什么是入巖人工挖孔樁?
入巖人工挖孔樁是用人力挖土、現(xiàn)場(chǎng)澆筑的鋼筋混凝土樁,這種基礎(chǔ)樁型的成孔方式為人工挖土,其樁基持力層坐落于巖層。
人工挖孔樁適用于無地下水或地下水較少的黏土、粉質(zhì)黏土,含少量砂、砂卵石、礫石的黏土,可用在多層或高層建筑、公共建筑及支擋結(jié)構(gòu)等建筑中。如果在人工挖孔的基礎(chǔ)上要樁柱入巖,有些問題就必須要注意。
此種樁的適用條件
1、樁端持力層應(yīng)坐落在中風(fēng)化或弱風(fēng)化或微風(fēng)化的軟質(zhì)巖或硬質(zhì)巖石內(nèi)。
2、樁端持力層基巖埋置深度不宜超過15米,最大不應(yīng)超過20米。
3、建筑場(chǎng)地狹小,交通環(huán)境不允許進(jìn)行機(jī)械化施工的情況。
4、建筑場(chǎng)地及周邊環(huán)境不允許有振動(dòng)、擠壓、噪音、泥漿污染等其余傳統(tǒng)樁型施工時(shí)帶來的干擾的情況。
樁的取型
1、樁徑的取值
根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與施工操作空間要求,樁徑一般取d=1.0~3.5m。
樁徑尺寸也是提供足夠樁身強(qiáng)度的保證之一,因?yàn)橥鶐r層自身的抗壓強(qiáng)度均較大,可以提供較大的端承載力,避免設(shè)計(jì)中出現(xiàn)由于樁徑選擇較小而不能提供足夠的樁身強(qiáng)度,從而發(fā)生樁身破壞先于地基破壞的設(shè)計(jì)安全事故。
2、樁長(zhǎng)的取值
樁長(zhǎng)的取值主要考慮3個(gè)因素
(1) 保證樁底坐落在可靠的持力層,一般為中風(fēng)化、弱風(fēng)化以上強(qiáng)度的基巖。
(2) 保證人工開挖時(shí)的安全性。一般樁長(zhǎng)大于6m且不宜超過15m,因?yàn)闃堕L(zhǎng)小于6m時(shí)樁基穩(wěn)定性較差,屬于墩基礎(chǔ),受力模式也不同于嵌巖樁,而且實(shí)際工程中超過20m的挖樁任務(wù)基本找不到承接單位。
(3) 保證樁基有足夠的穩(wěn)定性。樁基規(guī)范中對(duì)于嵌巖樁的嵌巖深度有相應(yīng)的要求,具體描述為:對(duì)于嵌巖樁,嵌巖深度應(yīng)綜合荷載、上覆土層、基巖、樁徑、樁長(zhǎng)諸因素確定;對(duì)于嵌入傾斜的完整和較完整的全斷面,深度不宜小于0.4d且不小于0.5m;傾斜度大于30%的中風(fēng)化巖,宜根據(jù)傾斜度及巖石完整性適當(dāng)較大嵌巖深度;對(duì)于嵌入平整、完整的堅(jiān)硬巖和較硬巖,深度不宜小于0.2d,且不應(yīng)小于0.2m。
實(shí)際工程中嵌巖深度應(yīng)不小于0.5m,當(dāng)樁長(zhǎng)小于10m時(shí)嵌巖深度應(yīng)該適當(dāng)提高,以保證樁基的穩(wěn)定性。
3、樁身砼強(qiáng)度等級(jí)的取值
樁身砼強(qiáng)度等級(jí)的取值應(yīng)根據(jù)樁頂荷載和樁自重的組合,選擇合理的樁徑和砼強(qiáng)度等級(jí)。
在滿足所需樁身承載力計(jì)算的要求下,樁身砼強(qiáng)度等級(jí)一般取值C25~C35。
單樁豎向抗壓承載力計(jì)算
以下摘自《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》(JGJ_94-2008)
由于人工挖孔嵌巖樁的樁長(zhǎng)往往都不長(zhǎng),提供樁端部承載力的風(fēng)化巖層的極限端阻力也比較大,就樁側(cè)摩阻力和樁端端承力各自在整個(gè)單樁豎向抗壓承載力的占比而言,端承載力起主導(dǎo)作用,所以一般都認(rèn)為此類嵌巖樁為端承樁。
因此,如何提高樁端部承載力就成了人工挖孔嵌巖樁經(jīng)濟(jì)性設(shè)計(jì)的核心問題。
從上述承載力公式可以得知,其影響因素為樁嵌巖段側(cè)阻和端阻綜合系數(shù)及樁端截面面積。綜合系數(shù)的影響是嵌巖深徑比的一種線性增加,面積的影響是樁端部直徑的指數(shù)增加,所以在樁間距滿足要求的情況下,盡可能加大擴(kuò)底直徑,其效益優(yōu)于加大嵌巖深度即增加樁長(zhǎng)。一般控制嵌巖深徑比為2時(shí)綜合經(jīng)濟(jì)效益較好。
擴(kuò)底灌注樁擴(kuò)底端尺寸應(yīng)符合下列規(guī)定:
(1)擴(kuò)底端直徑與樁身直徑之比 D/ d 不應(yīng)大于 3
(2)擴(kuò)底端側(cè)面的斜率應(yīng)根據(jù)實(shí)際成孔及土體自立條件確定, a/ h c 可取1/ 4~1/ 2
(3)抗壓樁擴(kuò)底端底面宜呈鍋底形,矢高 h b 可?。?0.15~0.20)D
擴(kuò)底樁構(gòu)造
人工挖孔嵌巖樁設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合協(xié)調(diào)樁徑、樁長(zhǎng)、樁砼強(qiáng)度等級(jí)、擴(kuò)底尺寸等影響因素。
綜上討論,人工挖孔樁的設(shè)計(jì)原則是由土體反力決定的單樁承載力和由樁身強(qiáng)度決定的單樁承載力趨于一致,適當(dāng)提高擴(kuò)底直徑和樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí),使布樁系數(shù)盡可能趨于合理,達(dá)到安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)效果。