吳佳佳

在高速公路工程建設中，樁基礎已經(jīng)成為橋梁等構造物的主要基礎形式。而又因鉆孔灌注樁其樁徑樁長選擇靈活、適應性廣、抗震性能好等優(yōu)點被更為廣泛的使用。

鉆孔灌注樁根據(jù)受力情況的不同又可分為摩擦樁和嵌巖樁。當?shù)叵聨r層埋置較深，無法使用擴大基礎時，鉆孔灌注樁穿過巖層以上較松軟的覆蓋土層，樁底支承在巖層或硬土層等實際非壓縮性土層時，基本依靠樁底土層抵抗力支承垂直荷載，這種樁因其沉降微小，垂直荷載基本由樁底基巖承擔，這種樁即我們通常所說的嵌巖灌注樁。

由于基巖強度高，能夠提供很強的承載力，樁基沉降在成樁過程中基本完成，能夠大量用在天然淺基礎不能滿足橋梁對地基強度、變形和穩(wěn)定性方面的要求時，被廣泛應用在山區(qū)高速公路橋梁設計中。

在以前的工程設計中，對于嵌巖樁的受力認識往往存在一定的誤區(qū)，認為嵌巖樁即端承樁，完全不考慮樁周土體的摩阻力，這將無謂增加樁基長度，造成不必要的浪費。實際研究表明，樁身受力是自上而下的，當樁頂受到橋墩傳遞來的豎向荷載作用時，樁身本身會產(chǎn)生一定的彈性壓縮變形，相鄰樁周土體發(fā)生或即將發(fā)生相對位移，產(chǎn)生樁側摩阻力，隨著樁頂荷載加大，豎向荷載繼續(xù)往下傳遞，直至樁尖，當樁側摩阻力增大至最大值時，樁端阻力逐步產(chǎn)生并增大直至最大值。

在現(xiàn)行的新版《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》中所給出的嵌巖樁單樁軸向受壓容許承載力考慮了樁側土層、嵌巖段摩阻力的計算，計算公式為:

其中，［R］為單樁軸向受壓容許承載力，kN;c1，c2分別為根據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而確定的系數(shù);Ap為樁底截面積，對于擴底樁取擴底面積，m2;frk為樁端巖石飽和單軸抗壓標準強度，kPa;hi為樁嵌入各巖層部分的厚度，不包括全風化和強風化巖石，m;u為各巖層和土層部分的橫截面周長，m;ζs為覆蓋土層的側阻力發(fā)揮系數(shù)，根據(jù)樁端巖石飽和單軸抗壓強度確定，當2 MPa≤frk＜15 MPa時，ζs=0.8，當15 MPa≤frk＜30 MPa時，ζs=0.5，當frk＞30 MPa時，ζs=0.2;li為各土層的厚度;qik為樁側第i層土的側摩阻力標準值，采用單樁摩阻力試驗值，kPa;n為土層的層數(shù)，強風化和全風化巖石按土層考慮。

嵌巖樁的承載力應根據(jù)不同受力情況，分別按樁身結構強度和地基對樁的支承能力進行計算。

嵌巖樁樁基礎工程的勘察，除應滿足《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》的相關規(guī)定外，尚應符合下列規(guī)定:

1)鉆孔布置數(shù)量和間距應根據(jù)橋梁布孔等綜合因素確定。當相鄰兩孔間的巖層面坡度較大時，應適當加密鉆孔，對橋位處地質(zhì)復雜的情況，宜逐孔鉆。

2)控制性鉆孔應占鉆孔總數(shù)的1/3～1/2。鉆孔深度應鉆至樁尖以下3倍～5倍樁徑處，當持力巖層較薄有部分鉆孔鉆穿過持力巖層時，還應探明下臥層的地質(zhì)情況。

3)在巖溶發(fā)育地區(qū)，應仔細查明溶洞、溶溝和石筍等不良地質(zhì)分布情況。

灌注型嵌巖樁樁身構造應符合橋梁工程灌注樁設計與施工的有關規(guī)定。灌注型嵌巖樁嵌巖段的直徑和配筋，應根據(jù)樁的受力狀況確定，并應符合下列規(guī)定:

1)主筋宜采用螺紋鋼筋，直徑不小于18 mm，截面積應計算確定，且配筋率不宜小于0.4%，根數(shù)不宜少于12根，應沿周長均勻通長布置。當嵌巖孔徑小于樁徑時，嵌巖段主筋伸入上部樁內(nèi)的長度不應小于35倍主筋直徑。

2)箍筋宜采用Ⅰ級鋼筋，直徑不應小于8 mm，間距應為150 mm～300 mm，并宜每隔2 m左右焊接一道加強箍筋，其直徑不宜小于16 mm。在巖面上下1 000 mm范圍內(nèi)箍筋間距不應大于60 mm，宜采用螺旋或焊接環(huán)式箍筋。

3)樁的混凝土強度等級不應低于C25。

4)對于樁底沉淀土厚度應作明確指示，以減少樁基后期沉降。

5)由于嵌巖樁樁尖應力較大，對于較長樁基宜增加聲測管，以保證樁基混凝土強度。

嵌巖樁在完成了前期的勘察設計以后，后期的施工質(zhì)量對保證橋梁運營期的安全至關重要。

在山西黃土高原地區(qū)，嵌巖樁多以人工挖孔與沖擊鉆孔為主。

在沖擊鉆孔過程中，時常伴有坍孔、卡鉆現(xiàn)象的發(fā)生。坍孔產(chǎn)生的主要原因有護筒埋設過淺、周邊回填土不密實、泥漿比重過低等;漏漿主要是因為孔壁不密實、空隙大、透水性強。往往坍孔伴隨在漏漿之后產(chǎn)生，為避免漏漿坍孔的發(fā)生，必須首先保證泥漿的比重，其次在漏漿發(fā)生前，或漏漿起始階段，采取拋紅粘土和片石的方式，使孔壁擠壓密實。對于卡鉆現(xiàn)象，較輕微的，可以用起重設備小心提錘，較嚴重的，應實施水下微量爆破，將周邊巖體破碎后，再實施提錘。

［1］ 張 軍，周強新.巖溶地區(qū)長嵌巖樁的優(yōu)化設計［J］.山西建筑，2010，36(20):95-96.

［2］ 胡德華，吳燕玲.嵌巖樁樁端極限阻力分析與設計研究［J］.路基工程，2010(3):89-90.