巖基中樁墩基礎的端部設計

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1、巖基中樁墩基礎的端部設計?要針對巖溶地區(qū)較普遍的石筍(芽)地基、風化巖石地基地質條件，結合現(xiàn)行設計規(guī)范及已建工程試驗資料，討論垂直荷載作用嵌巖樁、橫向荷載作用下嵌巖樁、擴底樁以及樁底加設錨桿等有關樁(墩)基礎的端部設計問題。關鍵詞巖溶地區(qū)；巖基；墩端部；設計中國圖書資料分類號TU470.3；TU473.1引言山區(qū)的一般巖面離地面較近，覆蓋土層不厚，工程中常采用變形小承載力高的基巖為持力層的大直徑灌注樁基礎(樁徑大于800mm，又稱為墩)。為了提高單樁承載力，保證樁基的穩(wěn)定性，常根據(jù)具體地質條件(如覆蓋地層厚度及工程性

2、質、巖石風化程度及地下水)、荷載性質、荷載大小和施工條件，將樁端嵌入較完整基巖內(nèi)一定深度(嵌巖樁)，或將樁底面積擴大(擴底樁)，或在樁底加設錨桿錨進基巖一定深度。現(xiàn)行各有關設計規(guī)范對上述樁端形式相應的單樁承載力的確定，雖已提出計算模式，但各規(guī)范并不完全統(tǒng)一，同時各計算模式也難以全面考慮不同地質條件的影響因素。因此本文針對巖溶地區(qū)石筍(芽)地基嵌巖樁、風化帶中碎裂結構基巖的擴底樁承載力計算及錨桿的應用等問題進行討論。1豎直荷載作用下嵌巖樁計算工程設計中分別根據(jù)豎直荷載、橫向荷載采用相應的單樁承載力計算式確定其嵌巖深度，選

3、取其中較大值作為控制深度，并應滿足構造要求。我國現(xiàn)行規(guī)范中對嵌巖樁豎直單樁承載力提出了兩種計算模式，一種是建筑地基基礎規(guī)范(GBJ7—89)的計算模式：只計算基巖端阻力，嵌巖深度按構造要求確定，不小于0.5m，要求樁底以下三倍樁徑范圍內(nèi)無軟弱夾層、斷裂帶、洞隙分布；在樁端應力擴散范圍內(nèi)無巖體臨空面，當樁底直接置于基巖，其間無虛土存在時其巖石地基承載力，可采用巖基載荷試驗方法確定，也可采用巖石飽和單軸抗壓強度標準值乘以考慮巖石風化程度等影響因素的折減系數(shù)。第二種是建筑樁基技術規(guī)范(JGJ94—94)的計算模式：不僅考慮計

4、算嵌巖段端阻和側阻力，而且還計算樁身周圍覆蓋土層側阻力。圖1兩種計算模式的不同點是側阻力是否計算。其共同點是：對巖面起伏不大的較完整基巖，均可采用巖石單軸抗壓強度為計算承載力的計算參數(shù)。第二種模式是綜合近十年來的大量模型與原型試驗研究成果和工程應用經(jīng)驗提出的，比較符合實際；但是對巖溶地區(qū)石筍地基，由于巖體形狀奇特多變，多為大小不等的石芽柱體，加之處于地表以下很難查明，如果樁端位于圖1所示石筍部位，由于嵌入段樁側孔壁巖體很薄，巖坡面與樁壁夾角δ小于樁側壓力擴散角θ，根據(jù)文獻［1］，θ角可視為在平整巖基達到極限破壞時巖體破

5、裂角，與巖石單軸抗壓強度Rc有關，根據(jù)統(tǒng)計分析，θ=Rc/2.1；因此嵌入段樁側石筍不能按照巖面平整巖體一樣傳遞荷載，主要由樁底傳遞荷載，故石筍地基可不計入嵌巖段側阻力。另外，由于山區(qū)覆蓋土層不厚，樁徑比較小(一般不大于8～10)，樁土間相對位移很小，一般不足5mm，而粘性土發(fā)揮極限側阻力對應的相對位移一般為5～7mm，因此，樁側土的側阻力不能充分發(fā)揮則可以不計。綜上所述，石筍巖基的嵌巖樁豎向單樁承載力可采用第一種計算模式，即不計樁側阻力，只計樁端阻力；還有樁底石筍體橫截面很小可能與樁底面大小相近，巖體受力狀態(tài)與柱體受

6、壓狀態(tài)相似，又根據(jù)已建工程試驗結果及分析［2］，由載荷試驗確定地基承載力設計值一般大于單軸抗壓強度確定的地基承載力f=6000kPa，在現(xiàn)場載荷試驗加至67900kPa，基巖未出現(xiàn)任何破壞跡象。因此，為安全起見，石筍地基不宜采用現(xiàn)場載荷試驗確定地基承載力，巖石地基承載力按巖石飽和或天然濕度(泥質巖石)條件下單軸受壓強度乘以折減系數(shù)計算比較安全可靠。2橫向荷載作用下嵌巖樁的計算當覆蓋土層很薄，橫向荷載較大時，還需將樁端嵌入基巖一定深度，以保證樁基的穩(wěn)定性。計算時如不考慮覆蓋土層的作用，嵌入基礎的深度則與嵌固處(完整巖石面

7、)的內(nèi)力及巖石強度有關，根據(jù)文獻［3］嵌巖深度(h)一般有兩種近似計算方法，第一種方法：不考慮水平剪力Q作用，假設嵌固處的彎矩由嵌入段側壁巖層承擔，樁底不考慮抵抗彎矩，如圖2所示，要求：σmax≤KCB；式中K為水平方向與豎向巖石強度之比，K=0.5～1.0；C為考慮裂隙影響的折減系數(shù)，C≈0.5；R為d=7～10cm、試件高≈d(d為樁徑)，天然濕度條件下巖石單軸極限抗壓強度(kPa)。由靜力平衡(∑M=0)得：圖2圖3第二種方法是近似考慮嵌固處(完整巖石面)水平剪力Q所引起彎矩的影響，圖3所示。當M和Q同時作用時，

8、可在h/2處施加一對大小相等、方向相反的水平力Q和附加力Qh/2，則總力矩為M+Qh/2。參照第一種近似法，則得：以上兩種近似法均未考慮樁底作用，也未考慮剪力Q作用對嵌入段側壁巖層產(chǎn)生的均勻壓力，對于完整巖石，巖面較平，嵌入段側壁較厚是安全的；但對圖1石筍處的嵌巖樁，因側壁可能很薄(不易查明)，可能不能承擔彎矩M的作用，更不能承擔