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刍议公路桥梁中桩基嵌岩施工技术

摘要：随着我国公路桥梁的快速发展，嵌岩桩施工技术在公路

桥梁工程中已得到广泛应用。但嵌岩桩施工技术还需做进一步的改

善。本文笔者结合自身工作经验，分析了桩基嵌岩施工技术，并提

出相应的施工对策。

关键词：嵌岩桩；施工技术；质量检验；事故处理

一、嵌岩桩的荷载传递特点

根据80年代以来嵌岩桩的荷载传递性状的原位测试成果分析，

桩的承载力由桩侧摩阻力与桩端阻力组成。桩侧摩阻力与桩端阻力

的发挥需要一定的桩土相对位移。嵌岩桩开始受荷时，桩身上部的

混凝土受到压缩，桩土界面产生相对位移，激发桩身上部桩周土层

的桩侧摩阻力，随着桩顶荷载的逐渐增大，桩身轴力从上往下传递，

桩身混凝土也自上而下产生压缩变形，从而激发桩周土阻力自上而

下逐渐发挥（一般粘性土充分发挥桩侧阻力所需的最大桩土相对位

移约1～8mm，无粘性土充分发挥桩侧阻力所需的最大桩土相对位移

约5～12mm，岩石充分发挥桩侧阻力所需的最大桩岩相对位移约1～

4mm），直到桩身轴力传递到桩端。桩侧摩阻力正常发挥后，再增大

桩顶荷载就会产生桩端位移，从而激发桩端阻力。桩侧摩阻力及桩

端阻力的发挥不是同步进行的，因桩侧摩阻力充分发挥所需的桩土

相对位移较小，因此，在桩达到极限承载力之前，大部分桩侧土层

侧阻力均能得到较充分地发挥，但受桩底沉渣等影响，桩端阻力充

分发挥所需的桩端位移相对较大，因而在桩达到正常使用状态下的

极限承载力时，桩端位移量一般尚不足以充分调动桩端阻力的发

挥。

二、桩基嵌岩桩设计策略

1．嵌岩桩嵌岩长度的确定

嵌岩桩嵌岩长度除了须满足弹性长桩的长度要求外，还须在验

算嵌岩桩的承载力或静载试桩确定承载力的基础上进行确定。中华

人民共和国行业标准《港口工程嵌岩桩设计与施工规程》jtj285—

2000要求对嵌岩桩的轴向抗压和抗拔承载力、水平力作用下的最小

嵌岩长度以及嵌层部分钢筋砼结构的强度进行核算。本工程除了进

行上述核算内容外，根据bs8081：1989的要求，还需核算岩石的

抗拔能力是否满足要求，计算岩石剪切面以上桩重、土重及岩石的

抗剪切力之和是否满足桩基的抗拔承载能力要求，即g1+g2+2τcos

α≥kr，其中g1为桩身的浮重；g2为桩周土体的浮重；τ为岩石

的抗剪切强度；α为岩石的假想剪切破裂角；k为安全系数，取1.5；

r为桩基的拔桩力标准值。

在计算时需注意以下几个问题：

①岩石剪切面的起点不应取嵌岩桩的底部，应取嵌岩段长度的

中点；②岩石抗剪切强度应取饱水抗剪强度，没有该部分的试验资

料时可忽略不计；③α角在30°～45°范围取值，软质岩取小值，

硬质岩取大值；④不计算桩身的抗拉强度；⑤如桩基密度较大时，

应扣减邻近桩侧土体的重叠部分的重量。

2．钢桩与钢筋砼衔接部分的粘结力计算

嵌岩桩钢管芯柱进入钢管桩内部的高度要求满足主筋锚固长度

要求且不小于1.5倍嵌岩长度，钢管桩与钢筋砼芯桩的粘结力设计

值在正常使用极限状态取0.135mpa，在承载能力极限状态取

0.184mpa，各桩的芯桩伸入钢管桩内的长度应根据各桩内壁与砼芯

柱的粘结力满足自身桩力的需要进行计算确定，但均不小于1.5倍

的嵌岩段长度。

三、公路桥梁桩基嵌岩桩的施工

1．嵌岩桩成孔设备的选择

目前，嵌岩桩施工所采用的成孔设备不下十几种，部分只允许

钻直孔，部分既可成直孔，也可成斜孔。依排渣方式分又可分为正、

反循环，气举正、反循环，风排，泵吸反循环等方法，依设备的固

定方式可分为座平台式和座桩式，本工程采用了座平台式的气带反

循环排渣方式工艺进行成孔，其优点是经济、机身轻便、不需要大

型吊船设备移机，而且排渣效果较佳等，但也存在一些缺点：斜孔

的最大斜率须不小于5∶1，钻杆不易与钢管的中轴线对准等。如成

孔斜率要求小于5∶1，则一般国产钻机均难以完成，需采用国外生

产的钻机如德国产的wirth-b6、b12等型号的钻孔，成孔费用将大

幅度提高。因此，在设计嵌岩桩斜率时应考虑实际施工时采用何种

成孔机械并应进行充分的技术经济比较后才能确定。

2．钢管桩的沉桩收锤标准

钢管桩桩尖如在沉桩过程中出现卷边，将对嵌岩桩的基岩成孔

造成很大的困难，因此在设计和施工时应对钢管桩的桩尖高程及沉

桩的收锤标准给予高度的重视。为了防止卷边，钢管桩的沉桩收锤

标准应采用贯入度为主，高程为辅。

3．嵌岩段实际长度的确定

“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”。虽然设计时根据这一标准及相关的钻探和物探

资料在施工图中初步确定了嵌岩段的长度，但在实际施工时由于岩

石岩性及岩石顶面高度的变化，钢管桩