劉澤鵬，謝衍，謝超群，魯猛

(1.華北水利水電大學(xué)土木與交通學(xué)院，河南 鄭州 450045；2.中交一公局西南工程有限公司，福建 廈門 361000)

0 前言

中國(guó)地處廣闊的天地，擁有豐富的自然環(huán)境條件，樁基礎(chǔ)位于錯(cuò)綜復(fù)雜的服役環(huán)境，大海中的氯離子損害環(huán)境，與內(nèi)陸咸水湖和鹽堿地硫酸鹽侵蝕環(huán)境十分常見。鹽漬土在中國(guó)東北及西北區(qū)域遍布十分普遍，土中含有許多的浸蝕性硫酸根離子，對(duì)處在鹽漬土中或與鹽漬土接觸的混凝土部件都擁有很強(qiáng)的浸蝕作用。這些環(huán)境情況下腐蝕性離子的侵蝕作用，將會(huì)造成混凝土樁基承載力減小，而目前的設(shè)計(jì)、施工以及有關(guān)的理論研究方法，很少涉及混凝土樁基的承載力問題，相關(guān)的調(diào)查和資料也較為缺少。目前，中國(guó)正處于地下混凝土結(jié)構(gòu)新建與維修并重階段，隨著經(jīng)濟(jì)、技術(shù)的發(fā)展，海工建筑物的使用年限要求也在不斷增長(zhǎng)。隨著口岸碼頭的建造，近海構(gòu)筑物的興建，許多的預(yù)制鋼筋混凝土樁基被用在建設(shè)中。而臨海及大海里面含有許多的氯鹽，導(dǎo)致樁基礎(chǔ)里面鋼筋很易于產(chǎn)生生銹，進(jìn)而減小整個(gè)樁基的承載能力，對(duì)樁基的安全性產(chǎn)生作用。隨著海工建筑物使用年限的增長(zhǎng)，對(duì)建筑物的關(guān)鍵構(gòu)筑部分的樁基承載力規(guī)律，也就有了更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。因此對(duì)不同腐蝕環(huán)境條件下混凝土樁基的樁基承載力規(guī)律展開研究，為新建樁基的承載力設(shè)計(jì)與在役樁基的承載力評(píng)估供應(yīng)需要的理論依據(jù)，具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 在腐蝕環(huán)境中樁基的水平承載力規(guī)律

在大海中服役的混凝土樁基，其水平承載特性擁有顯著的時(shí)變特征。暴露條件越差，其時(shí)變特征越顯著。隨著露出時(shí)長(zhǎng)的延伸，樁身的抗彎剛度表現(xiàn)為非線性減少，樁身的水平位移和樁身的負(fù)剪力最大的值表現(xiàn)為逐步變大，樁身的彎矩則逐步變小。樁頂?shù)乃轿灰七m合決定水平承載力。

姚賢華等發(fā)現(xiàn)了樁體的脫落厚度是對(duì)樁基水平向極限承載力有作用的關(guān)鍵原因，當(dāng)樁體的脫落厚度大于16cm，樁基水平向極限承載力減小率明顯。對(duì)于水平向荷載的存在，樁體表面的脫落厚度對(duì)于樁基極限承載力具有最大的作用，樁基的極限承載力減小率到29.3%是最大的情況。

邵偉等認(rèn)為氯離子侵蝕時(shí)間越長(zhǎng)，樁身抗彎強(qiáng)度折減系數(shù)呈現(xiàn)減小的趨勢(shì)，管樁水平承載特性隨著鋼筋銹蝕膨脹而降低。

馮忠居等通過離心模型實(shí)驗(yàn)的方案，調(diào)查了鋼管混凝土樁的承載特性，結(jié)果表明，當(dāng)鋼管的埋深在12cm的范圍內(nèi)變大時(shí)，能明顯提升鋼管混凝土樁橫軸向極限承載力。

2 在腐蝕環(huán)境中樁基的豎向承載力規(guī)律

在樁基的研究中，最關(guān)鍵的研究參數(shù)是樁基的豎向極限承載力，在樁基礎(chǔ)工程中，確定其大小這是必要的過程。調(diào)查樁基的豎向極限承載力常見有3個(gè)途徑：理論計(jì)算、承載力檢測(cè)和數(shù)值模擬，但是對(duì)于受腐蝕的橋梁樁基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)值模擬是較可行的方法。對(duì)于混凝土制作的灌注樁來說，持力層、樁身的混凝土強(qiáng)度、樁長(zhǎng)、樁徑是決定單樁的豎向承載力的關(guān)鍵原因。樁頂沉降適合決定豎向承載力。

豎向承載能力的衰退是硫酸鹽腐蝕環(huán)境中樁基的耐久性問題的關(guān)鍵體現(xiàn)。①在同一腐蝕時(shí)間下，隨著腐蝕深度的增長(zhǎng)，SO42-含量越來越少；在同一腐蝕深度下，隨著時(shí)長(zhǎng)的增長(zhǎng)，SO42-含量越來越大。②雖然露在硫酸鹽環(huán)境中的混凝土樁基隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，其抵抗腐蝕的能力逐漸變?nèi)?，但其腐蝕速度會(huì)逐漸變慢。

在混凝土樁成樁后，其存在的這段時(shí)間里，隨著土地里的硫酸根，向樁體里面逐漸擴(kuò)展，從混凝土樁體表面向里面，逐步有腐蝕的反應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)致混凝土外部侵蝕出現(xiàn)開裂，喪失了對(duì)于豎向承載能力的作用，并伴有不能恢復(fù)的破壞。

馮忠居等調(diào)查了地面水對(duì)黃土區(qū)域樁基承載力的作用，發(fā)現(xiàn)黃土浸水后會(huì)降低樁基的極限承載力，并結(jié)合地質(zhì)特征，調(diào)查了影響樁基承載特性的原因，經(jīng)過樁側(cè)壓漿與注水測(cè)試，研究出樁基承載力會(huì)隨著壓漿而提升，注水則會(huì)降低。

王富春等研究了鹽沼澤環(huán)境對(duì)樁基豎向承載特性產(chǎn)生的影響，樁基受腐蝕后，其豎向極限承載力將會(huì)有較大程度降低，發(fā)現(xiàn)侵蝕深度對(duì)于樁基的豎向極限承載力的作用程度大于剝落厚度。當(dāng)剝落的厚度不大于6cm，增加樁長(zhǎng)可以提升樁基豎向極限承載力；當(dāng)剝落的厚度大于6cm，增加樁徑可以提升樁基豎向極限承載力。

姚賢華等在青海鹽沼澤區(qū)，發(fā)現(xiàn)了樁體的腐蝕長(zhǎng)度是對(duì)樁基豎向極限承載力有影響的關(guān)鍵原因，當(dāng)樁體的腐蝕長(zhǎng)度多于8m的時(shí)候，樁基的豎向極限承載力減小率明顯。

鄭揚(yáng)等研究了在不同的樁長(zhǎng)情況下，隨著受腐深度的增長(zhǎng)，受侵蝕的樁基的極限承載力，出現(xiàn)減小的趨向。隨著樁長(zhǎng)的增長(zhǎng)，樁基極限承載力降低率逐步減小，故樁長(zhǎng)的增加有利于降低腐蝕帶來的不利影響。樁徑的增長(zhǎng)或減小，對(duì)于樁基的豎向承載力的作用不明顯。從剝落厚度的改變，分析樁基的極限承載力，豎向承載力隨著樁徑越小，其減小得越快。侵蝕到樁基的保護(hù)層之后，樁徑越小的樁基的豎向承載力，被侵蝕后會(huì)產(chǎn)生較大的作用。

王鳳池等通過研究認(rèn)為，鋼樁表面產(chǎn)生腐蝕產(chǎn)物后，使樁體和土體之間的粘聚力降低，進(jìn)而降低了樁基的豎向承載力。

3 結(jié)論

本文著重對(duì)樁基在腐蝕環(huán)境中的承載力規(guī)律進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述，簡(jiǎn)要介紹了在腐蝕情況下樁基的承載力分類，總結(jié)和歸納了當(dāng)前的研究現(xiàn)狀。

由以上論述可知：①樁體的脫落厚度是對(duì)樁基水平向極限承載力有影響的關(guān)鍵原因；②樁體的腐蝕長(zhǎng)度是對(duì)樁基豎向極限承載力有影響的關(guān)鍵原因；③樁長(zhǎng)的增加有利于降低侵蝕帶來的不利影響，樁徑的增長(zhǎng)或減小，對(duì)于樁基的豎向承載力的影響不明顯；④樁頂水平位移適合決定水平承載力，樁頂沉降適合決定豎向承載力。