探讨嵌岩桩和摩擦桩在强风化硬质岩中的优化性

探讨嵌岩桩和摩擦桩在强风化硬质岩中的优化性

作者：王石

来源：《价值工程》2014年第22期

摘要： 目前，各种桩基础的经济因素分析，如何合理应用相应的基础类型，节约工程造价成为一项非常热门的研究探索方向。本文主要的探索方向是在基岩地区，当桩端持力层位于强风化硬质岩层上时，采用嵌岩桩和摩擦桩的角度对同一种桩型进行单桩极限承载力的计算，对计算结果进行对比分析，选择最经济的计算方法，为设计提供最优化的选择。

Abstract： At present， there are various economic factor analysis of the pile foundation. How to use corresponding type to save the project cost has become a very popular research direction. This paper mainly explores that in bedrock area， when the pile end bearing course is at strong weathering hard rock， using socketed pile and friction pile to calculate the single pile ultimate bearing capacity of the same kind of pile type. The calculation results are analyzed， and the most economic calculation method is selected to provide the optimized choice for the design. 关键词： 桩基础；嵌岩桩；摩擦桩；优化性

Key words： pile foundation；socketed pile；friction pile；optimization ability 中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）22-0139-02 0 引言

桩基础是一种历史悠久、应用广泛的深基础形式，随着工业技术和工程建设的发展，桩的类型和成桩工艺、桩的设计理论和设计方法、桩的承载力和桩体结构的检测技术等方面均有迅速的发展，以使桩与桩基础的应用更为广泛，具有更强的生命力。

改革开放以来，随着我国经济的持续增长，城市建设向高空发展，市内交通向多层次立体化发展，铁路、公路新线不断延伸，港口、码头、机场不断扩建，从东海之滨到西部边疆，从黑龙江到三亚湾，全国城乡到处都出现了打桩工地。由于我国地域辽阔，地质复杂，加之各类工程本身的性质、结构、荷载和沉降变形要求各不相同，施工环境和施工条件常有差异，因此，全国各地各类工程所采用的桩型名目繁多。 1 估算单桩极限承载力的方法及规定 1.1 摩擦桩

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根据土的物理指标与承载力参数之间的经验关系确定单桩竖向极限承载力标准值时， 宜按下式估算：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp《建筑桩基技术规范》（JGJ-2008）公式（5.3.5） 式中qsik——桩侧第i层土极限侧阻力标准值，如无当地经验值时，可按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）表5.3.5-1取值；

qpk——极限端阻力标准值，如无当地经验时，可按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）表5.3.5-2取值； Ap——桩端面积。 1.2 嵌岩桩

根据岩石单轴抗压强度确定单桩竖向极限承载力标准值时，可按下列公式计算： Quk=Qsk+Qpk 《建筑桩基技术规范》（JGJ-2008）公式（5.3.9-1） Qsk=u∑qsikli《建筑桩基技术规范》（JGJ-2008）公式（5.3.9-2） Qpk=ζrfrkAp《建筑桩基技术规范》（JGJ-2008）公式（5.3.9-3）

式中frk——岩石饱和单轴抗压强度标准值，粘土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值； ζr——桩嵌岩段侧阻和端阻综合系数，与嵌岩段深径比hr/d、岩石软硬程度和成桩工艺有关，可按《建筑桩基技术规范》（JGJ-2008）表5.3.9。 2 工程实例 2.1 例1

以潍坊某工程为例，该场地所处地貌类型为昌潍冲积平原地貌单元。区内揭露地层为第四系粉质粘土、粉土、地表为耕土及人工填土，下伏基岩为中新世玄武岩。 确定各土层平均侧阻力和极限端阻力推荐值。

钻孔选择和计算：在钻孔选择上，需选用在整个场区具有代表性的钻孔，以便计算结果更具有可靠性，本次计算选用为29#钻孔。该孔的具体信息如表2、表3。

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规范规定嵌岩桩端置于完整、较完整基岩中，未明确规定在强风化基岩中是否适用，而在野外实际作业过程中，当桩端持力层进入强风化基岩时候，一般均按摩擦桩计算，但实际上，在强风化硬质基岩中桩端承载力远大于按摩擦桩计算时的桩端阻力。

所以，本次探索方向是将桩端持力层设置在强风化硬质岩中，从两种计算角度来分析采用何种方法更加优化。

结论：很明显，同一种桩计算角度不同，结果差别很大，在强风化基岩中按嵌岩桩计算所得结果比按摩擦桩计算结果大11%～56%，平均33%。 2.2 例2

以淄川某工地为例，该场地所处地貌类型为河谷冲积平原，为洪积、冲积作用所形成。区内揭露地层为本区上覆地层主要为第四系杂填土、素填土、角砾岩、下伏基岩为二叠纪泥岩和砂岩。

确定各土层平均侧阻力和极限端阻力推荐值。

钻孔选择和计算：在钻孔选择上，需选用在整个场区具有代表性的钻孔，以便计算结果更具有可靠性，本次验证计算选用为20#钻孔。该孔的具体信息如下表5、表6。

结论：很明显，同一种桩计算角度不同，结果差别很大，在强风化基岩中按嵌岩桩计算所得结果比按摩擦桩计算结果大19%～80%，平均49%。 3 结论

当桩端持力层坐落于强风化硬质基岩上时，同一种桩型，但按照不同的计算方法，其计算结果不同，根据上述计算，在强风化基岩中按嵌岩桩计算所得结果比按摩擦桩计算结果大很多。

对强风化硬质岩，采用摩擦桩计算，其结果偏于保守，不能最大程度的发挥地基持力层的作用；而采用嵌岩桩计算，相对于摩擦桩而言，能够大幅度的发挥地基持力层的作用，节省工程造价。 4 结语

目前对单桩竖向极限承载力计算受土强度参数、成桩工艺、计算模式不确定性影响的可靠度分析仍处于探索性阶段的情况下，单桩竖向极限承载力仍以原位原型试验为最可靠的确定办法，其次是利用地质条件相同的试桩资料和原位测试及端阻力、侧阻力与土的物理指标的经验关系参数确定。

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参考文献：

[1]GB50021-2001，岩土工程勘察规范（2009版）[S]. [2]JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S].

[3]JGJ72-2004.J366-2004，高层建筑岩土工程勘察规程[S].

[4]工程地质手册委员会.工程地质手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2007.