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1、嵌岩桩轴向抗压承载力计算探讨 中交第四航务工程勘察设计院有限公司 黄敏 马小田摘要：通过工程实例分析，探讨中风化泥岩地区港口工程嵌岩桩轴向抗压承载力的计算方法。关键词：中风化泥岩 嵌岩桩 抗压承载力 计算随着港口工程建设发展的需要，港口码头工程逐渐向地质条件复杂区域延伸，本文针对中风化泥岩地区港口工程嵌岩桩轴向抗压承载力的计算进行探讨。1 港工规程关于嵌岩桩轴向抗压承载力计算的规定港口工程嵌岩桩设计与施工规程(JTJ 285-2000)1（下称“嵌岩桩规程”）规定：嵌岩桩桩端宜嵌入新鲜基岩或微风化岩中。经论证后，也可嵌入中等风化岩中。不做静载荷抗压试验的工程，其单桩轴向抗压承载力设计值，可按下
2、式计算： （1）式中：Qcd为单桩轴向抗压承载力设计值(kN)；为覆盖层桩身周长(m)；为嵌岩段桩身周长(m)；为桩周第i层土的侧阻力计算系数，当D1.0 m时，岩面上10 D范围内的覆盖层取0.50.7，10 D以上覆盖层取1；当D1.0 m时，岩面以上10 m范围内的覆盖层取0.50.7，10 m以上覆盖层取1；为单桩第i层土的极限侧摩阻力标准值(kPa)；为桩身穿过第i层土的长度(m)；frc为岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa)；A为嵌岩段桩端面积(m2) ；为桩身嵌入基岩的深度(m)，当超过5d时取5d ；为覆盖层单桩轴向受压承载力分项系数；预制桩取1.451.55，灌注桩取1.65
3、；为嵌岩段单桩轴向受压承载力分项系数，取1.71.8；分别为嵌岩段侧阻力和端阻力计算系数，按嵌岩桩规程表4.2.3采用。2 东莞某码头工程嵌岩桩轴向抗压承载力计算2.1工程区域地质概况根据钻探揭示，码头区上部为第四系沉积土层，自上而下可划分五大层，由于地质成因的复杂性，使土质在空间分布上变化较大，各大层又可划分为若干亚层；基底为第三系泥岩。各层分述如下：素填土1：N3.7击，欠压实状，为强度低的软弱土；流泥1淤泥（间砂）：N0.2击，流动流塑，为含水量高、孔隙比大、强度低、压缩性高的软土；粉细砂1：N9.4击，松散稍密，为强度低的软弱土；中粗砂2：N10.5击，松散稍密，为强度较低的中软土；中
4、粗砂、砾砂：N12.0击，稍密，为强度较低的中软土；残积土：N23.1击，硬塑，强度较高，具有较高的承载力；全风化泥岩：N35.6击，呈坚硬土状，强度较高，具有较高的承载力；强风化泥岩：N50击，呈坚硬土半岩半土状，强度较高，具有较高的承载力；残积土1：N24.5击，硬塑，强度较高，具有较高的承载力；中风化泥岩：岩质软，强度高，天然单轴抗压强度平均值为4.20 MPa，具有良好的承载能力，为本区理想的地基持力层。2.2码头断面结构该码头结构按海测靠泊8万吨级油船、陆侧靠泊1千吨级油船设计。码头面宽30 m，排架间距9.7 m，每排架共6根桩，2根直桩采用直径1200 mm PHC桩，4根斜桩采
5、用直径1000 mm、壁厚20 mm钢管桩，码头断面示意见图1。2.3桩身内力计算桩身内力计算采用四航院横向排架计算程序，计算结果见表1。表1. 码头桩基内力计算结果桩号123456桩型1.2mPHC1m钢管桩1m钢管桩1m钢管桩1m钢管桩1.2mPHC桩内力压力（KN）3805.42307.22827.42328.62914.73233.1拉力（KN）0-833.8-273.8-879.5-379.602.4桩轴向抗压承载力计算PHC桩嵌岩段桩径为0.8 m，钢管桩嵌岩段桩径为0.9 m，按嵌岩桩规程公式计算桩轴向抗压承载力结果见表2。表2. 桩轴向抗压承载力计算结果 单位：KN 桩号嵌岩深
6、度(m)123、45631677.161895.431934.652031.251806.4541677.911875.711914.942015.921841.7751674.152006.332045.562151.491838.0由表2可见，嵌岩长度为5 m时轴向抗压承载力远远不能满足要求，且嵌岩大于5d时轴向抗压承载力小于嵌岩5d时轴向抗压承载力，明显不合理。笔者认为，在中风化泥岩地区按嵌岩桩规程公式计算桩轴向抗压承载力值得商榷。有文献资料证明，在泥浆护壁的钻孔嵌岩桩中，由于界面的粗糙度差，即使嵌入中风化岩8d，在高荷载水平下仍有桩端阻力的发挥，亦即不存在一个使桩端阻力为零的最大临界嵌
7、岩深度。2经四航院专家讨论会决定，该工程桩轴向抗压承载力计算采用下列原则：（1）覆盖层部分桩侧摩阻力，按嵌岩桩规程公式及有关规定计算；（2）嵌岩部分桩侧摩阻力，按嵌岩桩规程公式及有关规定计算，嵌岩深度不受5d限制，即超过5d部分桩身也考虑侧摩阻力，但所有系数均取下限值；（3）嵌岩部分桩端阻力，按港口工程灌注桩设计与施工规程（JTJ248-2001）3（下称“灌注桩规程”）公式及有关规定计算。桩轴向抗压承载力计算式如下： （2）式中：Qd为单桩轴向抗压承载力设计值(kN)；为单桩垂直承载力分项系数。当无试桩资料时可取1.601.65，当有试桩资料时可取1.60；为单桩极限桩端阻力标准值(kPa)
8、；其余符号同嵌岩桩规程公式。式中：为清底系数，挖孔灌注桩取1.0，钻孔灌注桩取0.650.90；为修正系数，根据嵌岩桩规程表4.2.2-2选取；为桩的入土深度(m)，自冲刷线起算，当大于40 m时按40 m计算；为地基容许承载力(kPa)；为地基容许承载力深度修正系数，按嵌岩桩规程附录A中表A.0.2选用；为桩端以上土的天然容重(kN/m3)，多于两层应取加权平均。按（2）式计算桩轴向抗压承载力结果见表3。表3. 桩轴向抗压承载力计算结果 单位：KN 桩号嵌岩深度(m)123、45631786.0320132072.522151978.641934.212177.12235.923832161
9、.452258.812533.52592.32749248662583.412948.731152810.6729083138.783232.63460 93557103881由表3可知，1号桩需嵌岩10 m方可满足轴向抗压承载力要求，其余各桩分别需嵌岩5 m、6 m、8 m方能满足轴向抗压承载力要求。3 结束语该工程嵌岩桩未做静载荷抗压试验，表3中桩轴向抗压承载力计算结果的准确性尚待验证。本文（2）式计算中风化泥岩地区嵌岩桩轴向抗压承载力供业界同仁参考。参考文献：1 JTJ 285-2000，港口工程嵌岩桩设计与施工规程.2 张忠苗. 软土地基超长嵌岩桩的受力性状. 岩土工程学报，2001，23（5）：552-556.3 JTJ248-2001，港口工程灌注桩设计与施工规程.
