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按桩身混凝土强度设计嵌岩灌注桩的方法
章履远
(
浙江世贸联合投资集团公司
310053)
一、
概述
当前大直径钻孔灌注桩的应用量大
面广。
如何提高大直径钻孔灌注桩的竖向承载力，
以降
低桩基成本是人们追求的目标。
本文探讨以端承为主的端承桩或摩擦端承
桩如何来提高承载
能力的问题。
笔者通过近几年的工程实践与分
析后认为，
这种桩型的桩端必须要有中风化或
微风化基岩
(
硬质岩或软质岩均可
)
< br>作为持力层，且基岩的埋深在
10m
～
< br>80m
以内，在这种
条件下，
通
过技术手段采取施工措施，
使桩的承载能力大幅度提高，
最后达
到最大值——承
载能力按桩身混凝土强度控制。
本文着重叙述在
桩身混凝土强度满足桩的竖向承载力设计要
求时应采用的几个技术措施。
二、
考虑问题的思路
1
、无论是国家标准《建筑地基基础
设计规范》
GB 50007
—
200
2
、或行业标准《建筑桩基
技术规范》
JGJ94
—
94
，决定摩擦端承桩时
，钻孔灌注桩单桩竖向承载力的计算公式总是分
为摩擦部分和端承部分。
而嵌岩灌注桩的计算就有区别。
行业标准
JGJ94<
/p>
—
94
分得较细，
其
计算式为
Q
uk
< br>＝
Q
sk
＋
Q
rk
＋
Q
pk
，即嵌岩部分也分为嵌岩段摩擦阻力和端承部分支承力
二部
分，并且随嵌岩深度分别作出修正
(
见规范第
40
页
)
< br>；国家标准
GB50007
—
2
002
比较简单，
只要是明确桩端嵌在较完整的硬质岩时，可按
公式
R
a
＝
q
pa
A
p
来确
定单桩竖向承载力。近年
来，笔者通过几种嵌岩灌注桩，无论是
80m
长桩，还是＜
20m
的短桩，持
力层那怕是软质
岩或极软岩，
先用规范计算得出承载力再进行静
载荷试桩，
结果发现二者差别都比较大，
表
1
给出计算值与试验值对比。
从表
1
中所
列，
21
根试验桩及检验桩的试验值与按规范的计算值相比，除
少数桩其试桩
值达不到计算值外，其余大部分桩试验值都超过了计算值，有的还大大超过
了计算值。如
＃
306
检验桩，其试验
值与计算值相比，达到
2.31
比值。其实，许多试验桩，从最
终桩顶沉
降值来看，有些桩的荷载还能再增加，比值有可能会超过
3.0
，只是由于荷载再加上去，已
没有实标意义
(
因荷载值己超过了按桩身材料抗压强度控制的最大值
)
或试桩堆载装置已无
法再增加荷重而不得不终止加载。<
/p>
再从表<
/p>
1
中可以看出，
短桩比值大，
而长桩比值小，
但不管是长桩或短桩，
只要是嵌岩
桩，
比值都能提高。
＃
＃
又从表
1
可看出，
1
工程的
S
1
和
S
2
桩，与
4
工程的
SZ
1
、
SZ
2
、
SZ
3
试验桩，二者的地层
情况相似，
S
1
、
S
2
桩的桩端持力层岩石单轴抗压强度标准值
(19.4MPa)
要比
SZ
1
、
SZ
2
、
SZ
3
桩的桩端持力层岩石单轴抗压强度标准值
(6.46MPa)
要高，但试验桩极限承载力前者反而比
后者要小，
且桩顶沉降值前者大于后者很多。
这二种桩的唯一不同点，
据分析，前者桩底没
有注浆，不排除
由于桩底不注浆使桩底沉碴过厚而影响到桩底端阻力的发挥
(
从
桩顶沉降过
大可知
)
。
2
、表
1
中可知，所有试验桩和检验桩的一个共同点是：所有
桩都是嵌岩灌注桩。从试验
结果来看，
按规范的计算值和实际的
静载荷试验值有巨大差别，
有的差别还很大，
尤其是短
桩，
无法用规范计算来得到解释。
这种事实的存
在提出了一个新的实际问题：
只要是嵌岩灌
注桩，当采用某些技
术措施后，都能达到按桩身混凝土强度满足桩的竖向承载力来进行单
桩设计，可以忽略规
范的计算估算值。
为什么要提出这种说法呢？这是基于对嵌岩灌注桩
重新认识的一种新的观点——笔者暂称其为“
岩体延伸”
，
即第三系基岩，通过钢筋混凝土
嵌岩桩按规范计算与实际试验对比表
(
表
1)
工程
编号
1
＃
工程
试桩
号
试桩规格
(m)
< br>Φ
1.0
×
64.0
Φ
1.0
×
63.3
Φ
0.8
×
4
1.4
Φ
0.8
×
< br>35.4
Φ
0.8
×
35.3
Φ
0.8
×
26.0
Φ
0.8
×
26.3
Φ
0.8
×
26.3
Φ
0.8
×
17.9
Φ
1.0
×
19.2
△
入岩
深
(m)
岩
性
中－微风化凝灰
岩
(19.4Mpa)
94
－
94
规
范
计算
(kN)
实际试验
值
(kN)
试
验
/
计
算
(
比值
)
桩顶沉
降
(mm)
说
明
S
1
S
2
G
1
G
2
G
3
G
4
G
5
G
6
455
370
265
306
16
1.0
1.0
18.9
13.5
13.1
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
2.4
5.0
13454
13454
16000
12477
12216
5751
5751
5751
4844
6783
9234
5629
11920
7331
7345
9607
8874
15027
14574
13136
13873
13050
13050
12000
12000
12000
12000
12000
12000
10000
15000
10000
13000
15000
≥
15000
≥
15000
0.97
0.97
0.75
0.96
0.98
2.09
2.09
2.09
2.06
2.21
1.09
2.31
1.26
2.05
2.04
1.41
1.69
1.19
1.24
1.14
1.30
111.82
桩底未
78.82
注浆
4.01
3.26
4.09
5.00
3.96
4.80
6.04
5.90
26.18
6.52
7.59
6.98
5.31
7.01
24.11
23.80
19.85
45.18
〃
〃
〃
桩底注浆
2
＃
工
程
中风化砂砾
岩
(5.2MPa)
〃
〃
〃
〃
〃
〃
强风化砂砾岩
△
〃
〃
〃
〃
桩底未
注浆
桩底注浆
△
△
▲
Φ
0.8
×
42.
8
Φ
0.9
×
19.0
Φ
1.2
×
27.0
◇
▲
中风化砂砾
岩
(5.2MPa)
5.40
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃
〃
3
＃
S
1
工
S
2
程
S
3
S
4
4
＃<
/p>
工
程
SZ
1
Φ
1
.0
×
24.8
Φ
< br>1.0
×
24.5
Φ
1.0
×
34.4
Φ
1.0
×
26.7
< br>Φ
1.1
×
80.33
中风化砂砾
5.0
岩
(5.2MPa)
4.0
6.0
13500
≥
15000
4.4
中微风化泥
质粉砂岩或
Φ
1
.1
×
78.96
SZ
2
3.3
晶屑凝灰岩
SZ
3
< br>Φ
1.0
×
76.82
3.0
(7.97
～
11.2Mpa)
2.5
泥质粉砂岩
5
＃
S
2
Φ<
/p>
1.0
×
59.8
(6.46MPa)
注一：△扩底桩，扩底直径到
1.6m
；
注二：
▲扩底桩，扩底直径到
2.0m
；
注三：◇扩底桩，扩底直径到
1.8m
▲
18000
18000
15000
18000
材料，
将基岩
延续
提升到地面，
< br>而基岩是埋藏在地底下的无限大的连续整体，
在四周约束状
态下，
岩体是压不碎的，
桩体给基岩的加载过程只能是钢筋混
凝土桩体材料的破坏，
亦即形
成了嵌岩灌注桩都可以按桩身混凝
土强度满足桩的承载力来进行单桩设计。
桩身越短，
这种
经济价值越明显，直到嵌岩灌注长桩的桩侧摩阻力超过了桩身材料抗压强度提供承载力后，
这种优势才消失掉。
当然，
嵌岩灌注桩要按
桩身混凝土强度满足桩的竖向承载力来进行单桩
设计，还必须要有一定的技术措施来保证
才能实现。
三、
按桩身混凝土强度设计单桩
承载力的设计施工技术措施
1
、施工工艺技术：首先，钻孔灌注
桩应采用泥浆反循环施工工艺技术，这是因为泥浆反
循环施工工艺能保证在钻头进入基岩
后，
被钻头切削或压碎下来的大小岩石碴体，
立即从孔
底跟着泥浆被抽吸上来，排入泥浆池中，孔底没有沉碴沉淀。而泥浆正循环工艺就做不到，
就不能保证孔底沉碴小于规范要求。
其次，
孔
底沉碴清除，
不管是泥浆反循环工艺施工的桩，
还是泥浆正循环
施工的桩，在浇灌水下混凝土前均必须采用反循环
(
泵吸或气举
)
来消除孔底
可能有的沉碴，
从而保证水下混凝土与桩底持力层岩面的紧密结合，
不会因为孔底有沉碴
而
影响到桩底承载能力的发挥。
2
、采用孔底注浆技术：对于嵌岩灌
注桩，这项技术仅仅是一项辅助技术，在保证孔底沉
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