巖溶地基嵌巖灌注樁設(shè)計與檢測

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1、巖溶地基嵌巖灌注樁設(shè)計與檢測訾劍華王偉于孝民（徐州市水利建筑設(shè)計研究院，徐州221002）摘要：本文結(jié)合工程實例介紹巖溶地基嵌巖灌注樁的巖土工程問題，并對巖溶地基嵌巖灌注樁的設(shè)計與施工進(jìn)行了討論。1.巖土工程特征徐州市“漢橋”設(shè)計橋長275.0m，寬36.0m，為11孔箱連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，孔跨25.0m，荷載標(biāo)準(zhǔn)：汽20-掛100級。橋梁基礎(chǔ)采用嵌巖灌注樁，橋臺樁徑1.2m，其余為1.5m，總計100根，設(shè)計單樁承載力3000KN，要求基巖單軸抗壓強度不小于10Mpa。橋址位于廢黃河斷裂帶內(nèi)，距橋址約1.0km處近年來發(fā)生嚴(yán)重的巖溶塌陷。場地基本地震烈度VII度。橋址內(nèi)沖積層厚

2、度16.1～22.4m，全新統(tǒng)粉砂厚度14.0m以上，下為上更新統(tǒng)為棕黃～棕紅色粘土，基巖為寒武系厚層石灰?guī)r，局部泥灰?guī)r。根據(jù)場地內(nèi)灰?guī)r風(fēng)化及溶洞發(fā)育情況，以將其劃分為以下五個結(jié)構(gòu)類型：a.中等～微風(fēng)化，完整基巖，無溶洞。b.中等～微風(fēng)化，洞頂灰?guī)r厚度大于1.5m，其下無較大溶洞。c.中等～微風(fēng)化，洞頂灰?guī)r厚度小于1.0m，其下有溶洞。d.中等～微風(fēng)化，洞頂灰?guī)r厚度1.0～1.5m，其下無較大溶洞。e.強風(fēng)化泥灰?guī)r，斷層破碎帶及斷層角礫巖。2.持力巖層厚度及嵌巖深度確定對于巖溶地基嵌巖樁溶洞頂板的允許厚度亦即洞頂樁端持力巖石的穩(wěn)定厚度問題，國家規(guī)范尚沒有規(guī)定，由于影響該參

3、數(shù)確定的因素較多（巖溶發(fā)育程度、溶洞規(guī)模、充填物性質(zhì)、樁徑及荷載大小等）故難以確定。一般工程經(jīng)驗多要求洞頂穩(wěn)定巖石的厚度不小于4.5～5.0m，但工程實踐證明該值安全儲備過大，較為保守。廣東省《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DBJ15-3-91）規(guī)定：當(dāng)端承樁支承在樁下存有溶洞時，樁端以下支承巖層的厚度不宜小于3倍樁徑，并不小于2.0m。若以不小于3倍樁徑計則為4.5m，場地內(nèi)絕大多數(shù)樁位的巖石無法滿足要求，以不小于2.0m計則僅有一部分能滿足要求?？紤]樁的工作荷載不大，巖溶雖發(fā)育但溶洞規(guī)模較小且被紅粘土充填，巖石質(zhì)量也比較好，強度遠(yuǎn)大于設(shè)計要求。結(jié)合本場地基巖結(jié)構(gòu)類型，對a、

4、b類嵌巖深度采用0.2d（即0.3m），c類穿過溶洞嵌入穩(wěn)定巖石0.3m，d類經(jīng)抗沖剪計算確定，e類穿過強風(fēng)化帶嵌入中等或微風(fēng)化巖0.5～1.0m。目前對溶洞頂板的穩(wěn)定性驗算方法有按梁板受力情況計算和頂板巖石能抵抗受荷載剪切的厚度計算以及按塌落拱理論計算。選用哪種方法取決于對溶洞及圍巖情況的了解和上部荷載大小與作用方式。根據(jù)該場地巖石質(zhì)量好且強度大，溶洞規(guī)模小，洞內(nèi)充填粘土工程性質(zhì)也比較好的情況，采用溶洞頂板巖石能抵抗受荷載剪切的厚度計算。依極限平衡條件有：T≥P，T=HSL(1)H=T/SL(2)式中：P—溶洞頂板所受總荷載（3000kN）T—溶洞頂板的總抗剪力，取1.

5、2P（3600KN）S—頂板巖體的計算抗剪強度，取設(shè)計巖石抗壓強度的1/12（10/12Mpa）L—溶洞平面周長，考慮樁端處頂板抗沖剪強度，取樁的周長（4.71m）H—樁端下溶洞頂板巖石有效厚度（m）計算溶洞頂板巖石能抵抗上部荷載剪切的厚度為0.92m，考慮最小嵌巖深度0.2m，認(rèn)為當(dāng)溶洞頂板完整巖石厚度不小于1.2m的條件下，嵌巖深度為0.2m，否則按C類處理。3.單樁承載力計算巖溶地基嵌巖單樁承載力的計算首先是選用公式其次是取值問題，目前我國尚沒有通用的地基基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，各行業(yè)規(guī)范設(shè)計思路不同公式的形式也就不同，主要是考慮樁側(cè)巖土摩阻力與不考慮樁側(cè)巖土摩阻力，按樁體材料強

6、度與按樁端巖體強度計算的區(qū)別。一般對于樁的長徑比（L/d）<10的嵌巖樁，承載力的計算不考慮樁側(cè)巖土摩阻力而按樁體混凝土的強度或按樁端巖體強度來計算，工程實踐中多分別按以上兩種方法計算取其小者。對于樁的長徑比（L/d）>10的嵌巖樁，承載力的計算，則考慮樁側(cè)巖土的摩阻力，《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）（5.2.11-1）式較為合理：QUK=QSK+Qrk+QPK（3）上式表明樁的軸向極限承載力由樁側(cè)巖土的摩阻力和樁端巖體的支承力構(gòu)成，此狀態(tài)下的基礎(chǔ)樁由樁側(cè)土、樁端巖體和樁體鋼筋混凝土三種性質(zhì)不同的材料組成，它們的物理力學(xué)形態(tài)各異，破壞模式和破壞強度理論也不同，做

7、為一個協(xié)調(diào)工作的應(yīng)力體系樁的應(yīng)力分配比例和應(yīng)力發(fā)揮的順序及傳遞方式較為復(fù)雜。此外，無論按純端承樁計算還是按端承摩擦樁計算，樁端巖體強度的取值因規(guī)范不同而異但都存在怎樣取用的問題。因為每個鉆孔內(nèi)的巖石單軸抗壓強度為該點的強度值，只表征巖體在該點或該點所代表構(gòu)造上完整的部分巖體，不能超越巖體的構(gòu)造破裂面以及在附加應(yīng)力作用下巖體的損傷破裂面。所以樁端巖體強度值不一定有連續(xù)性，故不宜用統(tǒng)計的方法將實測的最小值舍棄。因樁側(cè)土質(zhì)不同和樁端巖石強度不同造成單樁承載力的離散性是必然的。本場地內(nèi)樁長17.4～32.4m，樁的長徑比（L/d）11