軟土地基中嵌巖樁嵌巖深度的研究

尚星江

（貴州有色金屬和核工業地質勘查局地質勘測設計院， 貴州 貴陽 550000）

在軟土地基施工中，嵌巖樁施工方式便捷，承載能力強，并且沉降量小，因此應用范圍廣泛。但是，在嵌巖樁設計中，設計人員對于嵌巖樁的受力特性研究不夠深入，比如，對于嵌巖深度的選擇以及嵌巖深度對嵌巖樁承載力性狀的影響，只有選擇最佳嵌巖樁嵌巖深度，才能夠有效提升施工質量。因此，加強軟土地基中嵌巖樁嵌巖深度研究迫在眉睫。

1 嵌巖樁的定義

對于嵌巖樁，一般將其作為端承樁同類樁進行樁基處理，受力情況相同。對于巖層中樁基的豎向承載力，可根據以下公式計算：

在上述公式中，frk應該大于2MPa 以上，對于強風化層和全風化層，均可作為土層，與端承樁的定義相同。根據《建筑地基基礎設計規范》中的規定，嵌巖樁指的是嵌入微風化巖中的樁體，對于嵌巖樁，可作為端承樁同類樁基。根據上文所屬，在嵌巖樁設計中，如果將嵌巖樁與端承樁的概念相混合，則可能會影響設計方案的合理性，同時還會造成浪費問題，對此，需重視強風化層段樁基的受力情況。對于嵌巖樁與端承樁，二者的主要區別是嵌入巖層特性，對于二者，應做好合理區分。

2 嵌巖樁的工作機理

在嵌巖樁中，嵌入基巖部分有剪應力，而對于剪應力的分布模式研究不夠深入。在樁基設計規范中，認為嵌巖段的剪應力的分布形式為上大小下，可據此對嵌巖段的豎向極限承載力進行計算。但是，在實際施工中，嵌巖段的巖層強度分布并不均勻，一般情況下，上層強度較弱，而下層強度比較大，因此，嵌巖段的剪應力為上小下大分布狀態。

3 軟土地基中嵌巖樁嵌巖深度的研究

3.1 端阻比隨嵌巖深度的變化關系

選擇34 根不同樁徑（φ800mm 和φ1000mm） 嵌巖樁試樁進行研究，所有樁體均進入中風化巖中，對極限承載力和極限側摩阻力進行分析，結合圖1 進行分析，入中風化巖φ800mm 的樁的平均極限承載力以及平均極限側摩阻力分別為7923kN 和4626kN，另外，Ae 平均為41.6%；入中風化巖φ1000mm 樁的平均極限承載力以及平均極限側摩阻力分別為10134kN 和6047kN，Ae 平均為40.3%。當嵌巖樁的嵌巖深度在0.3m～10m 之間時，隨著嵌巖深度的增加，端阻比會隨之降低，當嵌巖深度達到10m 時，依然會受到端阻力作用，因此，不存在最大嵌巖深度。另外，綜合考慮端阻力對于施工便捷性以及經濟性的影響，存在最佳嵌巖深度h，h 在1.0m～2.4m 之間。

圖1 端阻比Ae 與嵌巖深度的關系曲線

3.2 樁承載力與嵌巖比的關系

樁承載力與嵌巖比之間的關聯如表1 所示，通過對表1進行分析可見，如果Hr/D 在0.5～10 之間，則φ800 樁的Ae值在40%～23%之間，但是，如果Hr/D=10，A 依然不為零。在當前的試驗中，軟土地基大直徑嵌巖樁樁端力在極限荷載的34%～40%之間，由此可見，樁側摩阻力需承擔主要荷載，大多數樁體的端承力沒有充分發揮，據此可得出以下兩點：第一，在保證樁身抗壓強度合理的基礎上，可對大多數單樁承載力設計值進行適當提升，充分發揮樁端承載力。端承巖石一般不會受到破壞，因此，必須做好沉渣清理。通過提升單樁設計承載力，有利于減少施工成本。第二，如果不提高樁設計承載力，則對于多數樁體，不需可以打入至微風化基巖的深部位置，一般只需進入中風化層以內2m 即可，據此也可降低施工成本。由此可見，在實際施工中，可結合實際情況選擇適宜的嵌巖深度。

表1 不同樁徑的樁承載力隨不同嵌巖比Hr/D 的變化

隨著嵌巖深度的不斷增加，其極限承載力水平有所提升，如果嵌巖深度達到2m 以上，則極限承載力的增長速度會有所放緩，樁承載力可充分發揮，此時如果增加嵌巖深度，不會對樁的承載力產生較大影響。另外，在嵌巖深度的增加過程中，始終存在端阻力，當嵌巖深度達到2m 以上時，隨著嵌巖深度的增加，端阻力會有所減小，最終趨于定值，對于樁承載力的提升不會產生較大作用。隨著荷載的增加，側摩阻力也會不斷增加，當側摩阻力達到極限側摩阻力時，側摩阻力的增長速度放緩，由此可見，測摩阻力已得到充分發揮。

表2 樁徑與嵌巖深度的關系

通過對上述進行分析可見：1） 嵌巖樁具有最佳入巖深度，如表2 所示，但是，沒有最大入巖深度，端阻力與嵌巖界面粗糙度、樁頂荷載水平以及樁端位移均有一定的關聯；2） 在小荷載作用下，樁側阻力與樁頂荷載均持續增長，樁側摩阻力可承擔樁頂荷載，此時，端阻力接近零。在樁端發生小位移時，樁側摩阻力與極限側摩阻力接近。樁側摩阻力的增長速度放緩，隨著樁頂荷載水平的逐漸增加。對于長樁，隨著荷載的逐漸增加，當其接近極限荷載時，樁-土的相對位移比較大，如果發生滑移現象，則在弱化效應的影響下，極限側摩阻力會逐漸降低。隨著端阻力逐漸提升，如果持力層的強度達到10MPa 以上，則對于同一樁長，入巖深度2.5m 以及2.5m 以上的樁，其極限承載力水平相同。隨著入巖深度的逐漸增加，端阻會不斷降低，最終趨于定值，主要原因是隨著入巖深度的逐漸增加，嵌巖段的側摩阻力越來越強。

3.3 不同巖層對樁的承載力的影響

通過對不同巖層下嵌入不同深度的兩根試樁資料進行分析可見，在同一工程中，地質情況相同，試樁資料如表3 所示。

表3 不同巖層下嵌入不同深度的試樁資料

4 結語

綜上所述，本文主要對軟土地基中的嵌巖樁嵌巖深度進行了詳細探究。根據試驗資料，對端阻比隨嵌巖深度的關系、樁承載力與嵌巖比的關系以及不同巖層對樁的承載力的影響進行詳細探究。根據本文分析可見，在軟土地基中，不同樁徑的樁體均具有最佳嵌巖深度，但是沒有最大嵌巖深度。