桩基工程新进展(高大钊).ppt

桩基工程新进展桩基工程新进展同济大学同济大学 高大钊高大钊20082008年年3 3月月内内 容容l桩基工程的内涵和工程意义桩基工程的内涵和工程意义l一些桩基工程事故案例一些桩基工程事故案例l若干特殊桩型的承载性状若干特殊桩型的承载性状l桩基设计的一些新进展桩基设计的一些新进展l单桩承载力和桩基沉降计算的讨论单桩承载力和桩基沉降计算的讨论桩基工程的内涵和工程意义桩基工程的内涵和工程意义l桩基础是应用比较广泛的一种基础类型，桩基础是应用比较广泛的一种基础类型，也是最古老的基础之一也是最古老的基础之一。l桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）桩是将建筑物的荷载（竖向的和水平的）全部或部分传递给地基土（或岩层）的全部或部分传递给地基土（或岩层）的具有一定刚度和抗弯能力的传力构件，具有一定刚度和抗弯能力的传力构件，l桩基础一般由承台将若干根桩的顶部联桩基础一般由承台将若干根桩的顶部联结成整体，以共同承受荷载的一种深基结成整体，以共同承受荷载的一种深基础。础。l今天桩基础已成为高层建筑、大型桥梁、今天桩基础已成为高层建筑、大型桥梁、深水码头和海洋石油平台等工程最常用深水码头和海洋石油平台等工程最常用的基础形式。的基础形式。l在施工技术进步、桩型开发应用和设计在施工技术进步、桩型开发应用和设计理论研究等各方面至今仍然异常活跃，理论研究等各方面至今仍然异常活跃，显示出桩基础具有强大的生命力和非常显示出桩基础具有强大的生命力和非常广阔的发展前景。广阔的发展前景。l桩基础分为高桩承台和低桩承台两大类：桩基础分为高桩承台和低桩承台两大类：l在框架结构的柱下在框架结构的柱下,通常在承台下设置若通常在承台下设置若干根桩，构成独立承台的桩基础或一柱干根桩，构成独立承台的桩基础或一柱一桩基础一桩基础；l当荷载较大时，在框架柱列之间常联以当荷载较大时，在框架柱列之间常联以基础梁，沿梁的轴线方向布置排桩，构基础梁，沿梁的轴线方向布置排桩，构成梁式的承台桩基础；成梁式的承台桩基础；低承台桩的布置低承台桩的布置l上部为剪力墙结构，则可在墙下设置排桩，上部为剪力墙结构，则可在墙下设置排桩，但因桩径一般大于剪力墙厚度，故需要设但因桩径一般大于剪力墙厚度，故需要设置构造性的过渡梁；置构造性的过渡梁；l若在筏板承台下布桩，如果桩数不多，可若在筏板承台下布桩，如果桩数不多，可按柱网轴线布置，使板不承受桩的冲剪作按柱网轴线布置，使板不承受桩的冲剪作用，只承受水的浮力和有限的土反力；用，只承受水的浮力和有限的土反力；l如荷载比较大需要布桩较多时，沿轴线布如荷载比较大需要布桩较多时，沿轴线布置桩可能有困难，则可以在筏板下满堂布置桩可能有困难，则可以在筏板下满堂布桩桩；l采用箱形基础时，可满堂布桩，或按柱网采用箱形基础时，可满堂布桩，或按柱网轴线布桩。轴线布桩。桩具有多种独特的功能桩具有多种独特的功能 l 通过桩的侧面和土的接触，将荷载通过桩的侧面和土的接触，将荷载传递给桩周土体；或者将荷载传给深层传递给桩周土体；或者将荷载传给深层的岩层、砂层或坚硬的粘土层；从而获的岩层、砂层或坚硬的粘土层；从而获得很大的承载能力以支承重型建筑物；得很大的承载能力以支承重型建筑物；l 对于液化的地基，为了在地震时仍对于液化的地基，为了在地震时仍保持建筑物的安全，通过桩穿过液化土保持建筑物的安全，通过桩穿过液化土层，将荷载传给稳定的不液化土层；层，将荷载传给稳定的不液化土层；l桩桩基基具具有有很很大大的的竖竖向向刚刚度度，因因而而采采用用桩桩基基础础的的建建筑筑物物，沉沉降降比比较较小小，而而且且比比较较均均匀匀，可可以以满满足足对对沉沉降降要要求求特特别别高高的上部结构的安全需要和使用要求的上部结构的安全需要和使用要求;l 桩桩具具有有很很大大的的侧侧向向刚刚度度和和抗抗拔拔能能力力，能能抵抵抗抗台台风风和和地地震震引引起起的的巨巨大大水水平平力力、上上拔拔力力和和倾倾覆覆力力矩矩，保保持持高高耸耸结结构构物物和和高层建筑的安全；高层建筑的安全；l 改改变变地地基基基基础础的的动动力力特特性性，提提高高地地基基基基础础的的自自振振频频率率，减减小小振振幅幅，保保证证机机械设备的正常运转。械设备的正常运转。l但桩并不是万能的，各种桩型都有但桩并不是万能的，各种桩型都有其适用条件，使用不当，或者没有掌握其适用条件，使用不当，或者没有掌握桩基设计的关键技术，也会产生工程事桩基设计的关键技术，也会产生工程事故。故。l从下面的一些工程案例中，可以得从下面的一些工程案例中，可以得到哪些教训呢？到哪些教训呢？一些桩基工程事故案例一些桩基工程事故案例l某某18层采用桩基础的住宅楼，因群桩失层采用桩基础的住宅楼，因群桩失稳而爆破拆除的案例稳而爆破拆除的案例l采用桩基的高层建筑倾斜超标事故案例采用桩基的高层建筑倾斜超标事故案例l某高层建筑群的预制桩大比例浮桩、断某高层建筑群的预制桩大比例浮桩、断桩，采取注浆加固的案例桩，采取注浆加固的案例l某综合楼管桩基础，因持力层顶面标高某综合楼管桩基础，因持力层顶面标高变化过大，造成沉桩困难或承载力不满变化过大，造成沉桩困难或承载力不满足设计要求的案例足设计要求的案例l采用桩基的高层建筑整体爆破拆除采用桩基的高层建筑整体爆破拆除l某栋新建的某栋新建的18层住宅楼，在结构封顶以后层住宅楼，在结构封顶以后由于建筑物桩基整体失稳，导致该楼发生由于建筑物桩基整体失稳，导致该楼发生严重倾斜，其顶端倾斜的水平位移达严重倾斜，其顶端倾斜的水平位移达2884mm。为根除工程质量隐患，在采取为根除工程质量隐患，在采取工程补救措施无效后，对该楼实施整体定工程补救措施无效后，对该楼实施整体定向爆破拆除。向爆破拆除。l成为桩基严重事故的第一例。成为桩基严重事故的第一例。l建筑物体型为十字形的点式楼，基础底建筑物体型为十字形的点式楼，基础底面积约面积约800m2，地上地上18层，地下层，地下1层，总层，总高度高度56.6m，钢筋混凝土剪力墙结构，基钢筋混凝土剪力墙结构，基础采用夯扩桩基础，设计桩径础采用夯扩桩基础，设计桩径480mm，施工桩长施工桩长1620m，桩端持力层粉细砂，桩端持力层粉细砂，桩端进入持力层约桩端进入持力层约0.8m。l工程于工程于1995年年1月进行桩基施工，共完成月进行桩基施工，共完成336根夯扩桩。根夯扩桩。1995年年4月初开始开挖基月初开始开挖基坑土方，坑土方，9月中旬完成主体工程结构封顶，月中旬完成主体工程结构封顶，11月底完成室外装修和部分室内装修。月底完成室外装修和部分室内装修。l地貌属长江一级阶地，地势平坦，表层地貌属长江一级阶地，地势平坦，表层填土，其下为填土，其下为9.414.4m的的厚层淤泥厚层淤泥及及2.22.4m的淤泥质粘土，有机质含量达的淤泥质粘土，有机质含量达30，再下为，再下为稍密中密的粉细砂稍密中密的粉细砂。l在这样的地质条件下，能否采用夯扩桩在这样的地质条件下，能否采用夯扩桩呢？当年，正是夯扩桩风行的年代，这呢？当年，正是夯扩桩风行的年代，这个案例给了最好的说明。个案例给了最好的说明。l事故概况：事故概况：l1995年年12月月3日，日，突然发现建筑物突然发现建筑物向东北方向明显向东北方向明显倾斜。建筑物顶倾斜。建筑物顶端的水平位移端的水平位移470mm，在东北在东北方向的沉降量方向的沉降量55mm，而西南而西南方向仅沉方向仅沉5mm。l采取抢救措施，在沉降量小的一侧加载采取抢救措施，在沉降量小的一侧加载500吨，在沉降量大的一侧挖土卸载，还吨，在沉降量大的一侧挖土卸载，还进行了粉喷桩和注浆加固，并打了进行了粉喷桩和注浆加固，并打了7根锚根锚杆静压桩。杆静压桩。l建筑物在建筑物在12月月21日突然转向西北方向倾日突然转向西北方向倾斜，至斜，至12月月25日，建筑物顶端的水平位日，建筑物顶端的水平位移已达移已达2884mm，整栋建筑物的重心偏移整栋建筑物的重心偏移了了1442mm。l决定于决定于12月月26日爆破拆除。日爆破拆除。l事故原因分析：事故原因分析：l1.桩型用错了，在厚层淤泥中不能采用桩型用错了，在厚层淤泥中不能采用夯扩桩，把土层的结构都破坏了，将工夯扩桩，把土层的结构都破坏了，将工程桩挤歪了。程桩挤歪了。l2.基坑开挖时未分层挖土基坑开挖时未分层挖土，桩发生偏移。桩发生偏移。l3.172根桩的偏位超过允许偏差，最大偏根桩的偏位超过允许偏差，最大偏位达位达1700mm。l4.底板的标高抬高底板的标高抬高2m，在倾斜的桩上接在倾斜的桩上接长，形成偏心的桩轴力。长，形成偏心的桩轴力。l5.形成了不稳定的机动体系。形成了不稳定的机动体系。采用桩基的高层建筑倾斜超标事故采用桩基的高层建筑倾斜超标事故建筑物基本资料建筑物基本资料l两幢两幢24层的办公大楼，共用一个筏板基层的办公大楼，共用一个筏板基础，筏板基础平面面积础，筏板基础平面面积1692m2，筏板厚筏板厚2m，埋深埋深5m，选用选用0.45m0.45m28m预预制钢筋混凝土方桩。桩端持力层为砂质制钢筋混凝土方桩。桩端持力层为砂质粉土夹粉砂，粉土夹粉砂，Es11MPa。l1#楼平面面积为楼平面面积为27m24m，桩数桩数256根；根；2#楼平面面积为楼平面面积为37m21m，桩数桩数248根。根。l1993年年12月开始压桩，到月开始压桩，到1994年年6月完成月完成504根桩的压桩，其中根桩的压桩，其中141根桩未压到设根桩未压到设计标高而截短计标高而截短0.5m1.5m。其中，其中，1#楼楼截桩截桩61根，占根，占23.8；2#楼截桩楼截桩80根，占根，占32.2。l1995年年11月结构封顶，沉降基本保持均月结构封顶，沉降基本保持均匀沉降，平均沉降速率匀沉降，平均沉降速率1#楼楼0.170mm/d，2#楼楼0.201mm/d；l1996年年6月，沉降大增，平均沉降速率月，沉降大增，平均沉降速率1#楼楼0.358mm/d，2#楼楼0.415mm/d，l倾斜：倾斜：1#楼楼1.5，2#楼楼1.9，沉降已为，沉降已为结构到顶时的结构到顶时的23倍；倍；l其间，屋顶水箱注水，地下室浇注其间，屋顶水箱注水，地下室浇注0.8m厚厚的混凝土，的混凝土，1#楼从楼从1.5发展至发展至1.8、2.2；2#楼从楼从1.9发展至发展至2.3、2.9。l至至1999年年1月，观测到最大沉降达月，观测到最大沉降达305.4mm，最大沉降速率为最大沉降速率为0.177mm/d，最大倾斜为最大倾斜为4.20。原因分析原因分析l1.分别计算沉降，分别计算沉降，1#楼最终沉降楼最终沉降304mm，2#楼最终沉降楼最终沉降266mm；l2.共用桩筏基础计算沉降，最终沉降共用桩筏基础计算沉降，最终沉降480mm；l3.截桩的影响。截桩的影响。l高层建筑群大比例浮桩事故高层建筑群大比例浮桩事故l软土地区的一个住宅小区，有软土地区的一个住宅小区，有7幢高层建幢高层建筑的预制桩产生浮桩，在接桩部位拉断，筑的预制桩产生浮桩，在接桩部位拉断，拉断的比例很高。复打时的下沉量很大。拉断的比例很高。复打时的下沉量很大。l本项目的断桩具有如下特点：本项目的断桩具有如下特点：l（1）断断桩桩的的比比例例高高，而而且且呈呈集集中中成成片片地地出现；出现；l（2）每每幢幢建建筑筑物物最最后后一一批批施施工工的的桩桩基基本本上都没有出现断桩现象；上都没有出现断桩现象；l（3）边边桩桩在在较较大大的的挤挤压压力力作作用用下下，向向外外侧发生较大偏位；侧发生较大偏位；l（4）3、9、13楼楼桩桩基基采采用用同同样样的的施施工工方方法法，但但为为了了保保护护河河岸岸而而采采取取较较慢慢的施工速度，结果未出现断桩问题。的施工速度，结果未出现断桩问题。l采用注浆补强措施，在已经浇筑的底板采用注浆补强措施，在已经浇筑的底板上钻了上钻了1800个注浆孔。个注浆孔。l注浆材料采用注浆材料采用32.5级普通硅酸盐水泥浆，级普通硅酸盐水泥浆，水灰比水灰比0.5，掺入，掺入0.2的木质素磺酸钙，的木质素磺酸钙，使浆液具有早强性能。注浆压力取使浆液具有早强性能。注浆压力取0.3Mpa，上部注浆压力取上部注浆压力取0.2Mpa，流量流量控制在控制在15L/min左右。注浆时应对边同时左右。注浆时应对边同时以相同的压力，相同的提升速度对称注以相同的压力，相同的提升速度对称注浆。浆。l化了化了200万处理的费用，工期延长了半年。万处理的费用，工期延长了半年。l用静力触探用静力触探检测加固效检测加固效果，要求比果，要求比贯入阻力提贯入阻力提高高50。l原因分析：原因分析：l1.设计方面的问题：采用设计方面的问题：采用400 400mm的预的预制桩，制桩，桩的截面过大，桩的截面面积之和桩的截面过大，桩的截面面积之和与基底面积之比大于与基底面积之比大于3.0，挤土效应严重。，挤土效应严重。l2.施工的问题：打桩速度过快，一天沉桩施工的问题：打桩速度过快，一天沉桩数量大于数量大于15套，最多时到套，最多时到20套，接头焊接套，接头焊接时间过短。时间过短。l3.桩的质量问题：接头处的连接钢板采用桩的质量问题：接头处的连接钢板采用旧钢板，型号不一，与焊条型号无法配合。旧钢板，型号不一，与焊条型号无法配合。l4.建设方在选择设计单位、工程管理和采建设方在选择设计单位、工程管理和采购方面的过失。购方面的过失。综合楼桩基工程施工质量事故综合楼桩基工程施工质量事故l综合楼为框架结构，桩基础，主体建筑综合楼为框架结构，桩基础，主体建筑地上八层，地下一层，建筑面积地上八层，地下一层，建筑面积8000m2。l设计桩型为预应力管桩。地下室部位的设计桩型为预应力管桩。地下室部位的桩径采用桩径采用 600mm，单桩承载力设计值单桩承载力设计值为为1100kN；边跨的桩径采用边跨的桩径采用 400mm，单桩承载力设计值为单桩承载力设计值为600kN。600mm的的桩长分别采用桩长分别采用11m、13m和和15m。预制桩用于持力层起伏很大地质条件的问题预制桩用于持力层起伏很大地质条件的问题承载力不满足承载力不满足设计要求设计要求桩打不到桩打不到设计标高设计标高l桩布置于独立承台下，承台下的桩数一桩布置于独立承台下，承台下的桩数一般为五七桩。般为五七桩。l压桩施工过程中由施工单位提出，经设压桩施工过程中由施工单位提出，经设计单位同意，改变了计单位同意，改变了61根桩的长度，其根桩的长度，其中中30根桩增加根桩增加1m，22根减少根减少2m，9根减根减少少3m。l经检测单位检测了经检测单位检测了3根桩，其中，根桩，其中，600mm直径的桩检测了直径的桩检测了2根，根，109#符合符合设计要求；设计要求；88#桩不符合要求；桩不符合要求；400mm直径的桩检测了直径的桩检测了181#桩不符合设计要求。桩不符合设计要求。l认为是浮桩，采取复打措施。认为是浮桩，采取复打措施。l对复打以后的桩检测了对复打以后的桩检测了2根，其中根，其中70#桩桩符合设计要求，符合设计要求，92#桩不符合要求。桩不符合要求。l复打以后在桩身发现裂缝，对裂缝进行复打以后在桩身发现裂缝，对裂缝进行了处理。了处理。l采用补桩的措施，补了采用补桩的措施，补了9根冲抓桩。根冲抓桩。l桩基工程自桩基工程自2001年年6月月27日开始至日开始至2002年年5月月17日最后一次检测结束，历时日最后一次检测结束，历时350天，天，接近一整年。接近一整年。l引发本案的主要原因是桩基工程的施工引发本案的主要原因是桩基工程的施工时间从一个月左右拖到接近一年的时间，时间从一个月左右拖到接近一年的时间，影响了这个建筑物的后续施工和整个工影响了这个建筑物的后续施工和整个工期。期。l静静压压法法施施工工中中，最最终终压压力力与与入入土土深深度度的的关关系系，不不同同位位置置的的桩桩的的实实际际桩桩顶顶标标高高的的起起伏伏与与持持力力层层顶顶面面标标高高起起伏伏的的密密切切相相关关性性，说说明明达达不不到到设设计计深深度度的的原原因因是是地地层层的的起起伏伏；勘勘察察单单位位没没有有加加密密勘勘探探孔孔，没没有有采采用用静静力力触触探探探探明明持持力力层层顶顶面面标标高高的的起起伏伏；在在这这样样的的地地层层条条件件下下，采采用用预预制制桩桩的的方方案案是是错错误误的的，必必然然造造成成压压桩桩施施工工时桩顶标高的失控；时桩顶标高的失控；l场地下卧基岩面起伏很大，采用了场地下卧基岩面起伏很大，采用了PHC桩，尽管按照勘察报告的剖面采用了几桩，尽管按照勘察报告的剖面采用了几种不同的桩长，但还是发生很多桩打不种不同的桩长，但还是发生很多桩打不到设计标高，有的桩承载力达不到要求到设计标高，有的桩承载力达不到要求的数值，耽搁了工期，造成了烂尾的工的数值，耽搁了工期，造成了烂尾的工程和法律诉讼。程和法律诉讼。l教训：教训：l没有根据地质条件选择合适的桩型，没有根据地质条件选择合适的桩型，PHC桩用得不是地方。桩用得不是地方。若干特殊桩型的承载性状若干特殊桩型的承载性状l灌注桩的后注浆技术灌注桩的后注浆技术l嵌岩桩嵌岩桩l静力压桩静力压桩l钢管混凝土桩钢管混凝土桩灌注桩的后注浆技术灌注桩的后注浆技术 l后注浆技术是在灌注桩浇注混凝土以后，后注浆技术是在灌注桩浇注混凝土以后，通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩端以下，通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩端以下，以挤压桩底的沉渣，压密桩端土层，从而以挤压桩底的沉渣，压密桩端土层，从而提高端承力，也可以将水泥砂浆注入桩侧提高端承力，也可以将水泥砂浆注入桩侧土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。l根据注浆的目的，可以分成如下不同的根据注浆的目的，可以分成如下不同的注浆类型：注浆类型：l1）桩端注浆）桩端注浆l2）桩侧注浆）桩侧注浆l3）复式注浆）复式注浆l4)4)压浆修补桩的缺损部位压浆修补桩的缺损部位l新版建筑桩基技术规范将灌注桩后新版建筑桩基技术规范将灌注桩后注浆纳入规范，规定了施工的要求和设注浆纳入规范，规定了施工的要求和设计参数的取法。计参数的取法。规范关于后注浆工艺的规定规范关于后注浆工艺的规定l后注浆装置的设置后注浆装置的设置l浆液水灰比浆液水灰比l注浆终止压力注浆终止压力l单桩注浆量单桩注浆量l注浆顺序注浆顺序l终止注浆的条件终止注浆的条件l后注浆装置的设置：后注浆装置的设置：l1.后注浆导管应采用钢管，与钢筋笼加劲后注浆导管应采用钢管，与钢筋笼加劲筋绑扎固定或焊接；筋绑扎固定或焊接；l2.注浆导管数量，直径小于注浆导管数量，直径小于1200mm的用的用2根，根，12002500mm的用的用3根；根；l3.桩长超过桩长超过15m，且对承载力增幅要求较且对承载力增幅要求较高时，采用桩端桩侧复式注浆；高时，采用桩端桩侧复式注浆；l4.桩侧后注浆管阀的设置应结合地层情况、桩侧后注浆管阀的设置应结合地层情况、桩长和承载力增幅要求等因素确定，可桩长和承载力增幅要求等因素确定，可在桩端在桩端515m以上，桩顶以上，桩顶8m以下，每隔以下，每隔612m设置一道注浆阀。设置一道注浆阀。l浆液水灰比根据饱和度和渗透性确定：浆液水灰比根据饱和度和渗透性确定：l饱和土：饱和土：0.450.65l非饱和土：非饱和土：0.70.9l松散碎石土、砂砾：松散碎石土、砂砾：0.50.6l注浆终止压力根据土层性质及注浆点的注浆终止压力根据土层性质及注浆点的深度确定：深度确定：l风化岩、非饱和粘性土、粉土：风化岩、非饱和粘性土、粉土：310MPa；l饱和土层：饱和土层：1.24MPa。l单桩注浆量设计时应考虑桩径、桩长、单桩注浆量设计时应考虑桩径、桩长、桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及桩端桩侧土层性质、单桩承载力增幅及是否复式注浆等因素确定：是否复式注浆等因素确定：l 注浆量经验系数注浆量经验系数ln桩侧注浆断面数桩侧注浆断面数l注浆量以水泥质量计（注浆量以水泥质量计（t）l注浆顺序：注浆顺序：l饱和土中，先桩侧后桩端；饱和土中，先桩侧后桩端；l非饱和土中，先桩端后桩侧；非饱和土中，先桩端后桩侧；l桩侧桩端注浆间隔时间不宜小于桩侧桩端注浆间隔时间不宜小于2小时。小时。l成桩后两天才可以注浆；成桩后两天才可以注浆；l注浆作业点距其他成孔作业点的距离不注浆作业点距其他成孔作业点的距离不宜小于宜小于810m。l终止注浆的条件：终止注浆的条件：l1.注浆总量和注浆压力已达到设计要求；注浆总量和注浆压力已达到设计要求；l2.注浆总量已达到设计值的注浆总量已达到设计值的75，且注浆，且注浆压力超过设计值；压力超过设计值；l检测条件：检测条件：l在注浆后在注浆后20天进行；天进行；l掺入早强剂的可在注浆后掺入早强剂的可在注浆后15天进行检测。天进行检测。l l后压浆具有如下的作用：后压浆具有如下的作用：l1）胶胶结孔底沉渣，提高单桩承载力，消结孔底沉渣，提高单桩承载力，消除桩的过大沉降；除桩的过大沉降；l2）增强桩身混凝土与桩侧土的结合，提）增强桩身混凝土与桩侧土的结合，提高侧摩阻力；高侧摩阻力；l3）修补桩身缺陷部位，保证设计承载力；）修补桩身缺陷部位，保证设计承载力；l减少桩基的不均匀沉降。减少桩基的不均匀沉降。根根据据一一些些试试验验的的结结果果，认认为为后后压压浆浆处处理理后后可可以以达达到到比比较较好好的的效效果果，对对细细粒粒土土中中的的桩桩，单单桩桩承承载载力力可可提提高高3070；对对粗粗粒粒土土中的桩，增幅可达中的桩，增幅可达60120。压浆后的侧摩阻效应表现为侧摩阻力提高压浆后的侧摩阻效应表现为侧摩阻力提高和桩侧土的剪切刚度提高；从而使摩阻力和桩侧土的剪切刚度提高；从而使摩阻力充分发挥时的位移值移后，这就意味着桩充分发挥时的位移值移后，这就意味着桩的韧性增大。的韧性增大。桩端条件对试桩曲线的影响桩端条件对试桩曲线的影响压浆对侧摩阻力的影响压浆对侧摩阻力的影响常规桩的曲线常规桩的曲线压浆桩的曲线压浆桩的曲线l1）在事故处理、补强中的应用；）在事故处理、补强中的应用；l单桩承载力不足时的补强；单桩承载力不足时的补强；l此时只能在桩体外下管注浆。此时只能在桩体外下管注浆。l2）设计时承载力不能满足要求，事先在桩）设计时承载力不能满足要求，事先在桩体中预设压浆管的加强措施。体中预设压浆管的加强措施。后压浆技术推广应用中的问题主要是如何后压浆技术推广应用中的问题主要是如何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在工程中应用的关键；工程中应用的关键；l后压浆技术推广应用中的问题主要是如后压浆技术推广应用中的问题主要是如何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅技术要求。压浆后单桩承载力的提高幅度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳度与压浆工艺密切相关，而均匀性和稳定性是在工程中应用的关键；定性是在工程中应用的关键；l标准化将有助于这一技术的推广应用。标准化将有助于这一技术的推广应用。后注浆增强系数后注浆增强系数l后注浆增强系数系通过数十根不同土层后注浆增强系数系通过数十根不同土层中的后注浆桩与普通桩的静载对比试验中的后注浆桩与普通桩的静载对比试验求得。其侧阻和端阻增强系数不同，而求得。其侧阻和端阻增强系数不同，而且变化很大。且变化很大。l总的变化规律是：端阻的增幅高于侧阻，总的变化规律是：端阻的增幅高于侧阻，粗拉土的增幅高于细粒土，桩端、桩侧粗拉土的增幅高于细粒土，桩端、桩侧复式注浆高于单一注浆。复式注浆高于单一注浆。l根据北京、上海、天津、河南、山东、根据北京、上海、天津、河南、山东、西安、武汉、福州等地西安、武汉、福州等地106份资料验证。份资料验证。嵌嵌岩岩桩桩l 嵌岩桩是在端承桩的基础上发展起来的，嵌岩桩是在端承桩的基础上发展起来的，在基岩埋藏深度不深的地区，常将桩嵌入基在基岩埋藏深度不深的地区，常将桩嵌入基岩一定的深度，在计算嵌岩桩承载力时，过岩一定的深度，在计算嵌岩桩承载力时，过去常忽略覆盖层的侧阻力，将嵌岩桩作为直去常忽略覆盖层的侧阻力，将嵌岩桩作为直接传递荷载给基岩的受压柱看待，荷载全部接传递荷载给基岩的受压柱看待，荷载全部由桩端承担。但是，大量实测资料表明，嵌由桩端承担。但是，大量实测资料表明，嵌岩桩的端阻力与侧阻力之比并不接近于岩桩的端阻力与侧阻力之比并不接近于1.0，如嵌岩桩端超过如嵌岩桩端超过5倍桩径后，端阻力反而趋倍桩径后，端阻力反而趋近于零，但嵌岩桩又显然不同于摩擦桩。近于零，但嵌岩桩又显然不同于摩擦桩。l 嵌岩桩可采用机械钻孔或人工挖孔嵌岩桩可采用机械钻孔或人工挖孔方法成孔，将桩嵌入岩体内一定的深度。方法成孔，将桩嵌入岩体内一定的深度。嵌岩部分的嵌固力是嵌岩桩的承载力高嵌岩部分的嵌固力是嵌岩桩的承载力高于端承桩的主要原因，是研究嵌岩桩的于端承桩的主要原因，是研究嵌岩桩的核心问题。嵌入基岩部分的桩与基岩的核心问题。嵌入基岩部分的桩与基岩的相互作用比较复杂，嵌岩段的嵌固力与相互作用比较复杂，嵌岩段的嵌固力与底部的端阻力发挥的过程是不同的。实底部的端阻力发挥的过程是不同的。实测资料说明，当嵌岩深度为测资料说明，当嵌岩深度为3倍桩径时，倍桩径时，桩的嵌固力与端阻力可以得到很好的配桩的嵌固力与端阻力可以得到很好的配合，嵌固力占总承载力的合，嵌固力占总承载力的75%以上，可以上，可以用最少的工程量获得最佳的承载效果，以用最少的工程量获得最佳的承载效果，因此称为最佳嵌岩深度。因此称为最佳嵌岩深度。l 在嵌岩桩承载力计算时，如何考虑在嵌岩桩承载力计算时，如何考虑桩侧摩阻力是一个有争议的问题。一种桩侧摩阻力是一个有争议的问题。一种意见认为嵌岩桩的端阻力很小，构成嵌意见认为嵌岩桩的端阻力很小，构成嵌岩桩承载力的主要是侧摩阻力，认为嵌岩桩承载力的主要是侧摩阻力，认为嵌岩桩是摩擦桩；另一种意见认为桩侧土岩桩是摩擦桩；另一种意见认为桩侧土的摩阻力在总承载力中所占的比例较小，的摩阻力在总承载力中所占的比例较小，一般不超过一般不超过10%左右，在大约左右，在大约10m厚的土厚的土层中，桩侧土的摩阻力所占的比例更低，层中，桩侧土的摩阻力所占的比例更低，因此没有必要计入。因此没有必要计入。l 上述分歧的主要原因一是所依据的上述分歧的主要原因一是所依据的资料代表性不同，二是对桩侧摩阻力的资料代表性不同，二是对桩侧摩阻力的理解不同，如将嵌岩部分的阻力定义为理解不同，如将嵌岩部分的阻力定义为嵌固力而不是摩阻力，则将摩阻力限制嵌固力而不是摩阻力，则将摩阻力限制在覆盖层土的作用，则土的摩阻力所占在覆盖层土的作用，则土的摩阻力所占的比例就不一定很高，也不会将嵌岩桩的比例就不一定很高，也不会将嵌岩桩作为摩擦桩来研究，两种意见也就可以作为摩擦桩来研究，两种意见也就可以统一。统一。l 嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占的比例不高这是已为大量实测阻力所证的比例不高这是已为大量实测阻力所证明了的，也是得到公认的事实。但分析明了的，也是得到公认的事实。但分析的角度不同，得到的观点也会有差异。的角度不同，得到的观点也会有差异。根据国内外根据国内外150根嵌岩桩的实测资料（其根嵌岩桩的实测资料（其中国内中国内39根，国外根，国外111根；无覆盖层根；无覆盖层20根，根，有覆盖层有覆盖层130根，长度根，长度L=3.055.0m，直直径径d=0.58.0m，L/d L/d=163.7），），给出给出了嵌岩桩在竖向荷载下端阻分担荷载比了嵌岩桩在竖向荷载下端阻分担荷载比与桩的长径比之间的关系。与桩的长径比之间的关系。l 当当L/dL/d从从1增加至增加至20时，时，Q Qp p/Q/Qu u自自100%随随L/dL/d增大而递减至大约增大而递减至大约30%；当；当L/dL/d从从20增大至增大至63.7时，时，Q Qp p/Q/Qu u一般不会超过一般不会超过30，其中大部分桩的其中大部分桩的Q Qp p/Q/Qu u在在20以下，不少桩以下，不少桩在在5以下。与此相对应，桩的侧阻力（严以下。与此相对应，桩的侧阻力（严格地说应包括侧阻力和嵌固力）大约在格地说应包括侧阻力和嵌固力）大约在L/d L/d 1020时开始起主要作用，随时开始起主要作用，随L/dL/d增大而增大而增大，增大，Q Qs s/Q/Qu u一般保持在一般保持在70以上，大部以上，大部分在以上分在以上80%，不少桩在，不少桩在95%以上。以上。l 嵌岩桩的长度也越来越长，长径比嵌岩桩的长度也越来越长，长径比越来越大，嵌岩桩的性状越来越大，嵌岩桩的性状离端承桩也越离端承桩也越来越远来越远；l 嵌入基岩部分的桩与基岩的相互作嵌入基岩部分的桩与基岩的相互作用比较复杂，嵌岩段的侧阻力与底部的用比较复杂，嵌岩段的侧阻力与底部的端阻力端阻力发挥的过程发挥的过程是不同的。是不同的。l 嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占嵌岩桩的端阻力在总承载力中所占的的比例不高比例不高这是已为大量实测阻力所证这是已为大量实测阻力所证明了的，也是得到公认的事实。明了的，也是得到公认的事实。l包括嵌固力在内的侧阻力占很大比例的包括嵌固力在内的侧阻力占很大比例的原因有三点原因有三点:l1)较长的桩受荷后桩身的弹性压缩量比较大，较长的桩受荷后桩身的弹性压缩量比较大，桩土之间相对位移也比较大，足以使侧阻得桩土之间相对位移也比较大，足以使侧阻得以发挥；以发挥；l2)由于施工工艺的限制，桩底沉渣很难清除由于施工工艺的限制，桩底沉渣很难清除干净，桩愈长，沉渣愈难清除，沉渣的压实干净，桩愈长，沉渣愈难清除，沉渣的压实使桩身位移，提供了侧阻发挥的条件；使桩身位移，提供了侧阻发挥的条件；l3)由于岩石与桩的连接是脆性的，在比较小由于岩石与桩的连接是脆性的，在比较小的位移条件下嵌固段的阻力就可以达到峰值，的位移条件下嵌固段的阻力就可以达到峰值，而且先于土的侧阻力得到发挥，嵌固深度愈而且先于土的侧阻力得到发挥，嵌固深度愈深，端阻力的比例愈低。深，端阻力的比例愈低。嵌岩桩的承载性状嵌岩桩的承载性状l通过对比试验和对桩端阻力所占比通过对比试验和对桩端阻力所占比例的分析可以得到嵌岩桩例的分析可以得到嵌岩桩不一定是端承不一定是端承桩的概念桩的概念，从而改变了人们对嵌岩桩承，从而改变了人们对嵌岩桩承载性状的认识载性状的认识；l其实质是认识嵌岩桩的其实质是认识嵌岩桩的侧阻力侧阻力的存的存在和作用的问题，也是研究侧阻力的发在和作用的问题，也是研究侧阻力的发挥条件的问题。挥条件的问题。嵌岩桩与非嵌岩桩的试验结果嵌岩桩与非嵌岩桩的试验结果lA2和和A3进入中风化泥岩进入中风化泥岩2.2m，B3和和B4进入中风化泥岩进入中风化泥岩0.4m。桩身轴力随深度变化曲线比较桩身轴力随深度变化曲线比较嵌岩与非嵌岩桩的嵌岩与非嵌岩桩的荷载传递规律惊人地相似荷载传递规律惊人地相似l增加了桩长，嵌入了岩石，但承载力增加了桩长，嵌入了岩石，但承载力并并没有显著提高没有显著提高；l桩身轴力随深度桩身轴力随深度明显地减小明显地减小；l说明侧摩阻力得到了比较说明侧摩阻力得到了比较充分地发充分地发挥挥；l嵌岩与不嵌岩的条件嵌岩与不嵌岩的条件并不影响侧阻并不影响侧阻力的发挥力的发挥；进入新鲜岩石和强风化岩的比较进入新鲜岩石和强风化岩的比较l嵌入嵌入新鲜岩石新鲜岩石和和强风化岩石强风化岩石的的桩的荷载传递规律也惊人地相似；桩的荷载传递规律也惊人地相似；l嵌入强风化岩嵌入强风化岩5d，d0.6m；l嵌入风化泥质砂岩嵌入风化泥质砂岩3.7m、新鲜新鲜泥质砂岩泥质砂岩2.0m，d1.0m；l两者的轴力都随深度递减；两者的轴力都随深度递减；l其其端阻力都比较小端阻力都比较小；嵌岩桩荷载传递的特点嵌岩桩荷载传递的特点l1.大量资料表明，桩的侧阻力和端阻力之大量资料表明，桩的侧阻力和端阻力之比都比都超过了超过了60，大部分在，大部分在80以上；以上；l2.桩侧阻力的分担比例桩侧阻力的分担比例随长径比随长径比（l/d）的的增大而增大增大而增大；l3.当桩的当桩的长径比较大长径比较大（l/d 35），而覆盖），而覆盖层又不太软弱的情况下，端阻力分担荷载层又不太软弱的情况下，端阻力分担荷载的比例很小（的比例很小（5），且桩的破坏常因桩），且桩的破坏常因桩身破坏而引起。身破坏而引起。嵌岩桩侧阻力的发挥嵌岩桩侧阻力的发挥l侧摩阻力在几个毫米时就可以侧摩阻力在几个毫米时就可以发挥发挥；l桩身的桩身的压缩量压缩量很容易达到毫米级，很容易达到毫米级，就足以发挥侧摩阻力；就足以发挥侧摩阻力；l因此，荷载是从桩顶因此，荷载是从桩顶依次向下传递依次向下传递；l桩顶的荷载桩顶的荷载大部分大部分被侧阻力所平衡；被侧阻力所平衡；l传给桩端的荷载就传给桩端的荷载就剩下不多了剩下不多了。嵌岩段的侧阻力嵌岩段的侧阻力l嵌岩段的侧阻力嵌岩段的侧阻力是构成嵌岩桩是构成嵌岩桩竖向承载力的重要因素；竖向承载力的重要因素；l嵌岩段的侧阻力在嵌岩段的侧阻力在很小的相对很小的相对位移位移时就能被调动起来；时就能被调动起来；l嵌岩段的侧阻力与桩嵌岩段嵌岩段的侧阻力与桩嵌岩段岩石之间的岩石之间的粗糙程度粗糙程度有关。有关。嵌岩段粗糙程度比较嵌岩段粗糙程度比较lA3桩，直径桩，直径315mm，砂岩，砂岩，7.5mm槽；槽；lS3桩，直径桩，直径1170mm，泥岩，粗糙嵌岩泥岩，粗糙嵌岩段；段；lS12桩，直径桩，直径335mm，泥岩，泥岩，3mm蚀坑；蚀坑；lC2桩，直径桩，直径160mm，砂岩，光滑嵌岩砂岩，光滑嵌岩段。段。嵌岩段粗糙程度对侧阻的影响嵌岩段粗糙程度对侧阻的影响嵌岩段侧阻发挥的相对位移条件嵌岩段侧阻发挥的相对位移条件嵌岩深度与端阻的关系嵌岩深度与端阻的关系l嵌岩桩的端阻与桩的极限承载嵌岩桩的端阻与桩的极限承载力之比随力之比随嵌岩深度嵌岩深度与桩的半径之比与桩的半径之比增大而急剧增大而急剧减小减小；l桩嵌岩桩嵌岩越深越深，端阻的，端阻的贡献越小贡献越小；l与一般的观念正好与一般的观念正好相反相反。嵌岩桩承载力的组成嵌岩桩承载力的组成l嵌岩桩的承载力由嵌岩桩的承载力由3个部分个部分组成，即土层的侧阻力、端阻力组成，即土层的侧阻力、端阻力和嵌岩段的侧阻力；和嵌岩段的侧阻力；l端阻力和嵌岩段的侧阻力都和端阻力和嵌岩段的侧阻力都和岩石的岩石的饱和单轴抗压强度饱和单轴抗压强度建立联建立联系，用经验的计算系数表示。系，用经验的计算系数表示。深径比的影响深径比的影响l94版建筑桩基技术规范版建筑桩基技术规范l侧阻力与深径比的关系不大；侧阻力与深径比的关系不大；l随着随着深径比深径比的的增大增大，端阻力急剧地，端阻力急剧地减小减小。l新版建筑桩基技术规范：新版建筑桩基技术规范：l按岩石的软硬分别给出系数；按岩石的软硬分别给出系数；l侧阻力与深径比的关系不大；侧阻力与深径比的关系不大；l随着随着深径比深径比的的增大增大，端阻力，端阻力减小减小；l比较两本规范的数值，存在较大的差别。比较两本规范的数值，存在较大的差别。嵌岩桩突然破坏的原因嵌岩桩突然破坏的原因l灌注型的嵌岩桩在静载荷试验灌注型的嵌岩桩在静载荷试验时，有时发生突然破坏的现象；时，有时发生突然破坏的现象；l其原因主要是由于嵌岩段侧阻其原因主要是由于嵌岩段侧阻的脆性破坏所引起的；的脆性破坏所引起的；岩溶发育场地的桩基勘察岩溶发育场地的桩基勘察l在岩溶发育的场地当以基岩作为桩端持力在岩溶发育的场地当以基岩作为桩端持力层时，应按柱位布孔，同时应辅以各种有层时，应按柱位布孔，同时应辅以各种有效的地球物理勘探手段，以查明拟建场地效的地球物理勘探手段，以查明拟建场地范围及有影响地段的各种岩溶洞隙和土洞范围及有影响地段的各种岩溶洞隙和土洞的位置、规模、埋深、岩溶堆积物的性状的位置、规模、埋深、岩溶堆积物的性状和地下水特征。和地下水特征。l对于岩溶、断层破碎带地区，勘探孔需穿对于岩溶、断层破碎带地区，勘探孔需穿过溶洞、或断层破碎带进入稳定地层，进过溶洞、或断层破碎带进入稳定地层，进入深度宜需满足入深度宜需满足3d，并不小于并不小于5m。工程实例工程实例l昆昆明明三三聚聚磷磷酸酸钠钠厂厂址址位位于于岩