探討嵌巖樁和摩擦樁在強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖中的優(yōu)化性

王石 WANG Shi

（山東省地質(zhì)測(cè)繪院，濟(jì)南 250002）

（Shandong Geological Surveying and Mapping Institute，Ji'nan 250002，China）

0 引言

樁基礎(chǔ)是一種歷史悠久、應(yīng)用廣泛的深基礎(chǔ)形式，隨著工業(yè)技術(shù)和工程建設(shè)的發(fā)展，樁的類(lèi)型和成樁工藝、樁的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法、樁的承載力和樁體結(jié)構(gòu)的檢測(cè)技術(shù)等方面均有迅速的發(fā)展，以使樁與樁基礎(chǔ)的應(yīng)用更為廣泛，具有更強(qiáng)的生命力。

改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，城市建設(shè)向高空發(fā)展，市內(nèi)交通向多層次立體化發(fā)展，鐵路、公路新線不斷延伸，港口、碼頭、機(jī)場(chǎng)不斷擴(kuò)建，從東海之濱到西部邊疆，從黑龍江到三亞灣，全國(guó)城鄉(xiāng)到處都出現(xiàn)了打樁工地。由于我國(guó)地域遼闊，地質(zhì)復(fù)雜，加之各類(lèi)工程本身的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、荷載和沉降變形要求各不相同，施工環(huán)境和施工條件常有差異，因此，全國(guó)各地各類(lèi)工程所采用的樁型名目繁多。

1 估算單樁極限承載力的方法及規(guī)定

1.1 摩擦樁

根據(jù)土的物理指標(biāo)與承載力參數(shù)之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，

宜按下式估算：

Quk=Qsk+Qpk=u∑qsikli+qpkAp《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ-2008）公式（5.3.5）

式中qsik——樁側(cè)第i層土極限側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值，如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)值時(shí)，可按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）表5.3.5-1取值；

qpk——極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值，如無(wú)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)時(shí)，可按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）表5.3.5-2取值；

Ap——樁端面積。

1.2 嵌巖樁

根據(jù)巖石單軸抗壓強(qiáng)度確定單樁豎向極限承載力標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，可按下列公式計(jì)算：

Quk=Qsk+Qpk《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ-2008）公式（5.3.9-1）

Qsk=u∑qsikli《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ-2008）公式（5.3.9-2）

Qpk=ζrfrkAp《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ-2008） 公式（5.3.9-3）

式中frk——巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值，粘土巖取天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；

ζr——樁嵌巖段側(cè)阻和端阻綜合系數(shù)，與嵌巖段深徑比hr/d、巖石軟硬程度和成樁工藝有關(guān)，可按《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ-2008）表 5.3.9。

2 工程實(shí)例

2.1 例1

以濰坊某工程為例，該場(chǎng)地所處地貌類(lèi)型為昌濰沖積平原地貌單元。區(qū)內(nèi)揭露地層為第四系粉質(zhì)粘土、粉土、地表為耕土及人工填土，下伏基巖為中新世玄武巖。

確定各土層平均側(cè)阻力和極限端阻力推薦值。

表1 探頭極限側(cè)阻力和極限端阻力推薦值統(tǒng)計(jì)表

鉆孔選擇和計(jì)算：在鉆孔選擇上，需選用在整個(gè)場(chǎng)區(qū)具有代表性的鉆孔，以便計(jì)算結(jié)果更具有可靠性，本次計(jì)算選用為29#鉆孔。該孔的具體信息如表2、表3。

表2 29#鉆孔地層信息表

表3 單樁極限承載力估算表

規(guī)范規(guī)定嵌巖樁端置于完整、較完整基巖中，未明確規(guī)定在強(qiáng)風(fēng)化基巖中是否適用，而在野外實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)樁端持力層進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化基巖時(shí)候，一般均按摩擦樁計(jì)算，但實(shí)際上，在強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)基巖中樁端承載力遠(yuǎn)大于按摩擦樁計(jì)算時(shí)的樁端阻力。

所以，本次探索方向是將樁端持力層設(shè)置在強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖中，從兩種計(jì)算角度來(lái)分析采用何種方法更加優(yōu)化。

結(jié)論：很明顯，同一種樁計(jì)算角度不同，結(jié)果差別很大，在強(qiáng)風(fēng)化基巖中按嵌巖樁計(jì)算所得結(jié)果比按摩擦樁計(jì)算結(jié)果大11%～56%，平均33%。

2.2 例2

以淄川某工地為例，該場(chǎng)地所處地貌類(lèi)型為河谷沖積平原，為洪積、沖積作用所形成。區(qū)內(nèi)揭露地層為本區(qū)上覆地層主要為第四系雜填土、素填土、角礫巖、下伏基巖為二疊紀(jì)泥巖和砂巖。

確定各土層平均側(cè)阻力和極限端阻力推薦值。

表4 探頭極限側(cè)阻力和極限端阻力推薦值統(tǒng)計(jì)表

鉆孔選擇和計(jì)算：在鉆孔選擇上，需選用在整個(gè)場(chǎng)區(qū)具有代表性的鉆孔，以便計(jì)算結(jié)果更具有可靠性，本次驗(yàn)證計(jì)算選用為20#鉆孔。該孔的具體信息如下表5、表6。

表5 20#鉆孔地層信息表

表6 單樁極限承載力估算表

結(jié)論：很明顯，同一種樁計(jì)算角度不同，結(jié)果差別很大，在強(qiáng)風(fēng)化基巖中按嵌巖樁計(jì)算所得結(jié)果比按摩擦樁計(jì)算結(jié)果大19%～80%，平均49%。

3 結(jié)論

當(dāng)樁端持力層坐落于強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)基巖上時(shí)，同一種樁型，但按照不同的計(jì)算方法，其計(jì)算結(jié)果不同，根據(jù)上述計(jì)算，在強(qiáng)風(fēng)化基巖中按嵌巖樁計(jì)算所得結(jié)果比按摩擦樁計(jì)算結(jié)果大很多。

對(duì)強(qiáng)風(fēng)化硬質(zhì)巖，采用摩擦樁計(jì)算，其結(jié)果偏于保守，不能最大程度的發(fā)揮地基持力層的作用；而采用嵌巖樁計(jì)算，相對(duì)于摩擦樁而言，能夠大幅度的發(fā)揮地基持力層的作用，節(jié)省工程造價(jià)。

4 結(jié)語(yǔ)

目前對(duì)單樁豎向極限承載力計(jì)算受土強(qiáng)度參數(shù)、成樁工藝、計(jì)算模式不確定性影響的可靠度分析仍處于探索性階段的情況下，單樁豎向極限承載力仍以原位原型試驗(yàn)為最可靠的確定辦法，其次是利用地質(zhì)條件相同的試樁資料和原位測(cè)試及端阻力、側(cè)阻力與土的物理指標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系參數(shù)確定。

[1]GB50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范（2009版）[S].

[2]JGJ94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范[S].

[3]JGJ72-2004.J366-2004，高層建筑巖土工程勘察規(guī)程[S].

[4]工程地質(zhì)手冊(cè)委員會(huì).工程地質(zhì)手冊(cè)（第四版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.