1、1大直径嵌岩桩设计要求要点及现场质量控制摘要：本文主要介绍大直径嵌桩岩设计过程中的重点及其质量的控制要点，以及需要注意的问题。 关键词：嵌岩桩；设计要点；质量；控制 Abstract: this paper mainly introduces the design of large diameter pile embedded in the process of rock and quality control of the key points, and problems needing attention. Keywords: rock-socketed pile; Key points
2、of the design; Quality; control 中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号： 1 引言： 大直径嵌岩灌注桩因其施工简单、直径较大、入土较深、承载力较高等特点，现如今普遍的适用于建筑行业,例如应用于高层、超高层建筑、桥梁、港工及重型构筑物的基础中。使建筑业有了突飞猛进的发展。 2 大直径嵌岩桩设计一般规定及要求 本文所讨论的嵌岩桩，是指桩端嵌入中等风化或微风化基岩中的桩，其桩端岩体能取样进行单轴抗压试验。嵌岩桩具有承载力高，沉降小，群桩效应低的特点，是高层建筑的主要基础形式之一。 221 嵌岩桩的承载力计算 嵌岩桩的承载力必须从不同受力情况分析考虑，应按
3、承载力极限状态和正常使用状态进行计算 ，这样分析的数据得到的结果更为准确。嵌岩桩应分别按照桩身内部结构强度和地基对桩的支撑情况进行分析计算。211 桩基承载力计算 根据建筑桩基技术规范JGJ942008 第 5.3.9 条规定，嵌岩桩单桩竖向极限承载力由桩周土总极限侧阻力和嵌岩段总极限阻力组成： QukQsk+Qrk 其中：Qskuqsikli 为土的总极限侧阻力标准值； QrkrfrkAp 为嵌岩段总极限阻力标准值； qsik 为桩周第 i 层土的极限侧阻力； frk 为岩石饱和单轴抗压强度标准值，黏土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值； r 为桩嵌岩段侧阻和端阻综合系数，与嵌岩深径比 hr/d
4、、岩石软硬程度和成桩工艺有关。 212 桩身强度计算 根据建筑桩基技术规范JGJ942008 第 5.8.2.1 条规定受压桩应进行桩正截面承载力计算，计算公式为：NcfcAps 0.9fyAs ，桩身承载力与混凝土强度 fc、桩身截面面积 Aps ，纵向主筋强度及面积 fyAs 以及成桩工艺系数 c 有关。 2.2 嵌岩桩设计要求 3（1）桩平面布置原则： 大直径桩宜采用一柱一桩。筒体采用群桩时，在满足桩的最小中心距要求的前提下，桩宜尽量布置在筒体以内或不超出筒体外缘 1 倍板厚范围之内；应使上部筒体结构的荷载重心与桩的重心重合，并使群桩在承受水平力和弯矩方向有较大的抵抗矩。剪力墙下的布桩量
5、要考虑剪力墙两端应力集中的影响，而剪力墙中和轴附近的桩可按受力均匀布置；在纵横墙交叉处都应布桩，门洞口下面不宜布桩。 （2）嵌岩桩的承载特性判断 嵌岩桩的荷载传递与破坏特性与长径比，覆盖土层性质，嵌岩段的岩性和成桩工艺有关。 对于桩周为坚硬土层的较长桩（一般 L/D10 时）受荷后，桩身弹性压缩量较大，桩间土相对位移量较大，侧阻得以较好发挥，此时端阻只占桩总承载能力的一部分，可称为端承摩擦桩。对于穿过软土层嵌入硬质基岩中短而粗（L/D10）的桩由于桩底基岩强度很高，桩底位移很小，桩身位移也不大，此时，桩周土体发挥极限侧阻所需相对位移尚未达到，桩侧阻力无法充分发挥，而硬质基岩所需极限位移能够达到
6、，使桩端阻力得到充分发挥，这种嵌岩桩称为端承桩。 此外，成桩工艺对嵌岩的承载性能有重要影响。一般情况下，钻(冲)孔成桩过程中，孔底总会残留一部分沉渣形成可压缩性“软垫” ， “软垫”的压缩增大了嵌岩桩桩体与岩(土)体的 位移，使桩侧(桩身和嵌岩段)阻力得以充分发挥。增大了端阻充分发挥所需的极限位移。使 嵌岩桩表现更多的摩擦桩性状。人工挖孔的嵌岩桩由于人工清底，在“干”作业情4况一般无 “软垫”现象，其承载性状只与地质条件和桩几何尺寸有关。 (3)嵌岩桩的勘查及检测要求 根据岩土工程勘查规范GB500212001（2009 年版） 规定：详勘阶段勘探点的间距为 1050m（地基复杂情况下取小值）
7、 ，控制性钻孔宜为钻孔总数的 1/31 /2，钻孔深度应达到桩端以下 35 倍桩径处，应查明溶洞、溶槽、溶沟和石笋等分布情况。施工阶段应逐孔进行超前钻，探明下卧层的地质情况。 施工完成的工程桩应进行桩身完整性检验和竖向承载力检验。桩身完整性检验可采用声波法、钻孔抽芯法或动测法进行检测。竖向承载力检验根据地基基础设计等级和现场条件可采用原位静载试验或高应变动测法。检测标准详见建筑基桩检测技术规范 （JGJ106-2003） 。 设计时应仔细研究判别岩土勘查报告所提供的如基岩的坚硬程度、完整程度和基本质量等级相关参数，从而确定正确的参数取值。 （4）桩身强度及质量要求 嵌岩桩的桩径应根据上部结构布
8、置、荷载、地质参数、施工技术及经济性的因素综合考虑。嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；对于潜入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于 0.4d 且不小于 0.5m；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于 0.2d 且不应小于 0.2m。 桩身混凝土强度等级不得小于 C25（水下灌注应C30） ，桩身配筋率宜大于 0.8，桩身宜通长配筋，配筋要求详见建筑桩基技术规范JGJ942008。 53 大直径嵌岩钻孔灌注桩现场质量控制 本文主要就机械钻孔灌注桩角度说明大直径嵌岩灌注桩施工的质量控制方法。钻孔灌注桩主要有三个过程:钻孔、下笼、灌注。 3.1 钻孔 现如今嵌
9、岩灌注桩的钻进主要是冲击钻进，有的时候时工作时上部土层钻进可以采用旋挖、回转钻进工艺但是桩底嵌岩掘进时大都采用冲击钻进的方法，以上的两种工艺的相互结合称为接力钻进。运用冲击钻进成孔主要有六大控制因素：定位、钻进、泥浆、入岩、终孔、清孔。 （1）定位 要根据图纸在现场放点，固定其位置，以免碰撞使其移动位置。护桩做好后开始埋设钻进护筒，护筒使用钢质并且厚度较厚，以防埋入地下放生变形。之后开始进行钻进。 （2）钻进 冲击钻进过程中主要有两项指标要严格把握：垂直度、孔径。垂直度控制一直是一个难点，在冲击钻进的过程中应频繁的检测钻孔的垂直度。一般钻进 510 米时测量一次，当测量时自锤头钢丝绳处吊下一个
10、重锤，当钻孔垂直时，测斜仪吊绳与吊锤线是平行的，如果两者有角度则说明钻孔有偏位，需要重新进行钻进。当遇到孤石层情况时，一般采用小冲程应对岩体强度不同及因岩面平整度等原因造成的偏孔，快频率钻进，当有偏位时，要向孔内回填硬性的花岗岩或者钢砂，当孔与高处岩面水平时停止填充。然后重新冲击钻进，像这样反复直到钻透这个地6方的孤石。当钻透孤石层后，检验孔径和倾斜度情况。如果这个地方的底层的倾斜角度较大，则需要进行回填硬性岩石或钢砂进行纠偏处理。 （3）泥浆 泥浆对钻进速度和钻孔质量非常重要，在冲孔灌注桩的施工过程中，泥浆具有三种作用：平衡孔内压力、携带钻屑、护壁。泥浆具有 8 项指标：相对密度、粘度、含沙
11、率、胶体率、失水率、泥皮厚、静切力、酸碱度。 （4）入岩 嵌岩灌注桩证明入岩是一项非常重要的控制过程，往往地下地质情况复杂，前期的勘探难免有一定的误差，尤其是在持力岩层出现较小的地方，如果不能按照预先设计好的深度进行入岩，在这种情况下，就要通过现场的岩样及钻进情况和钻进记录分析来确定如何入岩。判断入岩的方法，吊放钻头的钢丝绳在锤击时抖动剧烈，且左右无规则摆动，钻头冲程小，提起钻头时，钻头边缘钻齿磨损成圆弧型，站在空口附近有明显的震动感。 （5）终孔 通过分析入岩标高，结合桩长，钻到设计的深度后，就可以开始终孔的工作，一次终孔时泥浆比重不能太小。并下放探孔器进行检验，探孔器要下入孔内，并上下反复
12、活动。终孔完成之后，便开始进行二次清孔的工作。 (6)清孔 清孔可分一次清孔和二次清孔。清孔时应注意的很多，清孔时不应7过早地稀释泥浆，而应加快泥浆的循环，待测定泥浆指标接近规范指标时，才可稀释。如果导管下放的时间较长时，应同时进行泥浆循环，来确保泥浆的悬浮性。 3.2 下放钢筋笼 (1)底部倒角 下放钢筋笼的过程中很容易出现刮破泥皮导致塌孔事故，为了避免这一事故，在钢筋笼的制作过程中要提前将钢筋笼的底部钢筋向内做一个倒角，这样会巧妙的解决这一问题。 (2)保护层垫块个数 按照要求每平米灌注桩的保护层个数不少于 4 个并且成梅花型布置。在笼的底部要单独伸出两根钢筋其长度为 5-10cm，以此来
13、控制钢筋笼底部的保护层厚度。 (3)声测管的安装 声测管安装时，声测管的底部在安装时要超过钢筋笼的长度，使声测管深入到钻孔底部的岩面。在下放钢筋笼的过程中要下放一节就要在一节声测管中注满水，并保证接头处不渗漏，必要时要用胶带缠住。下放口完成后还要有一步，是在孔口处用管帽或木塞封住，留待以后检测。3.3 灌注 在二次清孔完成之后，要立即进行灌注，不能等待过长的时间，如果时间过长容易导致塌孔危险和沉渣累积等现象。钻孔灌注桩采用水下灌注工艺。 8水下灌注混凝土要求有较好的流动性，和易性。水下灌注主要有四个控制要点:首盘量、连续性、导管埋深、灌注高度。 (1)首盘量 为了减少提升导管时挂钢筋笼的情况，
14、大都采用丝扣连接的形式导管连接而不使用法兰连接。当在水下灌注混凝土时要使用密封导管，要密封导管连接处使用橡胶圈。初次灌注需要做一项极为重要的工作水密实验，在水压不小于孔内水深的 1.3 倍情况下进行水密实验，水压也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大压力的 1.3 倍。水密实验合格后，才允许使用该导管。在水下浇注过程中，要保证首次灌注量要将导管埋住 1 米以上。 (2)灌注连续性 导管下放的深度有严格的要求，距离孔底不能太近也不能太远，如果距离孔底太近会使钢筋笼上浮，太远则容易导致首盘量封不住导管，距孔底 40cm 左右即可。使用止水球塞或盖板封住料斗在导管的顶部与导管的连接，一切工作
15、准备就绪开始灌注，待料斗内混凝土装满后，启动卷扬机将盖板拉起，立即将混凝土灌入孔内，大量的泥浆从孔口处大量泛出，泥浆泛出速度越迅猛说明灌注效果越好，当孔底沉渣被冲起越多，孔底越干净。灌注一定保连续性，间断时间不可以超过混凝土初凝时间，若间隔达到混凝土的初凝时间以上，则该桩即可判断为断桩，需要重新开孔。 (3)导管埋深 灌注过程中要随时测量灌注的深度，做好灌注记录，保证导管在混9凝土中的埋深在 26m 为宜，每一次都要仔细测量核算导管的埋深度然后拆除导管，如果将导管拔出混凝土面会造成孔内事故。与此同时还要及时将孔内返出的泥浆清理运走，这样可以防止因泥浆淤积时导致桩身夹泥而出现断桩现象。 (4)灌
16、注高度 要捞取混凝土的样本使灌注预计达到设计桩顶标高，下入一个捞样筒，若渣样里含有大量的碎石且与混凝土的骨料碎石成分相同说明已经浇注到设计标高，若渣样里多是混凝土浆则说明混凝土面还没有达到设计标高处。 4 结语： 大直径嵌岩桩的设计过程复杂并且需要严谨的态度。钻孔灌注桩是一项既复杂又隐蔽工程，各施工环节不可缺少，每个环节紧密连接，以上都需要在过程中加强控制。 参考文献： 1建筑地基基础设计规范GB50007-2011 2建筑桩基技术规范JGJ94-2008 3岩土工程勘查规范GB500212001（2009 年版） 4建筑基桩检测技术规范 （JGJ106-2003） 5 JTJ-041-89.公路桥涵施工技术规范S
