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巖溶地區(qū)基礎(chǔ)型式新技術(shù)探討論文摘要 巖溶地區(qū)建筑地基基礎(chǔ)技術(shù)規(guī)范篇一

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文章簡要介紹適合巖溶地區(qū)的一種基礎(chǔ)新型式——螺旋樁，并在理想狀態(tài)下對螺旋樁進行簡單分析,、探討,。

巖溶;螺旋樁;單樁承載力;水平承載力

在多種地質(zhì)作用下，巖溶地區(qū)侵蝕及堆積地貌的形態(tài)特征有溶蝕,、落水洞(inghiottitoio),、溶洞(karst cave)等，經(jīng)過漫長的地質(zhì)時代,，形成巖溶盆地,、峰林、石鐘乳等,。由于特殊地貌形態(tài),，在工程建設(shè)領(lǐng)域，巖溶被定義為一種不良地質(zhì)現(xiàn)象,，被列為特殊路段,、困難路段。技術(shù)人員對此重視程度高,，工作力度,、強度加大，技術(shù)分析深度、處理加深,，投資增多,，巖溶區(qū)對工程建筑的危害也是比較大的。對交通安全產(chǎn)生不利影響,，給社會造成人身及財產(chǎn)損失,。

在巖土工程勘察中，盡管巖溶作為一種不良地質(zhì)現(xiàn)象,，但是,，巖溶區(qū)構(gòu)筑物卻沒有選擇更新、更先進的地基基礎(chǔ)型式,，還是通常慣用的摩擦樁,、嵌巖樁、墩基礎(chǔ),、沉井基礎(chǔ),、地下連續(xù)墻等。以往的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式缺點多：復(fù)雜,，笨重,，施工難度大，代價高,，不美觀等,。而且，很大程度上,，設(shè)計變更造成工程勘察與基礎(chǔ)設(shè)計不能很好地同步,。對于浩大的工程，產(chǎn)生的影響是很大的,。

由此,，特提出適應(yīng)巖溶地區(qū)的一種新型地基基礎(chǔ)型式——螺旋樁。螺旋樁的工作原理是“螺絲釘”原理,。螺旋樁是一種螺旋式進人土體,、巖體的樁基礎(chǔ)。它是通過土與樁的樁側(cè)阻力,、土與樁的樁間阻力及樁端阻力來承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)傳遞的荷載,。詳見螺旋樁及結(jié)構(gòu)要素示意。

螺旋樁主要有三部分要素組成,，樁帽,、樁軸心、螺紋,。螺旋樁的優(yōu)點很多,，它通過螺旋式進入土體,、巖體，進入過程中,，壓實,、緊密樁周圍土體、巖體,，增大周圍土體,、巖體與樁側(cè)接觸面積，縮小樁周土體,、巖體的孔隙,、空隙，擴大周圍土體,、巖體與樁側(cè)產(chǎn)生的阻力，減小樁端阻力,。由此可見,，巖溶區(qū)的溶洞對樁影響小，溶洞塌陷或者樁端沒能在基巖問題也不大,。意思就說,，減小了樁最下端對完整基巖及基巖達到完整程度厚度的依賴性。除此,，螺旋樁的樁長要比正常的短,，美觀，簡單,，輕便,，代價低等。一旦應(yīng)用,，相信應(yīng)用廣泛,，發(fā)展迅速，備受歡迎,。

螺旋樁的缺點不容忽視,。首先，本技術(shù)缺少理論數(shù)據(jù),、實際模擬,。樁螺旋進入土體后，對土體,、巖體造成破壞,，發(fā)生變形，需要對周圍巖,、土體內(nèi)部顆粒對樁體,、樁身受力情況需進一步分析,。另外，螺旋樁對施工機械,、樁的材料及樁的結(jié)構(gòu)設(shè)計提出更高要求,。螺旋樁的材料及結(jié)構(gòu)設(shè)計需要能夠使樁很好地螺旋進入，而且螺旋進入后,，能夠很好的與巖,、土發(fā)生受力作用。需要進一步研究,。

巖溶區(qū)的地基基礎(chǔ)型式新技術(shù)——螺旋樁,，認(rèn)識還不夠成熟。現(xiàn)在只對簡單狀態(tài),、理想狀態(tài)下的螺旋樁進行分析,、探討。

(一)施工方法

螺旋樁的'施工方法可以有兩種,。一是混凝土預(yù)制樁,。混凝土預(yù)制樁是將樁在現(xiàn)場或工廠預(yù)制好,，然后用機械將其螺旋把樁送人土中就位;二是通過螺旋鉆先把孔鉆好,，然后將螺旋樁旋人土中就位。

(二)單樁承載力

1.豎向載荷下單樁的工作性能,。對單樁工作性能的研究是單樁承載力理論分析的基礎(chǔ),，通過樁土相互作用分析，了解樁土間的載荷傳遞途徑和單樁承載力的構(gòu)成及其發(fā)展過程,，以及單樁的破壞機理等,，對正確評價單樁軸向承載力設(shè)計值具有指導(dǎo)意義。

2.樁的荷載傳遞,。在螺旋樁頂軸向荷載作用下,，樁身將發(fā)生彈性壓縮，瞬時樁頂荷載通過樁身傳遞到樁底,，致使樁底土層也發(fā)生壓縮變形,，這兩者之和構(gòu)成樁頂軸向位移。由于樁與樁軸土體緊密接觸,，當(dāng)樁相對于土向下位移時,，將產(chǎn)生土對樁向上作用的樁側(cè)摩阻力及螺旋間土對螺紋產(chǎn)生樁間支撐力。在樁頂荷載沿樁身向下傳遞的過程中,，必須不斷克服這種摩阻力及支撐力,，故樁身截面軸向力隨深度逐漸減小，傳至樁底截面的軸向力為樁頂荷載減去全部樁側(cè)摩阻力及螺旋間土對螺紋產(chǎn)生樁間支撐力,。它與樁端阻力大小相等,、方向相反,。樁通過樁側(cè)摩阻力、樁間支撐力,、樁端阻力將荷載傳遞給土體,。或者說,，土對樁的支撐力由樁側(cè)摩阻力,、樁間支撐力及樁端阻力三部分組成。

豎直單樁在樁頂軸向力no-q作用下,，樁身任一深度z處橫截面上所引起的軸力nz將使該截面向下位移82,，樁端下沉8 1，導(dǎo)致樁身側(cè)面與樁周土之間相對滑移,，其大小制約著土對樁側(cè)向上作用的摩阻力tz的發(fā)揮作用,。有深度z處樁端微元dz上力的平衡條件：

n;一下。卜lpdz -：+d nj - qrrr2=0

可得樁側(cè)摩阻力72與樁身軸力nz,、樁間阻力q之間的關(guān)系

為：

下：= - 1/ll,[dn：/dz+qrr(r-r1)2/dz]

式中f：也就是樁側(cè)單位面積上的荷載傳遞量,，斗，為樁軸心的半徑r.,。樁側(cè)總阻力q。+樁間總阻力qq+樁端阻力qp =q,。由于樁身截面位移8：應(yīng)為樁頂位移80=s與z深度范圍內(nèi)的樁身壓縮量之差,，所以：盯;=s - l/ave，o'n：d：

式中ap ep為樁身橫截面面積和彈性模量,，若取z=l,，則上式變?yōu)闃抖宋灰票磉_式。

3.單樁的破壞模式,。螺旋樁在軸向荷載作用下,，其破壞模式主要取決于樁周土的抗剪強度、樁端支撐情況,、樁尺寸及樁的類型等條件,。有以下幾種破壞模式：屈曲破壞、整體剪切破壞,、刺入破壞及扭斷破壞,。

(三)螺旋樁的水平承載力

在水平荷載和彎矩的作用下，樁身撓曲變形,，并積壓樁側(cè)土體,，土體則對樁側(cè)產(chǎn)生水平抗力，其大小和分布與樁的變形,、人土深度以及圖紙條件等因素有關(guān),。在破壞以前,，樁身的水平位移與土的變形是協(xié)調(diào)的，相應(yīng)的樁身產(chǎn)生內(nèi)力,。隨著位移和內(nèi)力的增大,，對于低配筋率的灌注樁而言，通常樁身首先出現(xiàn)裂縫,，然后斷裂破壞;對于抗彎性能好的混凝土預(yù)制樁,，樁身雖未斷裂，但樁側(cè)土體明顯開裂和隆起,，樁的水平位移將超出建筑物容許變形值,，使樁處于破壞狀態(tài)。

影響螺旋樁水平承載力的因素很多,，如樁的斷面尺寸,、剛度、材料強度,、人士深度,、間距、樁頂嵌固程度以及土質(zhì)條件和上部結(jié)構(gòu)的水平位移容許值等,。實踐證明,，樁的水平承載力遠(yuǎn)低于豎向承載力。

確定單樁水平承載力的方法很多,，比如：單樁的水平荷載試驗,、水平荷樁的理論分析等。

巖溶是經(jīng)過多種地質(zhì)作用下,，在漫長的地質(zhì)年代下,，形成的一種特殊產(chǎn)物，是一種不良地質(zhì)現(xiàn)象,。為此,，在現(xiàn)今21世紀(jì)經(jīng)濟高速發(fā)展的時代，工程建設(shè)行業(yè),、領(lǐng)域也面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn),。所以，針對巖溶地區(qū)的溶洞穩(wěn)定性,、工程地質(zhì)特征等提出更高要求,，對巖溶區(qū)的地基基礎(chǔ)型式面臨重大改革、創(chuàng)新,。上述談?wù)摰恼擃}還有待于進一步討論,，另外,，提及到的螺旋樁,，有很大的創(chuàng)作空間，有待于深一步研究。一旦應(yīng)用,，相信應(yīng)用廣泛,，發(fā)展迅速,，倍受歡迎,。

[1]公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計規(guī)范mjtgd62-2004.交通部發(fā)布.2004.

[2]公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范jtj 024-85.交通部發(fā)布，2007.

[3]王秀麗主編：基礎(chǔ)工程[m].重慶大學(xué)出版社,，2001.

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