橋梁工程中的大型灌注樁豎向承載性狀實用教案

1、1 大型灌注樁在橋梁建設中的地位大型灌注樁在橋梁建設中的地位2 樁基持力層的作用樁基持力層的作用3 樁基持力層的定量選擇樁基持力層的定量選擇4 有效樁長有效樁長5 嵌巖樁基巖風化程度分帶嵌巖樁基巖風化程度分帶6 擴底墩（樁）擴底墩（樁）7 兩種大直徑樁的試驗兩種大直徑樁的試驗(shyn)對比對比8 樁端注漿樁端注漿9 花崗巖殘積土中的樁基花崗巖殘積土中的樁基10 結束語結束語第1頁/共55頁第一頁，共55頁。1 大型大型(dxng)灌注樁在橋梁建設灌注樁在橋梁建設中的地位中的地位表 1 大型(dxng)灌注樁的廣泛應用樁長樁長（m）樁直樁直徑徑（m）橋橋 名名501002.5瀘州長江大橋、九江

2、長江大橋、常德元江大橋、宜城瀘州長江大橋、九江長江大橋、常德元江大橋、宜城漢江大橋、三門峽黃河大橋、錢塘江二橋、武漢長江漢江大橋、三門峽黃河大橋、錢塘江二橋、武漢長江大橋、廣東斗門大橋大橋、廣東斗門大橋3.0湖南石龜山大橋引橋、黃石長江大橋、珠海橫琴大橋、益湖南石龜山大橋引橋、黃石長江大橋、珠海橫琴大橋、益陽資江二橋、江漢四橋、廣州鶴洞大橋、蕪湖公鐵長江大陽資江二橋、江漢四橋、廣州鶴洞大橋、蕪湖公鐵長江大橋、南京長江二橋、廣東番禺大橋及新會崖門大橋橋、南京長江二橋、廣東番禺大橋及新會崖門大橋3.5湖南沅陵大橋及湘潭湘江二橋湖南沅陵大橋及湘潭湘江二橋4.0鋼陵長江大橋、南昌新八一大橋、湖南石龜山

3、大橋鋼陵長江大橋、南昌新八一大橋、湖南石龜山大橋5.0湖南張家界鷺鷥?yōu)炒髽?、江西湖口大橋湖南張家界鷺鷥?yōu)炒髽?、江西湖口大橋?頁/共55頁第二頁，共55頁。 “橋梁成敗關鍵在基礎”是建橋的名言，而基礎的趨向應為大直徑樁，因為它有許多優(yōu)越性:(1)可承受(chngshu)很大荷載，可減少水中作業(yè)，因此可 加快工期；(2)良好的抗震、抗風穩(wěn)定性和具有較強的抵御 沖擊能力，故安全可靠性高；(3)能減少承臺工作量，因而總造價相應會低。 所以，大型灌注樁在橋梁和高層建筑等重要工程中得到了廣泛的應用，它對橋梁建設具有特殊重要的意義。 參見“大型灌注樁特性研究”，橋梁建設，2003，26（4）第3頁/共55

4、頁第三頁，共55頁。 如九江大橋主跨基礎用鉆孔灌注樁，此前采用如九江大橋主跨基礎用鉆孔灌注樁，此前采用(ciyng)(ciyng)了不同樁直徑的方案比較，如表了不同樁直徑的方案比較，如表2 2所示。所示。 表表2 2 九江大橋主墩基礎灌注樁工程量比較表九江大橋主墩基礎灌注樁工程量比較表樁直徑樁直徑/m/m樁數(shù)樁數(shù)/ /根根樁身砼樁身砼/m/m3 3承臺砼承臺砼/m/m3 3基礎砼總基礎砼總計計/m/m3 31.56362344250104842.0325634385094842.518487332008073 由此可見，樁直徑小，樁數(shù)就多、工程量大、造價高、工由此可見，樁直徑小，樁數(shù)就多、工程

5、量大、造價高、工期也會延長期也會延長(ynchng)(ynchng)、河中施工難度也就大。、河中施工難度也就大。第4頁/共55頁第四頁，共55頁。2 樁基持力層的作用樁基持力層的作用(zuyng)地面標高3.9m粉質粘土粉質粘土夾細砂基巖含礫中粗砂粉質粘土夾細砂細砂細砂-74.5m-78.04m試樁1試樁2江陰江陰(jin yn)(jin yn)長江公路大橋試樁情況長江公路大橋試樁情況 圖1圖2第5頁/共55頁第五頁，共55頁。 江陰長江公路大橋北引橋29墩兩根靜載試樁（圖1）。樁直徑d=1m ，樁長l=77.8（樁端未入基巖）、81.9m（樁端入基巖）。從圖2可看出，對長徑比(l/d=78-

6、82)已相當大的大型灌注樁，持力層的作用仍很顯著，樁端入和不入基巖時其承載性狀、極限(jxin)承載力等就有很大差異。 第6頁/共55頁第六頁，共55頁。 上述分析的是基巖上述分析的是基巖(j yn)持力層，下面持力層，下面分析持力層是較硬的土層的情況。以包含點分析持力層是較硬的土層的情況。以包含點面接觸單元的有限元模型進行模擬研究。以面接觸單元的有限元模型進行模擬研究。以蘇通大橋為例，樁直徑都為蘇通大橋為例，樁直徑都為2m，其中一根樁，其中一根樁長長67m，入持力層，入持力層2m；另一根樁長；另一根樁長64m，樁，樁端離持力層端離持力層1m。 圖圖3為數(shù)值模擬結果。從圖上也同樣可為數(shù)值模擬結

7、果。從圖上也同樣可以看出，樁入持力層后樁的極限承載力要大以看出，樁入持力層后樁的極限承載力要大很多，樁的承載特性也會有很大區(qū)別。很多，樁的承載特性也會有很大區(qū)別。第7頁/共55頁第七頁，共55頁。圖圖3 3 蘇通長江公路大橋數(shù)值模擬情況蘇通長江公路大橋數(shù)值模擬情況參見參見(cnjin)“(cnjin)“大型灌注樁特性研究大型灌注樁特性研究”，橋梁建設，橋梁建設，20032003，2626（4 4） 第8頁/共55頁第八頁，共55頁。3 樁基持力層的定量樁基持力層的定量(dngling)選擇選擇 大型灌注樁由于其長度大，穿過的巖土層層數(shù)多、厚度大，為持力層的選擇帶來了困難。傳統(tǒng)的定性確定法不夠精

8、確，下面用指標(zhbio)法來實現(xiàn)持力層的量化優(yōu)選。 通過綜合分析，可考慮能反映地層持力特性的七項指標(zhbio)：深度（成本）指標(zhbio)、承載力大小指標(zhbio)、持力層厚度指標(zhbio)、厚度變化率指標(zhbio)、下臥層性質指標(zhbio)、N的標準差指標(zhbio)、抗震動或抗沉降效果指標(zhbio)。第9頁/共55頁第九頁，共55頁。（1）深度（成本）指標）深度（成本）指標 深度對樁基持力層的選擇是一個最重要的指標。深度太深在成本上是極不劃算的。比如蘇通大深度對樁基持力層的選擇是一個最重要的指標。深度太深在成本上是極不劃算的。比如蘇通大橋工程中的基巖深度橋

9、工程中的基巖深度290米，所以從成本上來看幾乎是不可能的。米，所以從成本上來看幾乎是不可能的。（2）承載力大小指標）承載力大小指標 承載力大小是選擇樁基持力層的又一重要指標。某一持力層的選擇必須保證承載力大小是選擇樁基持力層的又一重要指標。某一持力層的選擇必須保證(bozhng)樁基有樁基有足夠的承載力，才能確保工程的安全。承載力的計算為持力層端阻力加上樁側所有分層土側阻力之足夠的承載力，才能確保工程的安全。承載力的計算為持力層端阻力加上樁側所有分層土側阻力之和。和。（3）持力層厚度指標）持力層厚度指標 持力層一般有較大的端阻力和側阻力，但這是以持力層有足夠的厚度為保證持力層一般有較大的端阻力

10、和側阻力，但這是以持力層有足夠的厚度為保證(bozhng)的。地的。地層太薄的話，是談不上持力性的。所以厚度也是選擇持力層的一個指標。層太薄的話，是談不上持力性的。所以厚度也是選擇持力層的一個指標。第10頁/共55頁第十頁，共55頁。（4 4）厚度變化率指標）厚度變化率指標 一座橋梁一般有很多根樁，它們分布在一定范圍內，則此范圍內的持力層必須厚度穩(wěn)定，一座橋梁一般有很多根樁，它們分布在一定范圍內，則此范圍內的持力層必須厚度穩(wěn)定，才能保證所有的樁有足夠和類似的承載性狀。否則的話就會產生差異沉降等問題才能保證所有的樁有足夠和類似的承載性狀。否則的話就會產生差異沉降等問題(wnt)(wnt)，影，影

11、響橋梁安全。響橋梁安全。（5 5）下臥層性質指標）下臥層性質指標 下臥層性質也是一個不可忽視的指標，因為它太軟弱的話會對持力層帶來隱患。這里以極下臥層性質也是一個不可忽視的指標，因為它太軟弱的話會對持力層帶來隱患。這里以極限端阻力來表示下臥層性質，因為極限端阻力在一定程度上反映了下臥層的綜合性質。限端阻力來表示下臥層性質，因為極限端阻力在一定程度上反映了下臥層的綜合性質。（6 6）N N的標準差指標的標準差指標 N N為標貫或動探試驗擊數(shù)，它能反映土層的動力特性。為標貫或動探試驗擊數(shù)，它能反映土層的動力特性。第11頁/共55頁第十一頁，共55頁。 （7 7）抗震動或抗沉降效果指標）抗震動或抗沉

12、降效果指標 這是一個綜合性的指標。一般情況是，地這是一個綜合性的指標。一般情況是，地層的抗震動或抗沉降的效果越好，則該地層的持層的抗震動或抗沉降的效果越好，則該地層的持力性越強。力性越強。各指標的因子值和權重值確定好后，就可以計算各指標的因子值和權重值確定好后，就可以計算各備選各備選(bi xun)(bi xun)方案的綜合值了。某備選方案的綜合值了。某備選(bi xun)(bi xun)方案的綜合值等于各指標因子值與方案的綜合值等于各指標因子值與權重值之積（即指標值）的和。權重值之積（即指標值）的和。第12頁/共55頁第十二頁，共55頁。具體的綜合值計算公式為：具體的綜合值計算公式為：Ri=

13、（I1iW1) + （I2iW2) + （I3iW3) （ I4iW4) + （I5iW5) + （I6iW6 ) +（I7iW7)其中其中(qzhng) Ri為綜合值；為綜合值；W1W7為權重為權重值值(各自為各自為5級級)； I1iI7i為因子值為因子值(與權重值對應，與權重值對應，取值范圍是取值范圍是0.01-1.00)。綜合值綜合值Ri最大者即為選中的持力層。最大者即為選中的持力層。參見參見“大型灌注樁特性研究大型灌注樁特性研究”，橋梁建設，橋梁建設，2003，26（4）第13頁/共55頁第十三頁，共55頁。4 有效有效(yuxio)樁長樁長4.1 靜載試驗(shyn)研究 試樁直徑試

14、樁直徑(zhjng)1m(zhjng)1m， 1 1號樁長號樁長24m24m，2 2號樁號樁長長32m32m。兩試樁的荷載。兩試樁的荷載- -沉降曲線如圖沉降曲線如圖4 4所示，兩曲所示，兩曲線都為緩變型，線都為緩變型，2 2號樁的曲線更為平緩，說明號樁的曲線更為平緩，說明2 2號樁號樁的承載能力強、沉降小。試樁沒達到破壞狀態(tài)。由的承載能力強、沉降小。試樁沒達到破壞狀態(tài)。由圖可得當樁頂都下降圖可得當樁頂都下降15mm15mm時，時，1 1號樁的樁頂荷載為號樁的樁頂荷載為2273kN2273kN，2 2號樁的樁頂荷載為號樁的樁頂荷載為3409kN3409kN。 圖4河南安新高速公路試樁河南安新高

15、速公路試樁 第14頁/共55頁第十四頁，共55頁。雜 填 土5m10m15m20mW1樁W3樁粉 質 粘 土中 砂 夾 粗 砂粉 土25m30m35m粗 礫 砂圖圖5 5 太原市物資貿易中心太原市物資貿易中心(zhngxn)(zhngxn)營業(yè)樓試樁營業(yè)樓試樁 樁直徑樁直徑d=0.8m，以粗礫砂層為持力層，以粗礫砂層為持力層，W1樁長樁長29m，入持力層深度，入持力層深度2.75m（3.4d）；）；W3樁長樁長34m，入持力層深度，入持力層深度7.75m（9.7d）。由圖）。由圖5QS曲線可得曲線可得W1樁極限樁極限(jxin)荷載為荷載為5000kN，W3樁極樁極限限(jxin)荷載為荷載為

16、7000kN。第15頁/共55頁第十五頁，共55頁。雜填土5m10m15m20m粉土粉土Q2樁Q1樁粉質粘土粘土中粗砂中粗砂圖圖6 6 太原市輕工展廳大樓試樁太原市輕工展廳大樓試樁 樁直徑樁直徑d=0.8md=0.8m，以砂層為持力層，以砂層為持力層，Q1Q1樁長樁長22.5m22.5m，入持力層，入持力層2.5m2.5m（3.1d3.1d）；）；Q2Q2樁長樁長20.5m20.5m，入持力層入持力層0.5m0.5m（0.6d0.6d）。兩樁的試樁剖面）。兩樁的試樁剖面(pumin)(pumin)示意圖如圖示意圖如圖6 6所示，從兩樁的荷載所示，從兩樁的荷載- -沉降曲沉降曲線可看出，線可看出

17、，Q1Q1樁承載力遠大于樁承載力遠大于Q2Q2樁樁 。第16頁/共55頁第十六頁，共55頁。素填土黃土狀粉土5m10m15m20m25m粉土粗礫砂層粉土粗礫砂層粉土粗礫砂層D4樁D5樁圖圖7 7 太原第一熱電廠太原第一熱電廠期工程試樁剖面期工程試樁剖面(pumin)(pumin)及荷載及荷載- -沉降曲線沉降曲線 樁直徑樁直徑(zhjng)d=0.8m(zhjng)d=0.8m，以粗礫砂層為持力層，以粗礫砂層為持力層，D4D4樁長樁長22.8m22.8m，入持力層，入持力層0.55m (0.7d) 0.55m (0.7d) ，極限荷載，極限荷載4200 kN4200 kN；D5D5樁樁長樁樁長

18、23.9m23.9m，入持力層，入持力層1.65m (2.1d) 1.65m (2.1d) ，極限荷載極限荷載4800kN4800kN（圖（圖7 7）。）。 第17頁/共55頁第十七頁，共55頁。粉質粘土5m10m15m20mT1樁T2樁粘土25m30m粗砂粗砂粘土圖圖8 8 山東某洗煤廠樁基試驗剖面及荷載山東某洗煤廠樁基試驗剖面及荷載- -沉降沉降(chnjing)(chnjing)曲線曲線 前面幾組對比試驗樁都是以粗砂或礫砂為持力層，但這一組對比試驗樁發(fā)生了變化。T1樁樁長25m，直徑1.1m，以粗砂層為持力層；T2樁樁長27m，直徑1.1m，穿過粗砂層進入(jnr)下伏較軟弱的粘土層（圖

19、8）。 第18頁/共55頁第十八頁，共55頁。 兩試樁用慢速法進行試驗(shyn)，兩樁的荷載-沉降曲線如圖8所示。從圖上可看出其與前面幾組試樁有區(qū)別。加載5000kN以前，較長的T2樁的沉降較短的T1樁大，以后T2樁的沉降才小于T1樁，且兩試樁曲線靠得很近?？傻贸鯰1樁極限荷載為7350kN，而T2樁極限荷載只比T1樁稍大，為7700kN。第19頁/共55頁第十九頁，共55頁。 綜上所述，從5個場地的不同(b tn)樁長的對比試驗中可發(fā)現(xiàn)：（1）當兩對比樁都以粗砂、礫砂等較好的巖土層為持力層時，長樁的荷載-沉降曲線都位于短樁的右側，表現(xiàn)出良好的承載性能，且曲線第二拐點前更為平緩（圖5圖8）；

20、 第20頁/共55頁第二十頁，共55頁。（2 2）對比樁中（如山東兗州某洗煤）對比樁中（如山東兗州某洗煤廠試樁），當長樁穿過密實廠試樁），當長樁穿過密實(m shi)(m shi)持力層（粗砂）進入下伏較軟弱層持力層（粗砂）進入下伏較軟弱層（粘土）時，長樁的承載力和沉降并（粘土）時，長樁的承載力和沉降并不顯得比較短樁優(yōu)越。此時較長樁的不顯得比較短樁優(yōu)越。此時較長樁的加長部分顯得沒有必要。加長部分顯得沒有必要。第21頁/共55頁第二十一頁，共55頁。a 荷載(hzi)-樁長關系圖 b 荷載(hzi)-長徑比關系圖 圖圖9 9 樁頂荷載樁頂荷載(hzi)(hzi)與樁長、長徑比關系曲線與樁長、長徑

21、比關系曲線 （3 3）樁頂荷載與樁長和長徑比的關系曲線如樁頂荷載與樁長和長徑比的關系曲線如圖圖9，其中樁頂荷載為極限值（僅安新公路為樁頂，其中樁頂荷載為極限值（僅安新公路為樁頂下降下降15mm時的荷載）。從圖上可看出有時的荷載）。從圖上可看出有3組對比樁都是樁頂荷載隨著樁長或長徑比的增大組對比樁都是樁頂荷載隨著樁長或長徑比的增大而明顯增大，說明長樁的承載性能好。而明顯增大，說明長樁的承載性能好。 第22頁/共55頁第二十二頁，共55頁。 而另外兩組（即洗煤廠和安新公路(gngl)），不論是樁頂荷載與樁長關系曲線還是樁頂荷載與長徑比關系曲線，其直線較其它三組平緩。這是因為洗煤廠試樁中較長樁進入了

22、軟弱下臥層；而安新公路(gngl)試樁沒達到極限狀態(tài)。 參見 “樁長對大直徑摩擦樁影響的試驗研究”，勘察科學 技術，2003，21（5）； “大型灌注樁特性研究”，橋梁建設，2003，26（4）第23頁/共55頁第二十三頁，共55頁。a 樁頂沉降(chnjing)-樁長關系圖 a 樁頂沉降(chnjing)-長徑比關系圖 圖圖10 10 沉降沉降(chnjing)(chnjing)與樁長、長徑比關系沉降與樁長、長徑比關系沉降(chnjing)(chnjing)曲線曲線 （4 4）樁頂沉降與樁長、長徑比的關系曲線如樁頂沉降與樁長、長徑比的關系曲線如圖圖10 ，其中樁頂沉降是極限荷載狀態(tài)時的沉降（

23、僅安新，其中樁頂沉降是極限荷載狀態(tài)時的沉降（僅安新公路指的是樁頂荷載為公路指的是樁頂荷載為2458kN時的沉降），從圖上可看出時的沉降），從圖上可看出4組對比樁都是樁頂沉降隨著樁長或長組對比樁都是樁頂沉降隨著樁長或長徑比的增大而減小，說明長樁不僅承載性能好，而且樁頂沉降也小。徑比的增大而減小，說明長樁不僅承載性能好，而且樁頂沉降也小。 第24頁/共55頁第二十四頁，共55頁。圖圖11 11 樁頂荷載樁頂荷載- -入持力層相對深度入持力層相對深度(shnd)H/d(shnd)H/d關系曲線圖關系曲線圖 （5 5）以粗砂或礫砂為持力層的三組試樁的樁頂荷）以粗砂或礫砂為持力層的三組試樁的樁頂荷載與樁

24、入持力層相對深度載與樁入持力層相對深度H/dH/d關系曲線關系曲線(qxin)(qxin)如如圖圖1111。由圖可知，隨著樁入持力層相對深度。由圖可知，隨著樁入持力層相對深度H/dH/d的的增大（增大（H/dH/d最大可達最大可達9 9以上），樁頂荷載也大幅度以上），樁頂荷載也大幅度增大。增大。第25頁/共55頁第二十五頁，共55頁。4. 2 數(shù)值(shz)模擬 在考慮土的非線性、樁周土分層、樁土間非線在考慮土的非線性、樁周土分層、樁土間非線性相互影響、樁端有沉渣、樁底及樁側注漿加固、性相互影響、樁端有沉渣、樁底及樁側注漿加固、樁長及樁直徑變化等因素時，有限元法是現(xiàn)階段最樁長及樁直徑變化等因素

25、時，有限元法是現(xiàn)階段最適用的方法，它能解決由于試樁困難及實測費用大適用的方法，它能解決由于試樁困難及實測費用大而無法大量進行的問題。對灌注樁，有限元法能模而無法大量進行的問題。對灌注樁，有限元法能模擬其施工過程，即土體自重擬其施工過程，即土體自重(zzhng)(zzhng)應力場應力場成孔（泥漿護壁）成孔（泥漿護壁）灌注鋼筋混凝土灌注鋼筋混凝土樁受力計算。樁受力計算。 第26頁/共55頁第二十六頁，共55頁。樁身單元模型和樁周土的本構模型樁身單元模型和樁周土的本構模型 考慮到由群樁向大直徑考慮到由群樁向大直徑(zhjng)單樁發(fā)展是目前的趨勢，所以這里的理論分析單樁發(fā)展是目前的趨勢，所以這里的

26、理論分析主要以大直徑主要以大直徑(zhjng)單樁為主。其單樁的軸向受荷有限元分析，可簡化為軸對單樁為主。其單樁的軸向受荷有限元分析，可簡化為軸對稱問題。此時的樁周土體可劃分為一般的平面實體單元。至于樁周土的本構模型，稱問題。此時的樁周土體可劃分為一般的平面實體單元。至于樁周土的本構模型，本文采用本文采用Drucker-Prager模型，這種模型在巖土工程中應用較多，能反映土體模型，這種模型在巖土工程中應用較多，能反映土體的剪脹效應。樁體采用彈性模型。的剪脹效應。樁體采用彈性模型。第27頁/共55頁第二十七頁，共55頁。樁與土的接觸面模型樁與土的接觸面模型 本文本文(bnwn)(bnwn)用的

27、是包含點面接觸單元的有限元模型，這種接觸面模用的是包含點面接觸單元的有限元模型，這種接觸面模型和型和GoodmanGoodman模型相比具有它的優(yōu)越性。模型相比具有它的優(yōu)越性。GoodmanGoodman單元（即無厚度節(jié)理單元）單元（即無厚度節(jié)理單元）模型雖然能模擬接觸面的相對滑移和張開，但量值較小，當產生較大滑移、張模型雖然能模擬接觸面的相對滑移和張開，但量值較小，當產生較大滑移、張開、重疊后往往引起解的不收斂。而點面接觸模型能克服這些缺陷。開、重疊后往往引起解的不收斂。而點面接觸模型能克服這些缺陷。第28頁/共55頁第二十八頁，共55頁。樁巖土體圖圖 12 12 軸對稱有限元計算軸對稱有限

28、元計算(j sun)(j sun)網格網格 圖圖13 13 江陰江陰(jin yn)(jin yn)大橋數(shù)值模擬與試驗結果大橋數(shù)值模擬與試驗結果比較比較 第29頁/共55頁第二十九頁，共55頁。表表3 3 樁土主要樁土主要(zhyo)(zhyo)參數(shù)表參數(shù)表 樁長樁直徑（m）（m）50-10010.45322010300000.316300000000.1825樁型樁側摩擦系數(shù)（KN/m3）土的力學參數(shù)樁的參數(shù)c(K Pa)（）（）E(KPa)（KN/m3）E(KPa)f第30頁/共55頁第三十頁，共55頁。圖圖14 14 極限荷載與樁長關系曲線極限荷載與樁長關系曲線 參見參見“大直徑超長樁有

29、效長度大直徑超長樁有效長度(chngd)(chngd)的數(shù)值模擬的數(shù)值模擬”，建筑科學，建筑科學，20032003，19(3)19(3)。第31頁/共55頁第三十一頁，共55頁。5 嵌巖樁基巖嵌巖樁基巖(j yn)風化程度分帶風化程度分帶 嵌巖樁具有單樁承載力高、沉降小且收斂快、抗震性能好、群樁效應小等特點，成為大型構（建）筑物重要的基礎形式。當樁長、樁直徑和基巖上覆土層(t cn)確定的情況下，決定它的承載性狀的往往是基巖的性質、樁所進入基巖的層位（深度）。而這些與基巖的風化程度密切相關，所以，正確劃分基巖風化帶是使嵌巖樁嵌入合理層位和深度的有效途徑。 第32頁/共55頁第三十二頁，共55頁

30、。 巖體中的結構面對巖體的穩(wěn)定性和巖體質量等起控制作用。巖體風化后在巖體結構方面就有所反映。從強風化帶、中等風化帶、微風化帶到新鮮巖石，巖體中結構面的數(shù)量逐漸減少，完全體現(xiàn)了巖體在接受風化營力作用后巖體裂紋擴展、增長和新的裂隙產生的特征。 研究巖體風化帶的劃分，應當圍繞“巖體結構”這一控制巖體工程地質性質和巖體穩(wěn)定的基本條件(tiojin)來進行，充分利用巖體結構的特征指標。第33頁/共55頁第三十三頁，共55頁。 巖體是由結構面和結構體（巖塊）組巖體是由結構面和結構體（巖塊）組成，所以成，所以(suy)(suy)，量化指標的選取應有三，量化指標的選取應有三方面的考慮：方面的考慮：（1 1）巖

31、體總體結構上的變化；）巖體總體結構上的變化；（2 2）結構面的變化）結構面的變化-主要指結構面的發(fā)主要指結構面的發(fā)育程度及其性質的變化。育程度及其性質的變化。（3 3）結構體（即巖塊）的變化）結構體（即巖塊）的變化-主要指主要指巖塊的強度變化。巖塊的強度變化。參見參見“嵌巖灌注樁基巖風化程度分帶探嵌巖灌注樁基巖風化程度分帶探討討”，探礦工程，探礦工程， 2003 2003，40(5)40(5)。第34頁/共55頁第三十四頁，共55頁。 針對嵌巖樁的特點，經綜合分析用下式來定量劃分基巖巖體的風化(fnghu)程度： 2121RRJRQDJFJ1單位巖芯長度上的結構面數(shù)；RQD巖體質量(zhlin

32、g)或巖芯完整率；J2結構面蝕變程度系數(shù)；R1新鮮巖石的點荷載強度；R2風化巖石的點荷載強度；因為有的風化巖石不好取樣，所以不能采用抗壓強度指標。以F值基巖風化程度劃分界限： 全風化 F 200； 強風化 F=9.32-200； 中風化 F=1.25-9.32； 微風化 F=0.37-1.25； 未風化 F0.37第35頁/共55頁第三十五頁，共55頁。6 擴底墩（樁）擴底墩（樁）6.1 樁長6.0m左右(zuyu)壓應力區(qū)拉應力區(qū)臨空面拉裂縫墩端阻力墩身摩阻力圖圖15 擴底墩受力示意圖擴底墩受力示意圖 大直徑擴底墩得到了越來越廣泛的應用，圖15為其受力示意圖。由于拉裂縫的出現(xiàn)，使得墩身摩阻力

33、和端阻力處于分離狀態(tài)(zhungti)，可近似用純摩擦樁和深層載荷試驗結果來區(qū)分墩的摩阻力和端阻力。因此這里以原型擴底墩、摩擦樁、墩端深層載荷試驗研究擴底墩的荷載分配和傳遞性狀。 第36頁/共55頁第三十六頁，共55頁。表表4 4 試驗試驗(shyn)(shyn)方案方案 樁型埋深（m）摩擦段長（m）摩擦段直徑（m）擴底直徑（m）持力層S1深層載荷6.70.8卵石S2擴底墩6.24.80.81.6砂卵石S3擴底墩6.755.30.81.6卵石S4摩擦樁5.24.50.8亞粘土參見參見 “砂卵石層上大直徑擴底短墩豎向承載性狀砂卵石層上大直徑擴底短墩豎向承載性狀(xngzhung)”， 巖土力學，

34、巖土力學，2004，25(3)。第37頁/共55頁第三十七頁，共55頁。填土粉質粘土砂層卵石6.75m4.20m0.80mS2墩S3墩圖圖16 S216 S2、S3S3墩試驗剖面墩試驗剖面(pumin)(pumin)及荷載及荷載- -沉降曲沉降曲線線 圖16為S2、S3墩基試驗(shyn)剖面及荷載-沉降曲線圖，由a圖可知，兩墩除入土長度、持力層不同外，其余都相同。S2墩埋深6.20m，以砂層為持力層；S3墩埋深6.75m，以卵石層為持力層。從b圖可看出，S3墩基承載力比S2墩大，主要是S3墩的持力層土性比SD2墩好。如墩頂沉降15mm時，S3墩的承載力為3441.6kN，而S2墩的承載力只有

35、2061.5kN。 第38頁/共55頁第三十八頁，共55頁。填土粉質粘土砂層卵石6.7m4.70m1.10m1.1mS1深層載荷S4摩擦樁0.8m填稻草圖圖17 17 摩擦樁和深層載荷摩擦樁和深層載荷(zi h)(zi h)試試驗剖面驗剖面 圖圖18 18 荷載荷載- -沉降沉降(chnjing)(chnjing)曲線曲線 摩擦樁和深層載荷試驗剖面見圖17，兩者的直徑都為0.8m，與上述兩墩的墩身直徑相同(xin tn)，深度相當。從圖18上可發(fā)現(xiàn)兩者的承載力比擴底墩小，該試驗中的樁端填塞稻草的相當于純摩擦樁，深層載荷試驗相當于直身墩?？梢钥闯?，直徑相同(xin tn)和深度相當時，擴底墩的承

36、載力比純摩擦樁和不擴底的直身墩（樁）的承載力大。 第39頁/共55頁第三十九頁，共55頁。6.2 樁長14.5m左右(zuyu)表5 試驗(shyn)方案 樁型埋深（m）摩擦段長（m）摩擦段直徑（m）擴底直徑（m）持力層S1擴底墩14.66.851.23.4粗砂S2擴底墩14.57.11.23粗砂S3深層載荷14.51.2粗砂S4摩擦樁14.47.51.2亞粘土參見參見(cnjin) “兩種靜載試驗確定大直徑擴底樁豎向承載力兩種靜載試驗確定大直徑擴底樁豎向承載力”，地下空間，地下空間， 2003，23(3)。第40頁/共55頁第四十頁，共55頁。圖圖19 19 荷載荷載(hzi)-(hzi)-

37、沉降曲線圖沉降曲線圖 第41頁/共55頁第四十一頁，共55頁。 通過以上的試驗通過以上的試驗(shyn)結果分析，結果分析，可得出以下結論：可得出以下結論：（ 1 ） 純 摩 擦 樁 和 深 層 載 荷 的 試 驗） 純 摩 擦 樁 和 深 層 載 荷 的 試 驗(shyn)能用來區(qū)分擴底墩的墩身摩阻能用來區(qū)分擴底墩的墩身摩阻力和端阻力、間接求擴底墩的承載力。力和端阻力、間接求擴底墩的承載力。（2）兩種試驗）兩種試驗(shyn)方法得到的方法得到的SD1、SD2墩的極限承載力的誤差分別是墩的極限承載力的誤差分別是5和和10。第42頁/共55頁第四十二頁，共55頁。（3）SD1墩的極限承載力為墩

38、的極限承載力為9600kN，此時，此時端阻力為端阻力為8266.9kN，占極限承載力的，占極限承載力的86；SD2墩的極限承載力為墩的極限承載力為6850kN，此時端阻，此時端阻力為力為5523.2kN，占極限承載力的，占極限承載力的81。（4）當墩頂沉降）當墩頂沉降18.7mm左右左右(zuyu)時，時，SD1、SD2墩摩阻力已充分發(fā)揮；而端阻力墩摩阻力已充分發(fā)揮；而端阻力充分發(fā)揮時，充分發(fā)揮時，SD1、SD2墩頂沉降分別達墩頂沉降分別達31.9mm、29.3mm。（5）在直徑相同的情況下，擴底墩的承載）在直徑相同的情況下，擴底墩的承載力比純摩擦樁和等直徑豎井的承載力大很力比純摩擦樁和等直徑

39、豎井的承載力大很多。多。 第43頁/共55頁第四十三頁，共55頁。7 兩種大直徑兩種大直徑(zhjng)樁的試樁的試驗對比驗對比表6 各場地對比(dub)試驗情況 試驗場地樁型樁長（m）樁直徑（m）持力層純摩擦樁250.88稻草摩擦端承樁250.88粉質粘土純摩擦樁5.20.84稻草摩擦端承樁5.20.84卵石純摩擦樁6.140.8稻草摩擦端承樁6.140.8粉細砂場地1（河南新鄉(xiāng)某橋梁基礎試樁）5場地2（北京1）場地3（北京2）第44頁/共55頁第四十四頁，共55頁。25m粉質粘土填塞草袋0.88m25mC2端承摩擦樁C1 純摩擦樁0.88m圖圖20 20 場地場地1 1對比試驗剖面對比試驗

40、剖面(pumin)(pumin)及荷載及荷載- -沉降曲線沉降曲線 第45頁/共55頁第四十五頁，共55頁。0.84mS2端承摩擦樁0.84mS3純摩擦樁0.5m5.2m粉質粘土粉砂細砂卵石5.2m填塞草袋圖圖21 21 場地場地2 2對比試驗對比試驗(shyn)(shyn)剖面及荷載剖面及荷載- -沉降曲線沉降曲線 第46頁/共55頁第四十六頁，共55頁。0.2m0.8m43.77m6.14m0.8m5.9m6.14m7.1m雜填土粉土粉細砂SD3純摩擦樁SD5端承摩擦樁填塞稻草圖圖22 22 場地場地3 3對比對比(dub)(dub)試驗剖面及荷載試驗剖面及荷載- -沉降曲線沉降曲線 第4

41、7頁/共55頁第四十七頁，共55頁。 （1）3組樁端填稻草的純摩擦樁的組樁端填稻草的純摩擦樁的荷載荷載-沉降曲線都是陡降型，而與其對沉降曲線都是陡降型，而與其對比的比的3組摩擦端承樁的荷載組摩擦端承樁的荷載-沉降曲線沉降曲線要平緩得多，特別是當樁端土性較強要平緩得多，特別是當樁端土性較強時。因此對大直徑樁要盡可能清除時。因此對大直徑樁要盡可能清除(qngch)樁端沉渣，以提高其承載力樁端沉渣，以提高其承載力和降低沉降。并應以土性強的巖土層和降低沉降。并應以土性強的巖土層為持力層。為持力層。第48頁/共55頁第四十八頁，共55頁。 （2）對場地）對場地2場地場地3中長徑比相當?shù)哪χ虚L徑比相當?shù)哪Σ敛?mc)端