嵌岩桩极限侧阻力研究

嵌岩桩设计一、概述嵌岩桩以其桩端嵌入岩层而得名。

其在我国已广泛应用与建筑、市政、桥梁工程，港口码头工程等工程领域。

由于嵌岩桩的承载现状及设计施工方法的特殊性，近年来备受我国工程界和学术界的高度关注，纷纷立题进行研究。

人们传统的观念和国内外许多教科书及规范（如《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002）都曾把嵌岩桩作为端承桩的典型。

许多国家规范规定当桩端嵌入完整的硬质岩层时，按桩端岩石的承载力计算单桩承载力，而不考虑其桩侧阻力。

然而大量的试验研究工作表明，很多情况下增加嵌岩深度及扩大端承面积无助于而作为建筑工程中广泛采用的为等直径的人工挖孔或钻孔灌注桩以及带扩大头的人工挖孔桩。

三、嵌岩桩受力基本特性国外嵌岩桩的应用与研究开展的比较早。

Reese等于1668年发表了世界上比较早的一根埋设量测元件的嵌岩桩桩顶荷载随深度变化的试验报告，该报告中桩长5.5米，桩径0.76米，长径比L/d=11.7，嵌岩深度hr=4.2d(d为桩径)，持力层为岩土页岩，实测结果表明：桩端反力约占总荷载的15 ~25%。

美国自由广场一号楼下的一根L=8.8m，L/d=3.4，嵌岩深度hr=1.65d的嵌岩桩，从成桩至上部结构竣工后持续两年多的观测表明：在不同的荷载水平下，桩顶始终有60%~70%的荷由桩侧承担，国内对嵌岩桩承载性能的研究开始于上个世纪七十年代，在四川某桥梁工地实测的一根桩径0.6m，桩嵌入砂质粉土页岩3米，无覆盖层的荷载传递曲线表明，该桩侧阻在总荷载中所占比例为88%，而桩端阻力仅为12%。

80年代广东洛溪大桥嵌岩桩进入泥质砂岩3.0米，桩长28.5米，桩径1米，实际测得桩端荷载在总荷载中所占比例为11%。

嵌岩桩的承载和变形性状受到许多因素的影响，十分复杂，通过国内外大量试桩资料的分析，可以将嵌岩桩的承载性能的基本特征归纳为如下几个方面：1)在通常情况下，当L/d<20时，Q端/Q总自100%减少到30%；当20<L/d<64时，Q端/Q总一般不超过20%，不少桩在L/d=10~15之间开始起作用。

嵌岩桩承载力分析计算嵌岩桩是一种常见的桩基础形式，常用于建筑物或其他重要工程中，可以有效地分散承载压力，提高地基承载能力。

本文将对嵌岩桩承载力的分析计算进行详细的介绍。

嵌岩桩的承载力受到多种因素的影响，其主要包括桩的几何形状、桩体材料特性、地基土壤特性、桩与土壤的相互作用等因素。

通常情况下，嵌岩桩的承载力主要由侧阻力和端阻力两部分组成。

侧阻力是指土壤对桩侧面的阻力，通常产生于桩周土壤中的剪切应力，其大小与桩长、桩径、桩身材料、土壤黏性等因素有关。

端阻力则是指土壤对桩端的反力，其大小与桩身材料、桩端形式、侧阻力、土壤的压缩特性等因素有关。

在嵌岩桩的承载力分析过程中，需要首先确定其受力情况，即桩的位置、桩径、桩长、岩石的性质和桩与岩石的界面条件等。

在此基础上，可以采用经验公式、半经验公式及数值分析等方法来确定嵌岩桩的承载力。

1. 基于经验公式的计算在进行嵌岩桩承载力计算时，可以采用经验公式进行初步估算，常用的经验公式包括桩侧面阻力计算公式和桩端阻力计算公式。

桩侧面阻力计算公式：Fn = αn · As · c其中，Fn表示桩侧面总阻力；αn为阻力系数，与土壤的黏性、桩径等因素有关；As为单根嵌岩桩侧面积；c为土壤黏性系数，与桩侧面接触的土壤的黏性有关。

经验公式常常不能完全符合实际情况，为保证计算结果的准确性，可以采用半经验公式进行嵌岩桩承载力计算。

半经验公式主要包括拉特利夫公式、戈亚公式和布瑞特尔法等，其中拉特利夫公式应用最为广泛。

拉特利夫公式：Q p = Ap · fp其中，Qp为桩端承载力；Ap为桩端面积；fp为桩端极限承载力。

3. 基于数值分析的计算数值分析是目前研究嵌岩桩承载力的主要方法之一，常用的数值分析方法包括有限元法、边界元法、离散元法等。

数值分析可以更真实地描述实际土-桩系统的物理过程，计算精度高，但需要消耗大量的时间和计算资源。

总之，嵌岩桩承载力的计算方法有多种，不同的计算方法有各自的优缺点，在具体应用中需要根据实际情况进行选择。

嵌岩桩单桩竖向极限承载力标准值，由桩周土总侧阻、嵌岩段总侧阻三部分组成。

桩端嵌入岩体中的桩称为嵌岩桩。

不论岩体的风化程度如何只要桩端嵌入岩体中均可称为嵌岩桩。

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中的规定，对于桩端置于完整、较完整基岩的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。

当根据岩石单轴抗压强度确定单桩竖向极限承载力标准值时，可按下列公式计算：
rk sk uk Q Q Q +=
i sik sk l q u Q ∑=
p rk r rk A f Q ζ=
梁主要的破坏类型：
（1）截面强度破坏：
1.正应力达到屈服。

2.剪应力达到屈服。

3.复合应力达到屈服
（2）整体失稳：因侧向刚度低，侧向挠曲或扭转失稳
（3）局部失稳：因板厚比过大，局部鼓曲变形
（4）正常使用极限状态：挠度过大。

嵌岩桩承载力的影响因素分析及嵌岩深度的探究【摘要】嵌岩桩所处的土层岩层复杂、桩身混凝土质量的不稳定和施工工艺的多样，导致嵌岩桩承载性能复杂，因而也使得人们对嵌岩桩的破坏机理和承载性状的认识不能达成共识和统一。

本文就简单从嵌岩桩的桩长、桩径、桩体模量、持力层性状、桩底沉渣、粗糙度等因素对嵌岩桩承载力进行分析，并对嵌岩深度做简单探究，以求对施工方面能起到一定的理论支持作用。

【关键词】嵌岩桩承载力影响因素嵌岩深度【Abstract 】Rock-socketed pile soil strata in the complex, pile body concrete quality stability and the construction technology of diversity, cause rock-socketed pile bearing performance complex, making people of rock-socketed piles of failure mechanism and characters of bearing can be reached consensus know and unity. This paper from the simple rock-socketed pile pile length, pile diameter, the pile modulus, include the character, the pile bottom settlings, roughness and factors of rock-socketed pile bearing capacity is analyzed, and the depth of rock-socketed do simple explore and try to construction can play a certain role of theoretical support.【Key Words 】rock-socketed, pile bearing capacity factors, rock-socketed depth目前在施工方面存在以下误区，即一方面不管嵌岩桩长细比的大小、上覆土层的土性、沉渣厚度等，一律将嵌岩桩视为端承桩进行设计；另一方面盲目增加嵌岩深度不考虑基岩的力学性状而采用扩底，结果延长了工期、增加了施工难度，同时由于嵌岩桩单桩承载力高，造价也较高，因此此造成的浪费是惊人的，简单从嵌岩桩的桩长、桩径、桩体模量、持力层性状、桩底沉渣、粗糙度等因素对嵌岩桩承载力进行分析，并对嵌岩深度做简单探究，以求对施工方面能起到一定的理论支持作用。

铁路桥梁施工中嵌岩桩的使用分析摘要:铁路桥梁施工中对于嵌岩桩的使用非常重要,也是铁路桥梁施工的一个重要工序,对于嵌岩桩的受力分析能够很好的控制嵌岩桩的使用,根据嵌岩桩的受力情况对其进行合理的设计和使用也是工程施工顺利进行的关键。

在对嵌岩桩进行受力分析时要科学的设计一些阻力的受力情况,在阻力的作用下处理部分桩土界面产生的位移。

本次研究通过对承载力、桩侧摩擦阻力等的研究提出一些铁路桥梁施工中嵌岩桩的正确使用技巧。

关键词:嵌岩桩受力分析相对位移铁路桥梁的施工中,桩侧摩擦阻力和桩端阻力是桩的主要承载力组成,而桩承载力的情况则是嵌岩桩使用的重要衡量指标,施工中在桩端阻力和桩侧的摩擦阻力作用下,桩土界面会产生一定量的相对位移,继续施工后添加混凝土使得桩身上部分的受力加强,混凝土收到了强力的压缩,进一步形成桩土一定量的相对位移,相对位移产生桩身上部分桩基土界面的摩擦力相应的增加,随着桩顶部负荷的逐渐增加桩身整体受力就会向下沉,桩身自上而下产生压缩出现形变,从而激发了桩端的摩擦阻力,达到了使用固定的效果。

1、嵌岩桩应用特点嵌岩桩在发生受力中首先受到作用力的是桩侧的摩擦阻力,桩侧的摩擦阻力和桩端的阻力发生并不同步,桩侧摩擦阻力在桩端阻力发生之前发挥着重要的支撑作用,研究试验中发现通过桩侧阻力进行作用力完全发挥所需要的桩土相对位移相对较小,这样也就使得在桩基达到极限的使用作用力之前,桩侧摩擦阻力承担了大部分的承重,随着承重力量的逐渐增加桩基地步的沉渣也越来越多,桩端受力逐渐加强,桩端的阻力作用逐渐发挥了更大的作用,桩端阻力在完全承受阻力过程中发生的相对位移大,在桩基达到了正常的使用强度之前,桩端土界面的位移一般不能够充分调动桩端阻力,这就保证了桩基使用的安全和稳定性。

在研究还发现在具体的工程施工中能够影响嵌岩桩受力情况的因素很多,并不是由单一的因素和作用力影响着支配,桩基嵌岩桩深度、整体的作业状态、桩的长径比值、桩基侧面岩土结构和性质、沉渣厚度等等,这些都是能够影响嵌岩桩受力的因素,不同的施工状态和工作状态中,对于桩基的摩擦力受力情况也不同。

2020年10月《建筑桩基技术规范》中嵌岩桩下压承载力计算方法的讨论鄢秀庆1，韩大刚1，付晓旭2（1.西南电力设计院有限公司，四川成都610021；2.中国电力技术装备有限公司，北京100052）摘要：《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）嵌岩桩下压承载力的计算公式依据非扩底桩推导而得。

为研究该公式对于扩底桩的适用情况，通过计算分析，受嵌岩段侧阻和端阻综合系数的影响，扩底桩嵌岩段承载力远小于规范公式的计算结果，规范计算结果偏于冒进。

通过修正推导过程，得出了同时适用于非扩底桩和扩底桩的计算公式，扩大了原规范公式的适用范围。

关键词：嵌岩桩；非扩底桩；扩底桩；下压承载力；公式修正中图分类号：TU753.3文献标志码：A文章编号：1671-0320（2020）05-0015-040引言《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）3.3.3条规定[1]，对于嵌入倾斜的完整和较完整的中风化岩石的深度不小于0.4d （d 为桩径）且不小于0.5m 的桩基，即可定义为嵌岩桩。

对于山区输电线路而言，岩石地基较为广泛，大多数桩基础均满足嵌岩深度的要求，可按嵌岩桩进行计算。

《建筑桩基技术规范》5.3.9条给出了嵌岩桩下压承载力的计算公式[1]，根据条文说明可知，该公式主要依据非扩底嵌岩桩推导而得，对于扩底桩基础，该公式是否适用规范并未明确。

由于山区输电线路人工挖孔桩基础多为扩底基础，而《架空输电线路基础设计技术规程》（DL/T 5219—2014）[2]引用了《建筑桩基技术规范》5.3.9条的计算方法，因此，研究规范公式对于扩底嵌岩桩的适用性是非常必要的。

1《建筑桩基技术规范》规定的嵌岩段总极限阻力1.1规范公式嵌岩段总极限阻力是嵌岩桩下压承载力的重要组成部分，《架空输电线路基础设计技术规程》9.4.7条规定了嵌岩桩的计算可参照《建筑桩基技术规范》要求执行，即该规范的5.3.9条，计算公式如下Q uk =Q sk +Q rk Q sk =u ∑q sik l i Q rk =ζr f rk A p其中，Q uk 为桩的承载力，kN ；Q sk 为土的极限侧阻力，kN ；Q rk 为桩的嵌岩段总极限阻力，kN ；u 为桩的周长，m ；q sik 为桩的侧阻力，kPa ；l i 为土层厚度，m ；ζr 为侧阻和端阻综合系数；f rk 为饱和单轴抗压强度标准值，kPa ；A p 为桩端面积，m 2。

嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数在建筑工程领域，嵌岩桩作为一种重要的基础形式，被广泛应用于各种大型和重要的建筑物中。

而嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数，是在设计和计算嵌岩桩承载力时至关重要的一个参数。

要理解岩石极限侧阻力系数，首先得明白什么是嵌岩桩。

嵌岩桩，简单来说，就是桩的一部分嵌入到岩石中的桩基础。

这种桩基础能够充分利用岩石的高强度和稳定性，从而为建筑物提供可靠的支撑。

那么，岩石极限侧阻力系数又是什么呢？它实际上反映的是桩身与岩石接触面之间能够承受的最大侧向阻力的能力。

这个系数的大小直接影响着嵌岩桩的承载能力和稳定性。

影响岩石极限侧阻力系数的因素众多。

岩石的性质是其中一个关键因素。

岩石的强度、硬度、完整性、风化程度等都会对侧阻力系数产生影响。

一般来说，岩石强度越高、硬度越大、完整性越好，其极限侧阻力系数也就越大。

例如，坚硬完整的花岗岩，其极限侧阻力系数通常会比破碎的石灰岩要大得多。

风化程度也是不容忽视的因素。

微风化的岩石，由于其结构相对完整，化学风化作用较小，极限侧阻力系数相对较高；而强风化的岩石，由于其结构遭到较大破坏，物理和化学性质发生较大改变，极限侧阻力系数则会明显降低。

桩身与岩石接触面的粗糙程度同样会对极限侧阻力系数造成影响。

接触面越粗糙，桩身与岩石之间的咬合作用就越强，所能提供的极限侧阻力也就越大。

相反，如果接触面比较光滑，极限侧阻力就会相应减小。

施工工艺和施工质量也是不可忽略的因素。

在成桩过程中，如果施工工艺不当，比如桩孔的垂直度控制不好、桩身混凝土灌注不密实等，都会导致桩身与岩石接触面的结合质量下降，从而降低岩石极限侧阻力系数。

此外，岩石的节理裂隙发育情况也会对极限侧阻力系数产生影响。

节理裂隙较多的岩石，其整体性较差，在受到侧向力作用时，容易沿着节理裂隙面发生滑移和错动，从而降低极限侧阻力系数。

为了准确确定嵌岩桩嵌岩段的岩石极限侧阻力系数，通常需要进行一系列的试验和现场测试。

常见的方法包括室内岩石力学试验、原位测试等。