【摘要】大直徑人工挖孔樁在建筑工程樁基中已得到較為廣泛的應(yīng)用。但是，橋梁工程基礎(chǔ)具有其自身的特點。文章通過對大孔徑人工挖孔樁承載機理和各種計算方法的初步分析并結(jié)合工程實例，著重闡述了該類樁基在橋梁基礎(chǔ)工程中的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】大直徑 挖孔樁 橋梁基礎(chǔ) 應(yīng)用
一、前言
大直徑人工挖孔擴底樁已在建筑工程基礎(chǔ)中得到較為廣泛的應(yīng)用。實踐證明，此類樁基從技術(shù)經(jīng)濟分析中看確有一定的優(yōu)勢，如工程造價合理，施工速度較快，施工機械簡單等。但是，在城市橋梁基礎(chǔ)工程中該類樁基卻采用較少，主要是因為橋梁基礎(chǔ)所處的特殊地質(zhì)。水文條件。如：橋梁基礎(chǔ)在具有承壓水的砂層地質(zhì)條件下，是否可以采用該類樁基？本文結(jié)合工程實例，對在具有承壓水井夾砂層的水文、地質(zhì)條件下，如何進行大直徑人工挖孔樁的設(shè)計與施工等有關(guān)問題進行一些分析探討。
二、大直徑擴底樁的承載機理
一般情況下，大直徑擴底樁的承載力由樁周上的摩阻力與端承力兩部分組成。即：
大直徑擴底樁基礎(chǔ)，一般深度超過5m屬深基礎(chǔ)范疇。其承載機理與破壞機理不同一般淺基礎(chǔ)或長頸基礎(chǔ)，也不同于一般樁基礎(chǔ)的受力狀況。通過模型試驗及原位測試可以看出：①淺基礎(chǔ)達到破壞時近處土體下沉，遠處主體隆起，表現(xiàn)為土體剪切破壞（圖1）；②高杯口基礎(chǔ)基底與擴底基礎(chǔ)有些相近之處，有較大的端承面積（圖2）。以基底上的壓密度為主，由于埋置較深，施工時需要大量開挖，基礎(chǔ)施工完成后再回填土。從而破壞了長頸樁與土體間的摩擦力，填土后基礎(chǔ)兩側(cè)有較大的超荷載，上體后期固結(jié)可能導(dǎo)致樁體與填土之間的負摩阻力。其總承載力低于擴底基礎(chǔ)；③樁基礎(chǔ)的破壞模式則屬于深層剪切或刺入破壞。由于一般樁長較長，在深層上發(fā)生的破壞反映在樁頂是較大的下沉，樁周土體一般出現(xiàn)隆起（圖3）；④大直徑擴底的承載機理則表現(xiàn)為豎向變形為主，伴隨有側(cè)向擠壓，無向上隆起，當荷載較小時樁底土被壓密，當荷載加大時，擴大頭底端外側(cè)有傘形拉裂縫，存在一拉力應(yīng)力區(qū)。有時在端角處形成局部深層剪切破壞（圖4）。
三、大直徑擴底樁的設(shè)計與施工
通過對該類樁基的承載機理的初步分析可以看出：它既不同于一般的樁基也不同于擴大基礎(chǔ)。因而，在工程實踐中，怎樣結(jié)合實際的工程水文、地質(zhì)條件來進行設(shè)計計算并完成樁基施工是一項既需理論指導(dǎo)又應(yīng)結(jié)合實際充分發(fā)揮有關(guān)工程技術(shù)人員創(chuàng)造性的工作，下面將結(jié)合工程實踐進行一些探討：
1．設(shè)計內(nèi)容
（1）明確支承土或巖石的深度與性質(zhì)，弄清施工的實際可能性，以及在施工過程中可能遇到的各種困難。了解地下水對施工的影響及地基上的承載力等。
（2）選擇樁基尺寸、施工方法和設(shè)計中擬采用的容許承載力。
（3）考慮并驗算樁基的沉降。
（4）根據(jù)實際情況對設(shè)計或施工方案進行必要的調(diào)整。
2．設(shè)計特點
大直徑擴底樁基礎(chǔ)的設(shè)計計算要求與樁基基本相同，此類基礎(chǔ)會因土層不同擴底范圍不同而使受力狀態(tài)比較復(fù)雜。因此，在設(shè)計計算時應(yīng)充分考慮這些特點。
3．承載力計算
從國內(nèi)外大量的資料和文獻看，最準確的樁基豎向承載力是通過靜載試驗確定的。但，靜載試驗時間長、費用高，一般情況下不可能采用。因此，目前一般情況下均采用規(guī)范公式進行計算，并根據(jù)工程地質(zhì)條件結(jié)合設(shè)計實踐經(jīng)驗，對有些計算參數(shù)進行適當調(diào)整。現(xiàn)就規(guī)范對大孔徑擴底樁豎向承載力的幾種計算方法進行介紹。
（l）《公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（JTJ1024-85）
從上述有關(guān)計算公式并結(jié)合大直徑擴底樁的承載機理分析可以看出：
第一，大直徑擴底樁的豎向承載力計算與普通樁徑的樁基計算存在一定的區(qū)別。
第二，大直徑擴底樁的端承載力是其承載力的主要部分。樁周圍的摩擦力也是存在的，并且也能分擔(dān)一部分荷載。一般情況下，當樁側(cè)摩擦力全部發(fā)揮了作用，則樁端承載力只發(fā)揮了50％的作用。
第三，對于大直徑樁側(cè)阻、端阻尺寸效應(yīng)系數(shù)φsi，φp，在計算大孔徑擴底樁豎向承載力時，應(yīng)當根據(jù)不同的地質(zhì)條件、荷載條件綜合考慮區(qū)別對待。
第四，擴底樁底面積的不同，往往會導(dǎo)致沉降變形差異。因此，有時還應(yīng)當以樁的沉降變形來控制。
四、工程實例
本工程為合肥市二環(huán)路（城市快速干道）跨越板橋河一座四跨（12m＋2*18m＋12m）連續(xù)梁橋下部樁基工程，根據(jù)工程地質(zhì)勘探報告提供土層分布如下表1：
①層耕作土：層厚0．6～1.2m，較松散。
②層粉土：層厚1．5～7.5m不等，可軟塑～軟塑，含粉質(zhì)、粉細砂等成分，該層土系新近沉積，狀態(tài)差。
③-1層粘土：層厚0～2.2m，硬塑。
③-2層粉粘土：層厚0～2.8m，可硬塑。
③-3層粉上：層厚0～4.1m，中密～密實，含細中砂。
④層粘土：層厚0～2.9m，硬塑～堅硬。
⑤層含礫石砂：層厚5．9～7．4m，該層土底部夾厚約0．3m的卵礫石層。
⑥層泥巖強風(fēng)化：層厚2．7～4.1m，暗紅色，堅硬狀態(tài)。
⑦層泥巖中風(fēng)化：該層未鉆穿，暗紅色，堅硬，鉆進困難，含砂巖夾層，局部含狀態(tài)較軟的青灰色薄層（0.2～0．4m厚）粉砂巖風(fēng)化。
針對上部結(jié)構(gòu)連續(xù)梁橋型方案，考慮到該結(jié)構(gòu)對于不均勻沉降較為敏感。對于各墩、臺之間的沉降差異要求很嚴，根據(jù)地質(zhì)條件經(jīng)過多方案比較，并充分考慮到施工的可行性和施工工期的要求，決定采用大直徑人工挖孔樁基礎(chǔ)。樁身直徑擬定為D＝1800mm，擴底直徑D1＝2600mm，樁身長度L＝15500mm左右，擴高h=1500mm。（圖5）
從計算結(jié)果可以得出：采用三種公式計算，其結(jié)果存有一定差別，最大差別為30％左右（表2）。其主要原因是公式（1），（3）充分考慮了端阻尺寸效應(yīng)。
綜合考慮各種因素，最后采用的單樁承載力容許值[p]=14000kN。
因為該場地②層、③-3層、⑤層粉砂上含水量高、狀態(tài)差，且河床底部含淤泥。如何穿越上述上層，并做到防止流砂、涌水等情況的發(fā)生，成為該樁基礎(chǔ)是否可行的關(guān)鍵所在。通過與施工單位的密切配合，采用混凝土護壁，鋼護筒等各項綜合措施，終于克服了困難。按期、按質(zhì)地完成施工。
該工程在投入使用前對樁基進行了全面檢測，證明樁基質(zhì)量良好，經(jīng)過近一年的使用，沉降等各方面結(jié)果令人滿意。
五、結(jié)束語
在深基礎(chǔ)設(shè)計中，大直徑擴底樁基礎(chǔ)具有一般樁基礎(chǔ)無法比擬的優(yōu)點，此類樁基進入設(shè)計要求的持力層時，可對支承土作直觀檢查。但是，由于橋梁基礎(chǔ)的特殊性，該類樁基在橋梁基礎(chǔ)工程的應(yīng)用才剛剛開始一些嘗試。
由于施工質(zhì)量是樁基礎(chǔ)成功與否的關(guān)鍵，故對大直徑擴底樁的設(shè)計與施工提出一些建議：①仔細分析地質(zhì)條件，根據(jù)土質(zhì)情況比較此類基礎(chǔ)與其他基礎(chǔ)的可行性及工程造價、施工工期。②設(shè)計計算時應(yīng)從當?shù)氐膶嶋H出發(fā)，適當選擇有關(guān)參數(shù)，避免盲目照搬公式。③應(yīng)當做好樁基的測試和沉降觀測。④在施工時應(yīng)當根據(jù)實際的地質(zhì)條件，做好各項組織工作，確保施工質(zhì)量和施工安全。
參考文獻
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