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按桩身混凝土强度设计的大直径钻孔嵌岩灌注桩
章履远(浙江世贸联合投资集团公司310017)
摘要：通过嵌岩钻孔灌注桩试桩、检验桩成果分析，提出“基体延续论”观点，在一定的设计、施工措施条件下使单桩竖向荷载设计值都可按桩身混凝土满足桩的承载力来设计，从而节省桩基成本。
概述
当前大直径钻孔灌注桩的应用量大面广，应用于各种建筑物和构筑物。如何提高大直径钻孔灌注桩的竖向承载力，以降低桩基成本是人们追求目标。上海机械施工公司的多节桩和山西金石基础支盘桩有限公司的挤扩支盘桩都是通过局部扩大桩身截面，从而增加了桩的支承面积，桩身与土层的摩擦面积，从而提高单桩的竖向承载力，以期取得较好的经济效益。上述二种桩型，主要是依靠提高桩身摩阻力，以摩擦为主的摩擦桩或端承摩擦桩。今天我们来探讨的以端承为主的端承桩或摩擦端承桩如何来提高承载能力的问题。笔者通过近几年来的工程实践与分析后认为，这种桩型的桩端必须要有中风化或微风化基岩(硬质岩或软质岩均可)作为持力层，且基岩的埋深在10m～80m以内，在这种条件下，通过技术手段和施工措施，使桩的承载能力大幅度提高，最后达到最大值——承载能力按桩身混凝土强度控制。本文着重叙述在桩身混凝土强度满足桩的竖向承载力设计要求时应采用的几个技术措施。
考虑问题的思路
1、无论是国家标准的《建筑地基基础设计规范》GB50007—2002、或行业标准的《建筑桩基技术规范》JGJ94—94，决定摩擦端承桩时，钻孔灌注桩的单桩竖向承载力的计算公式总是分为摩擦部分和端承部分。而嵌岩灌注桩二个规范的计算就有区别。行业标准的JGJ94—94分得较细，其计算式为Quk＝Qsk＋Qrk＋Qpk，即嵌岩部分也分为嵌岩段摩擦阻力和端承部分支承力二部分，并且随嵌岩深度分别作出修正(见规范)；国家标准的GB50007—2002就比较简单，只要是明确桩端嵌岩在较完整的硬质岩时，可按公式Ra＝qpaAp来确定单桩竖向承载力。近年来，笔者通过几种嵌岩灌注桩，无论是80m长桩，还是＜20m的短桩，持力层那怕是软质岩或极软岩，在先用规范计算得出承载力情况下再进行实际的静载荷试桩，结果发现二者差别都比较大，表一给出计算值与实际试验值对比。
从表一中所列，21根试验桩及检验桩的试桩验桩值与按规范规定的计算值相比，除少数桩其试桩值达不到计算值外，其余大部分桩试桩值都超过了计算值，有的还大大超过了计算值。如306＃检验桩，其试验值与计算值相比，已达到2.31比值。其实，许多试验桩，从最终桩顶沉降值来看，有些桩的荷载还能再增加上去，有可能比值会超过3.0，只是由于荷载再加上去，已没有实标意义(即荷载值己超过了按桩身材料抗压强度控制的最大值)或试桩堆载装置已无法再增加荷重而不得不终止加载。
再从表中可以看出一个情况，就是短的桩比值大，而长的桩比值小，但不管是长桩和短桩，只要是嵌岩桩，比值都能提高的。
又从表一中再可看出一个情况，1＃工程的S1和S2桩，与4＃工程的SZ1、SZ2、SZ3试验桩，二者的地层情况相似，S1、S2桩的桩端持力层岩石单轴抗压强度标准值(19.4MPa)要比SZ1、SZ2、SZ3桩的桩端持力层岩石单轴抗压强度标准值(6.46MPa)要高，但试验桩极限承载力前者反而比后者要小，且桩顶沉降值前者大于后者很多。这二种桩的唯一不同点，据分析，前者桩底没有注浆，不排除由于桩底不注浆使桩底沉碴过厚而影响到桩底端阻力的发挥(从桩顶沉降过大可知)。
2、表一中可知，所有试验桩和检验桩的一个共性是：所有桩都是嵌岩灌注桩。从试验结果来看，按规范的计算值和实际的静载荷试验值有巨大差别，有的差别还很大，尤其是短桩，
嵌岩桩按规范计算与实际试验对比表(表一)
工程编号试桩号试桩规格
(m)入岩深(m)岩性
94－94规范计算(kN)实际试验值(KN)试验/计算(比值)桩顶沉降(mm)说明
1＃工程S1Φ1.0×64.01.0中－微风化凝灰岩(19.4Mpa)13454130500.97111.82桩底未注浆S2Φ1.0×63.31.013454130500.9778.82
2＃
工
程G1Φ0.8×41.418.9中风化砂砾岩(5.2MPa)16000120000.754.01〃G2Φ0.8×35.413.512477120000.963.26〃G3Φ0.8×35.313.1〃12216120000.984.09〃G4Φ0.8×26.0△2.4〃5751120002.095.00桩底注浆G5Φ0.8×26.3△2.4〃5751120002.093.96〃G6Φ0.8×26.3△2.4〃5751120002.094.80〃455Φ0.8×17.9△2.4〃4844100002.066.04〃370Φ1.0×19.2▲2.4〃6783150002.215.90〃265Φ0.8