的一些因素同樣對嵌巖樁的承載性狀有著不同程度的影響。</p><p>　　(1)軟弱下臥層對嵌巖樁承載力的影響</p><

59、p>　　如果樁端下存在軟弱下臥層，它同樣會對樁的承載能力產(chǎn)生影響?！督ㄖ鼗A設計規(guī)范》認為其影響范圍為3倍的樁徑，當軟弱下臥層位于3倍的樁徑之外時，它對樁身承載力的影響就可以忽略。</p><p>　　(2)孔壁粗糙度對嵌巖樁承載力的影響</p><p>　　國外的一些學者通過室內(nèi)直剪試驗，研究了不同粗糙度對樁側(cè)阻力的影響。得出了如下一些認識：</p><p&

60、gt;　?、倏妆诖植跁r，樁～巖之間剪切峰值較大；而孔壁光滑時，樁～巖之間剪切峰值較小；</p><p>　?、诳妆诖植跁r，峰值位移較大；孔壁光滑時，樁～巖之間峰值位移較小；</p><p>　?、劭妆诖植跁r，樁～巖問殘余強度較高：孔壁光滑時，樁～巖間殘余強度較低。一旦超過彈性極限，其剪切強度會迅速降低。 </p><p>　　(3)巖體應力水平對嵌巖樁

61、承載力的影響 </p><p>　　就一般情況而言，巖體的初始應力水平對嵌巖樁承載力的影響是可以忽略的。但是在某些情況下，初始應力對嵌巖樁承載力的影響卻應當引起重視。初始應力增大，相應樁側(cè)阻力的峰值和殘余強度都會有所提高，因而樁的承載力也會提高。初始應力的影響程度取決于開挖時間、混凝土澆筑時間和載荷試驗進行的時間，一般說來，開挖時間和澆筑時間間隔越短，初始應力的影響就越大，測試時間越早，初始應力的影響也就越

62、大。</p><p>　　2.4 軟土地基嵌巖樁的樁側(cè)阻力</p><p>　　2.4.1 嵌巖樁的樁端側(cè)阻力</p><p>　　圖6：模型嵌巖樁何在傳遞試驗結(jié)果</p><p>　　(a):L=1D; (b):L=2D; (c):L=3D; (d):L=7D;</p><p>　　根據(jù)已有的軟質(zhì)巖石中不同深度的完全

63、嵌巖樁模型試驗數(shù)據(jù)可以比較準確地反映嵌樁樁側(cè)阻力的基本特征。試驗基本情況為：巖石在天然濕度條件下的單軸抗壓極限強度9．2 MPa，折算巖石的彈性模量Er為652 MPa，樁身混凝土的設計強度為C20，實測試樁彈性模量為E。=4．32×104 SPa，Ep／Er=66，模型樁的直徑D=160～190 mm，嵌巖深度別為lD、2D、3D和7D，試驗結(jié)果如圖6：從中可以看出：</p><p>　?。?）在巖性

64、條件、樁身強度相同的情況下，隨著長徑比的增加，傳遞到樁端的荷載將逐漸減小，和一般摩擦樁的荷載傳遞規(guī)律基本相同；</p><p>　　(2)樁身的軸力傳遞率(Pz/P)隨著L／D的增大而提高。如圖7所示。這也就是說，在其它條件相同的情況下，隨著L／D的增大，在同一斷面上的軸力就越大。因此，隨著樁長的增加，樁頂荷載向樁身上部集中的趨勢是極其明顯的。</p><p>　　圖7：嵌巖樁軸力傳遞率與

65、嵌巖深度的關(guān)系</p><p>　　人們還通過中風化砂巖中嵌巖樁的模型試驗對嵌巖樁樁側(cè)阻力的分布模式進行了系統(tǒng)的分析，深化了人們對嵌巖樁樁側(cè)阻力性狀的認識。試驗方法是：先在巖體中鉆直徑5．0 cm的不同深度的鉆孔，然后澆筑直徑5．0 cm，樁長分別為10 cm、14．5 cm、20 cm的模型樁，這樣相應的嵌巖深度別為2D、2．9D和4D。通過埋設在樁身和樁端的量測元件量測樁身和樁端的應力。</p>

66、<p>　　樁身和樁周巖石的力學參數(shù)分別為：Ep=22．44 GPa，μp=0.168Er=400.4MPa，μr=0．214。</p><p>　　圖8是不同樁長的模型樁的樁側(cè)阻力分布。從中可以看出．不僅不同樁長時的樁側(cè)阻力的分布模式不完全相同，而且樁側(cè)阻力的大小也存在著一定的差異。對于樁長較短的1號樁，樁側(cè)阻力分布呈“上小下大”型．樁端附近的樁側(cè)阻力呈現(xiàn)明顯的強化效應，即樁側(cè)阻力沿著樁長是不斷增加

67、的，極限狀態(tài)時樁側(cè)平均阻力為2．7 MPa；對于中長的2號樁樁側(cè)阻力分布呈兩頭大、中間小的“拋物線”型，極限狀態(tài)時樁側(cè)平均阻力為1．40 MPa；對于樁長最長的3號樁，樁側(cè)阻力分布呈“上大下小”型，樁側(cè)阻力隨著樁長的增加而減小，極限狀態(tài)時樁側(cè)平均阻力為1．01MPa。</p><p>　　圖8：不同樁長嵌巖樁模型樁側(cè)阻力圖</p><p>　　1：5.93KN;2：11.12KN; 4：2

68、1.49KN; 5：26.68KN; 6：31.87KN;7：37.05KN; 8：42.24KN;</p><p>　　(a)樁長2D時樁側(cè)阻力分布；(b)樁長2.9D時樁側(cè)阻力分布；(c)樁長4D時樁側(cè)阻力分布；</p><p>　　下面我們對造成上述不同樁側(cè)阻力分布的原因作一分析： </p><p>　　(1)當樁長較長時。作用樁樁頂?shù)暮奢d絕大部分由樁側(cè)

69、阻力來承擔，傳遞到樁端的荷載很少，因此就會出現(xiàn)“上大下小”型的樁側(cè)阻力分布。 </p><p>　　(2)當樁長較適時，樁側(cè)阻力雖然會隨著樁長的增加有一定的減小，但這種減小的范圍和程度并不大，因而樁端能承擔比較多的荷載。由于樁端阻力的影響，樁端附近樁側(cè)阻力會得到強化，從而導致樁側(cè)阻力明顯提高，形成了樁側(cè)阻力“上小下大”的分布形式。 </p><p>　　(3)當樁長適中時．樁側(cè)

70、阻力隨著樁長的增加逐漸減小，但由于樁長不是太長，樁端還會 承擔一定的荷載，同樣是由于樁端阻力的影響，樁端附近樁側(cè)阻力得到增強，這正是造成樁側(cè)阻力分布呈兩頭大中間小的“拋物線”型分布的直接原因。此時，由于傳遞到樁端的荷載要比樁長較短時傳遞到樁端的荷載少，因而樁側(cè)阻力強化的效果要比樁長較短時差。這一點在試驗曲線上可以得到明顯的反映。</p><p>　　同樣，2號樁、3號樁的極限樁側(cè)阻力分別只有1號樁的51．9％和

71、37．4％。為什么其它條件完全相同，只有樁長不同的三根試樁，樁側(cè)阻力卻會出現(xiàn)如此大的差異呢?我們認為，這完全是由于樁端阻力對樁瑞附近樁側(cè)阻力的強化作用造成的，而且樁端阻力越大，樁側(cè)阻力強化效應就越明顯。</p><p>　　采用Duncan非線性E—B模型對完全嵌巖樁在垂直荷載作用下的承載性狀進行了分析，得出的結(jié)論很有意義。計算條件為：樁徑D=1．0 m，樁身混凝土標號C30，彈性模量E=3×104MP

72、a，基巖的彈性模量E=3 x 104 MPa。計算得到的不同樁長時樁側(cè)阻力分布可以得出以下結(jié)論：</p><p>　　(1)絕大多數(shù)情況下，嵌巖樁樁側(cè)阻力與樁基規(guī)范中所給定的分布形式有較大的差異；</p><p>　　(2)嵌巖樁樁側(cè)阻力非線性分布的現(xiàn)象突出，明顯表現(xiàn)為“雙峰”，也即樁身上部和下部出現(xiàn)局部增大，上部的峰值多出現(xiàn)在0．15 L（ L為樁長)附近的位置，下部的峰值多出現(xiàn)在0．7

73、5 L附近的位置；</p><p>　　(3)隨著樁長的增加，下部的樁側(cè)阻力呈現(xiàn)不斷退化的趨勢，峰值越來越小。</p><p>　　造成樁側(cè)阻力上述分布的原因初步認為是：上部峰值的出現(xiàn)根源在于嵌巖樁樁側(cè)阻力較大，使得樁側(cè)阻力一開始就能夠承擔很大的荷載，因此就會出現(xiàn)上部的峰值；在樁身材料強度一定的情況下，嵌巖樁的極限承載力并不會隨著樁長的增加而線性增長。這樣，傳遞到樁端荷載的比例將隨著樁長的

74、增加而逐漸減小，明顯地削弱了樁端巖石對樁側(cè)阻力的強化效應，導致了下部峰值的減小。</p><p>　　傳統(tǒng)的嵌巖段樁側(cè)阻力隨樁長增加而減小的“上大下小”型的嵌巖樁嵌巖段側(cè)阻力分布模式并不能全面地反映側(cè)阻力的分布特征，建立在此基礎上的嵌巖段樁側(cè)阻力計算模式同樣有待改進。只有根據(jù)具體條件進行具體分析，才能從根本上掌握嵌巖樁樁側(cè)阻力分布的基本特征乃至嵌巖樁承載和變形性狀的規(guī)律。</p><p>

75、　　2.4.2 軟土地基嵌巖樁的覆土層側(cè)阻力</p><p>　　由于軟土地基的巖石層深埋于軟弱土層之下，一般嵌巖樁樁長都比較長 。根據(jù)目前溫州地區(qū)建設工程的相關(guān)統(tǒng)計資料，溫州地區(qū)嵌巖樁長徑比一般大于40，基本上都屬于長樁或超長樁。對于此類嵌巖樁，荷載的傳遞明顯具有摩擦樁的特性，側(cè)覆土阻力起的作用很大，因此深入研究軟土地基嵌巖樁的覆土層側(cè)阻力極其必要。</p><p>　　根據(jù)上面提到的溫

76、州市區(qū)某工程試樁資料：隨著樁頂荷載的逐漸增加，土層的側(cè)摩阻緩慢增加，在某一樁頂荷載下達到極限側(cè)阻力，之后略有軟化。其中樁的長徑比（L/d）越大，土層側(cè)摩阻所占比例越大。工程試樁的樁側(cè)土層發(fā)揮極限側(cè)摩阻的樁頂位移值約2～8mm。此時土層側(cè)摩阻約占極限荷載的30%～50%。</p><p>　　表2 工程試樁荷載與沉降關(guān)系</p><p>　　上覆土層提供的側(cè)摩阻力qs越大，樁端段承載力發(fā)揮

77、的比例就越小，增加入巖深度也就無意義。總之，增加嵌巖深度并不能保證承載力提高，有時適得其反。樁的承載力與成樁時施工質(zhì)量有關(guān)，空孔、孔壁浸泡時間長，泥皮增厚，孔壁一定范圍的土質(zhì)泡得松軟，降低側(cè)摩阻力。</p><p>　　本工程中3根試樁在極限側(cè)阻發(fā)揮時所需的樁頂和樁端位移見表3，達到極限側(cè)阻力所需的樁頂位移并非定值，隨著樁長增加而增加；極限側(cè)阻力充分發(fā)揮與所需的樁端位移有一定的相關(guān)關(guān)系。當樁端發(fā)生明顯位移時，此時

78、對應的樁摩阻力即為極限側(cè)摩阻力，與樁的受力性狀一致。</p><p>　　表3 達到極限側(cè)摩阻力所需樁頂和樁端位移</p><p>　　從上述圖表可以看出：</p><p>　　⑴樁端沉降與樁長沒有一一對應關(guān)系，在中風化基巖中樁端沉降主要與樁端沉渣、巖性強度和樁頂荷載水平有關(guān)。</p><p>　?、茦俄敵两蹬c樁長沒有一一對應關(guān)系，樁身在同

79、一荷載水平下的壓縮量在一定程度上與樁端沉渣、巖性強度有關(guān)。</p><p>　　⑶樁端開始位移時的荷載值與樁長有對應關(guān)系，樁越長，樁端開始位移時對應的荷載值越大。大量的工程試驗表明，該荷載值與樁側(cè)極限摩阻力具有良好的相關(guān)性，利用樁端開始位移時對應的荷載值可估計極限樁側(cè)摩阻力。</p><p>　?、溶浲恋鼗稁r樁側(cè)阻與端阻的發(fā)揮是非同步，一般表現(xiàn)為端承摩擦樁的受力性狀。其主要原因為：<

80、;/p><p>　?、偈軜堕L影響，基巖埋深大，上覆土層中的樁側(cè)摩阻力較大，樁底反力自然較??；</p><p>　?、跇俄斘灰菩?，樁端位移更小，此時樁頂荷載很難傳遞至鉆孔灌注樁的深層樁底部位；</p><p>　?、坫@孔樁施工時孔底沉渣無法清除干凈，樁越長清渣越難；樁頂荷載傳遞至嵌巖段時，首先是嵌巖段的樁側(cè)摩阻力發(fā)揮，然后是樁底沉渣的壓實，最后傳至樁端基巖。</p&

81、gt;<p>　　2.4.3 極限荷載下軟土地基嵌巖樁的樁側(cè)阻力與樁端阻力的分配</p><p>　　根據(jù)溫州市區(qū)某工程試樁得出分配關(guān)系見表4，從中可見：在極限荷載水平下，試樁樁側(cè)極限摩阻力隨樁長增加明顯增大，Qsu /Qu從樁長47.40m的30%增大到樁長59.30m的50%；而樁端阻力正好相反，隨樁長的增加逐漸減小，Qsu /Qu從樁長47.40m的70%減少到樁長59.30m的50%。在其它

82、條件相同時，嵌巖樁越長，極限荷載下樁側(cè)巖土阻力所承擔的荷載就越大，端阻比例相對減小。</p><p>　　表4 嵌巖樁的側(cè)阻與端阻分配關(guān)系</p><p>　　2.5 軟土地基嵌巖樁的脆性破壞分析</p><p>　　從一般意義上理解，嵌巖樁破壞的原因不外乎下面兩點：即樁體材料發(fā)生破壞和嵌巖樁部分破壞。據(jù)分析，樁身材料發(fā)生破壞的可能性很小，在很大程度上可能是由于樁體

83、嵌巖部分的脆性破壞造成的。作為嵌巖樁樁身材料的鋼筋混凝土，在適量配筋的情況下，其最大的優(yōu)點就是可以最大程度地發(fā)揮兩種材料(即鋼筋和混凝土)各自的強度。鋼筋混凝土破壞情況為：隨著荷載的增加．鋼筋首先屈服但不會馬上破壞，然后混凝土達到極限強度而被壓碎，在混凝土被壓碎的過程中，由于鋼筋的首先屈服可以允許結(jié)構(gòu)有較大的塑性變形，從而使整個結(jié)構(gòu)的破壞呈現(xiàn)出塑性破壞的特征G嵌巖樁靜載試驗中，初始加載情況良好，說明混凝土本身沒有質(zhì)量問題，因此樁體隨后發(fā)

84、生的破壞不應呈現(xiàn)出脆性破壞。另外，由于樁體處在周圍土壓力的作用中，相當于是在有圍壓的情況下受荷，其破壞性態(tài)似乎也不應為脆性破壞。所以，從鋼筋混凝土受力破壞特征來看，嵌巖樁的突然破壞似乎不能歸因于樁身材料的破壞。嵌巖長樁的突然破壞是由于嵌巖部分側(cè)阻的脆性破壞導致的。</p><p>　　從目前的嵌巖樁試樁資料來看，突然破壞都在采用鉆孔鉆進方法施工的嵌巖樁中發(fā)生。而在采用人工挖孔方法施工的嵌巖樁中都未出現(xiàn)突然破壞。這

85、是由于人工挖孔嵌巖樁的樁端與巖石直接接觸，樁端阻力是樁承載力的重要組成部分，而且樁端阻力與嵌巖段摩擦力會同時在樁承載力中發(fā)揮作用。這類嵌巖樁不會出現(xiàn)嵌巖段摩阻力已經(jīng)完全退化而樁端阻力幾乎尚未起作用的現(xiàn)象。由此可見，樁端阻力不能發(fā)揮是嵌巖樁發(fā)生突然破壞的必要條件之一。</p><p>　　既然嵌巖長樁的突然破壞都是在樁端阻力不能被調(diào)動條件下，嵌巖段側(cè)阻脆性破壞的宏觀反映，因而影響這種突然破壞的因素就和嵌巖段的性狀密

86、切相關(guān)。通過大量試樁資料的分析可將嵌巖長樁突然破壞的因素歸結(jié)為以下幾點：</p><p>　　(1)嵌巖段的粗糙程度</p><p>　　嵌巖段愈光滑，嵌巖側(cè)阻峰值所對應的相對位移Su愈小，同時對樁頂沉降的遏制作用愈不明顯，破壞后嵌巖段摩阻力的退化幅度也愈大，樁承載力的降低也愈厲害。比較粗糙的樁巖面由于不存在側(cè)阻的脆性破壞，因而可避免樁突然破壞的發(fā)生。</p><p&g

87、t;<b>　　(2)嵌巖段的長短</b></p><p>　　嵌巖段愈短，對樁頂沉降的遏制作用愈小，但同時嵌巖段摩阻力對樁承載力的貢獻也??；嵌巖段愈長．嵌巖段摩阻力對樁承載力的貢獻雖大，但是樁突然破壞后樁承載力的降低也愈明顯。</p><p><b>　　(3)樁底沉渣厚受</b></p><p>　　樁底沉渣厚度是影響

88、端承力發(fā)揮的重要因素。如果在嵌巖段側(cè)阻發(fā)生退化之際，端承力能夠逐步發(fā)揮的話．便可以阻止樁發(fā)生突然破壞。對于鉆孔灌注嵌巖樁，由于清孔方法的局限性，施工后樁端下總有沉渣?！俺猎泬|”效應的存在，就有可能出現(xiàn)嵌巖段摩阻力已經(jīng)完全發(fā)揮或者已經(jīng)完全退化時．而樁端阻力尚未起作用的現(xiàn)象，從而導致鉆孔灌注嵌巖樁的突然破壞。</p><p>　　對于軟土地基嵌巖樁的破壞，我們可以通過計算其Q-S曲線來發(fā)現(xiàn)其中的問題。計算單樁沉降的

89、荷載傳遞法有：</p><p>　　式中：——樁身位移，mm；</p><p><b>　　——荷載，KPa；</b></p><p>　　Z——樁的入土深度，m。</p><p><b>　　其余符號意義同上。</b></p><p>　　樁~土之間的荷載傳遞函數(shù)按佐藤悟的

90、線彈性全塑性函數(shù)：</p><p>　　式中各符號的意義如圖9所示。</p><p>　　樁~巖石之間的荷載傳遞函數(shù)采用卡拉夫特所建議的荷載傳遞函數(shù)曲線：</p><p>　　式中各符號的意義如圖10所示。</p><p>　　圖9：佐藤悟荷載傳遞函數(shù)圖 圖10：克拉夫特荷載傳遞函數(shù)圖</p>&l

91、t;p>　　計算圖示和參數(shù)如圖11所示，計算結(jié)果如圖12所示。</p><p>　　從圖中可以看出，再達到極限承載力以前，樁的承載力及沉降一直在平穩(wěn)地增加，但當荷載超過樁的極限承載力之后，樁的承載力有較大幅度的降低，樁頂</p><p>　　圖11：計算模型和參數(shù) 圖12：Q-S曲線</p><p>

92、;　　甚至有反彈現(xiàn)象的發(fā)生，其沉降特征明顯區(qū)別于其它類型的樁。算例中造成反彈的原因可歸結(jié)為：計算中單樁沉降的方法實際上是每次給定樁端一個位移來計算樁頂?shù)暮奢d及沉降的，其實質(zhì)相當于控制樁端的沉降特征。由于嵌巖樁樁側(cè)阻力存在著脆性破壞，因而會造成樁側(cè)阻力的退化，當樁端位移超過樁～巖側(cè)阻峰值所對應的位移時，由于側(cè)阻力的降低，樁身軸力及樁頂平衡荷載都要隨之減小，這時如果給定的樁端位移的增加不足以彌補由于樁身軸力減小而造成的樁身壓縮量的減少，便會

93、造成樁頂沉降的減小，即發(fā)生反彈。當然，在實際載荷試驗中，由于樁頂平衡荷載的降低．樁的沉降應急速增大。通過上述的計算分析，充分說明嵌巖長樁的突然破壞是在樁端阻力不能被調(diào)動情況下嵌巖段側(cè)阻力脆性破壞引起的，是嵌巖樁脆性破壞的宏觀反映。</p><p>　　根據(jù)圖10和圖11所假定的模式取計算得到的側(cè)阻發(fā)生和不發(fā)生脆性破壞條件下Q～S曲線的對比。從中可以看出不同破壞模式下樁基承載特性的區(qū)別。</p>&l

94、t;p>　　對于單樁豎向承載力的確定，目前主要采用按沉降量控制的標準。但對于嵌巖長樁而言，由于其Q～S曲線與其他類型樁的Q～S曲線有顯著區(qū)別。在加載至突然破壞之前，曲線變化平緩，很難區(qū)分直線段和曲線段，或者說基本上不出現(xiàn)曲線段，沒有明顯的比例極限點和屈服點，故無法確定比例極限荷載和屈服荷載。而在破壞之后，承載力突然減小，樁的沉降量急劇增大。這種類型的Q～S曲線會給人一種認識上的假象，容易造成判斷上的失誤，在靜載荷試驗沒有完全做至破

95、壞的情況下，其極限承載力完全有可能被錯誤地夸大，給設汁帶來潛在的危險。因此。在嵌巖長樁載荷試驗的過程中，一定要認真了解樁周土性條件、施工記錄(鉆進情況和樁底沉渣厚度等)，以期能對嵌巖樁的承載性狀有一個比較準確的認識。在嵌巖段強度較高、鉆進平穩(wěn)、樁底沉渣厚度較大的情況下，都有可能發(fā)生脆性破壞，此時如果要準確確定樁的承載力，加載到破壞荷載是必要的。</p><p>　　2.6 軟土地基嵌巖樁的荷載試驗標準</p

96、><p>　　軟土地基嵌巖樁承載力大，試驗相當困難，當試驗加荷至設計極限承載力時，樁基有時并未破壞，此時鑒于設備條件及時間等因素的限制，往往結(jié)束試驗，試驗結(jié)論只能是極限承載力大于某值，而實際極限承載力并未得到，依此進行設計，使設計偏于保守，浪費資源。就確定軟土地基嵌巖樁承載力標準而言，嵌巖樁載荷試驗荷載－沉降曲線有多種類型，當樁體穿越深厚的軟弱土層進入風化巖層的嵌巖樁，樁側(cè)摩阻力較小，此時嵌巖樁的荷載－沉降曲線較陡，

97、可能會出現(xiàn)第二拐點；或者當樁體嵌入強風化巖層，由于巖體破碎程度較大，荷載–沉降曲線變得更陡，類似于摩擦樁的荷載－沉降曲線。但也有相當一部分樁的荷載－沉降曲線呈現(xiàn)緩變型，沒有拐點，沉降較小，在判定承載力時難以確定。</p><p>　　確定嵌巖樁的極限承載力目前主要依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范，該問題至今還未圓滿解決，在規(guī)范中未作嚴格的規(guī)定。在實際工程中，對于s＞40mm的緩變形曲線，則因設計人員對規(guī)范的不同理解；取s=40mm與

98、 s=60mm所對應的荷載作為極限承載力，兩者經(jīng)濟效益差距相當大；其次按規(guī)范無論取s=40mm還是s=60mm所對應的荷載作為極限承載力，顯得非?；\統(tǒng)的、缺乏具體評判標準，不管長樁、短樁，是人工挖孔樁還是機械鉆孔灌注樁，是摩擦樁還是摩擦端承樁，不考慮施工工藝、地基土層和荷載量級。由此反映人們對嵌巖樁承載力缺乏深入而全面的研究。</p><p>　　第3章 嵌巖樁的承載性狀及其影響因素</p><

99、;p>　　3.1嵌巖樁端阻力計算問題</p><p>　　樁端阻力是嵌巖樁承載力的組成部分，對于短粗的柱樁更是如此。但現(xiàn)行各種規(guī)范中關(guān)于樁端阻力的計算都存在這樣或那樣的問題，因而并不能準確反映樁端巖石的實際受力狀況，要么造成不必要的浪費，要么為工程埋下隱患。如何正確地計算嵌巖樁的樁端阻力是一個需要關(guān)注的問題。</p><p>　　在國外，嵌巖樁樁端阻力的計算也是一個一直沒有很好解決的

100、問題。受多種因素的影響，嵌巖樁的樁端阻力可以在很大的范圍內(nèi)變動，試驗結(jié)果離散性很大。例如，對于內(nèi)摩擦角φ=35°的巖石，由于所采用的計算理論不同，位于其上圓形基礎的極限承載力可以在。到之間變化。即使采用最低值，并取安全系數(shù)為3，巖石的容許承載力也有。</p><p>　　和一般的摩擦樁、端承～摩擦樁一樣，嵌巖樁承載力(Q)也是由上覆土層側(cè)阻力、嵌巖段樁側(cè)阻力和樁端阻力三部分組成，即：</p>

101、<p>　　《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》規(guī)定．對于嵌巖樁，其極限端阻力標準值Qpk可由下式確定：</p><p>　　式中：ζp——考慮深度效應時的修正數(shù)，；</p><p>　　frc——巖石飽和單軸抗壓強度標準值，對于粘土質(zhì)巖取天然濕度單軸抗壓強度準值，MPa；</p><p>　　Ap——樁端面積，m2。</p><p>　　《公

102、路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》規(guī)定對于支承在基巖上或嵌入巖層中的鉆(挖)孔樁、沉管樁和管樁的單樁軸向受壓容許承載力[Rk]可按下式計算：</p><p>　　式中： ——單樁豎向設計荷載，當考慮附加組合和臨時施工荷載或承受單向恒荷載推力時，可以提高25％。</p><p>　　A ——樁端的截面積，m2；</p><p>　　Rc——天然濕度的巖石單軸極限抗壓強度，M

103、Pa。試件直徑(70～100)mm；</p><p>　　h——樁嵌入未風化巖層的深度，m；</p><p>　　u一一樁嵌入基巖部分的截面周長，m。對于鉆孔樁和管樁按設計直徑計算；</p><p>　　——根據(jù)巖石破碎程度情況等因素而定的系數(shù)，見表5。</p><p>　　表5：計算嵌巖樁承載力的系數(shù)C1和C2</p><

104、;p>　　國外學者大都也以巖石的無側(cè)限抗壓強度來表述樁端巖石的極限承載力，比較典型的有以下幾個公式：</p><p>　　綜上所述，要確定樁端阻力的容許值，都要首先得到巖石的單軸抗壓強。國外確定樁端巖石承載力的方法也是如此。這也就是說，嵌巖樁的樁端阻力是通過巖石的單軸抗壓強度換算而得到的。</p><p>　　事實上，樁端的巖石不僅受到主壓力σ1。的作用，它還同時受到圍壓σ3的影響，

105、處于三向受壓狀態(tài)，如圖6—2l所示。僅僅按巖石單軸抗壓強度經(jīng)過換算而得到嵌巖樁的端承力，歪曲了樁端巖體的受力狀態(tài)，得到的結(jié)果與實測值往往存在著較大的誤差．因而這種方法實際上并不合理。根據(jù)大量的實測資料、室內(nèi)三軸試驗結(jié)果的統(tǒng)計分析及理論計算，地面以下15 m以下巖體所能承受的壓力一般為天然濕度單軸抗壓強度f的1．5～2．0倍。對于大多數(shù)嵌巖樁而言，這樣深度的巖石并不少見。</p><p>　　樁端下巖石典型的變形曲