在工程實(shí)踐中,有些設(shè)計(jì)者認(rèn)為嵌巖樁均為端承樁,只具有端阻力,不考慮土層側(cè)阻力。這種計(jì)算模式與許多工程實(shí)際不符。
基樁按照《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》JGJ94-2008規(guī)定分類
1按承載性狀分類:
1)摩擦型樁:(廣中江-泥巖、碳質(zhì)頁(yè)巖等軟質(zhì)巖中的樁均定為摩擦樁,母巖強(qiáng)度小于20MPa較軟中風(fēng)化(如泥質(zhì)粉砂巖)中的樁也定為摩擦樁)
摩擦樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載由樁側(cè)阻力承受,樁端阻力小到可忽略不計(jì);
端承摩擦樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載主要由樁側(cè)阻力承受。
2)端承型樁:(廣中江-母巖強(qiáng)度不小于20MPa較硬中風(fēng)化巖(如變粉質(zhì)砂巖、礫巖、花崗巖)中的樁定為嵌巖樁)
端承樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載由樁端阻力承受,樁側(cè)阻力小到可忽略不計(jì);
3)摩擦端承樁:在承載能力極限狀態(tài)下,樁頂豎向荷載主要由樁端阻力承受。
2按成樁方法分類:
1)非擠土樁:干作業(yè)法鉆(挖)孔灌注樁、泥漿護(hù)壁法鉆(挖)孔灌注樁、套管護(hù)壁法鉆(挖)孔灌注樁;
2)部分?jǐn)D土樁:長(zhǎng)螺旋壓灌灌注樁、沖孔灌注樁、鉆孔擠擴(kuò)灌注樁、攪拌勁芯樁、預(yù)鉆孔打入(靜壓)預(yù)制樁、打入(靜壓)式敞口鋼管樁、敞口預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁和H型鋼樁;
3)擠土樁:沉管灌注樁、沉管夯(擠)擴(kuò)灌注樁、打入(靜壓)預(yù)制樁、閉口預(yù)應(yīng)力混凝土空心樁和閉口鋼管樁。
3按樁徑(設(shè)計(jì)直徑d)大小分類:
1)小直徑樁:d≤250mm;
2)中等直徑樁:250mm<d<800mm;
3)大直徑樁:d≥800mm。
樁基礎(chǔ)根據(jù)其在土中受力情況不同,可分為端承樁和摩擦樁。
端承樁是穿過(guò)軟弱土層而達(dá)到深層堅(jiān)實(shí)土的一種樁,上部結(jié)構(gòu)荷載主要由樁尖阻力來(lái)承擔(dān);
摩擦樁是完全設(shè)置在軟弱土層一定深度的一種樁,上部結(jié)構(gòu)荷載要由樁尖阻力和樁身側(cè)面與土之間的摩擦力共同來(lái)承擔(dān)。
建筑基樁穿過(guò)覆蓋層嵌入基巖中(嵌固于未風(fēng)化巖中不小于0.5m)稱為嵌巖樁。由于基巖強(qiáng)度較高,壓縮性極小,嵌巖樁能提供很高的承載力。同時(shí)嵌巖樁沉降也很小,建筑物沉降在施工過(guò)程中便可完成。由于嵌巖樁具有這些優(yōu)點(diǎn),因而在工程設(shè)計(jì),尤其是高層建筑及大型構(gòu)筑物中被廣泛采用。
在工程實(shí)踐中,有些設(shè)計(jì)者認(rèn)為嵌巖樁均為端承樁,只具有端阻力,不考慮土層側(cè)阻力。這種計(jì)算模式與許多工程實(shí)際不符。其實(shí),對(duì)不同的工程地質(zhì)條件,樁的幾何尺寸及成樁工藝,嵌巖樁表現(xiàn)出不同的承載性狀。對(duì)于樁端為基巖,樁周土層為不太弱的情況且長(zhǎng)徑比L/D>35的嵌巖樁,樁側(cè)阻力是不容忽視的,這一點(diǎn)已為大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果所證明。
2.嵌巖樁的承載性狀
由于嵌巖樁的荷載--沉降性狀受多種因素影響,很難作出準(zhǔn)確的預(yù)計(jì)。因而我們只能對(duì)嵌巖樁的承載性狀進(jìn)行基本分析。嵌巖樁的樁頂沉降主要由二部分組成:①樁身混凝土的彈性壓縮;②樁底基巖的應(yīng)變。這二種分量的相互關(guān)系受荷載傳遞機(jī)理的支配。施加在樁頂?shù)暮奢d通過(guò)樁端阻力和樁側(cè)阻力傳遞給樁周的土體和樁底的基巖,(其中樁側(cè)阻力包括樁周土體側(cè)阻力和嵌巖段側(cè)阻力)樁底基巖和樁周土體應(yīng)變的相對(duì)大小,決定著樁端阻力和樁側(cè)阻力的發(fā)揮程度。各位移分量的大小取決于樁的幾何形狀、荷載大小、成樁工藝及樁底基巖樁周土體和樁身混凝土的彈性模量。
對(duì)于嵌入軟質(zhì)基巖,樁周為均勻硬土層且長(zhǎng)徑比L/D較大的嵌巖樁。樁側(cè)阻和端阻充分發(fā)揮所需的極限相對(duì)位移同樁周土體和樁底基巖的強(qiáng)度有關(guān),強(qiáng)度越高所需的極限位移越小,強(qiáng)度越低則所需的極限位移越大。當(dāng)樁底基巖較軟,長(zhǎng)徑比較大時(shí),樁頂荷載作用下,樁身位移相對(duì)較大,樁周土體強(qiáng)度較高時(shí),其發(fā)揮極限側(cè)阻所需位移相對(duì)較小,故樁側(cè)阻力首先達(dá)到極限值。此時(shí)樁端阻力尚未達(dá)到極限值。這種嵌巖樁,其端阻只占樁總承載能力的一部分。可稱為端承摩擦樁(側(cè)阻占大部分)或摩擦端承樁(端阻占大部分)。
對(duì)于穿過(guò)均勻軟土層嵌入硬質(zhì)基巖中的嵌巖樁,由于樁底基巖強(qiáng)度很高,樁底位移很小,樁身位移也不大,此時(shí),樁周土體發(fā)揮極限側(cè)阻所需相對(duì)位移尚未達(dá)到,樁側(cè)阻力無(wú)法充分發(fā)揮。而硬質(zhì)基巖所需極限位移能夠達(dá)到,使樁端阻力得到充分發(fā)揮。這種嵌巖樁稱為端承樁。
實(shí)際工程中的情況遠(yuǎn)比上述兩種情況復(fù)雜。嵌巖樁在不同地質(zhì)條件和幾何尺寸下,表現(xiàn)端承和摩擦兩種不同的承載性狀。
值得注意的是,嵌巖樁樁端嵌巖段的單位側(cè)阻力比土層高得多。由于該部分側(cè)阻的剪切破壞發(fā)生于樁-巖界面(對(duì)堅(jiān)硬完整巖體)或靠近樁側(cè)表面的巖體中(對(duì)軟質(zhì)或風(fēng)化破碎巖體),主要表現(xiàn)為(a)巖體側(cè)阻達(dá)到極限所需的相對(duì)位移比土體小得多;(b)在側(cè)阻力的作用下完整基巖一般呈脆性破壞。表1給出部分巖體的極限側(cè)阻所需位移的經(jīng)驗(yàn)值。