《建筑桩基技术规范》中嵌岩桩下压承载力计算方法的讨论

2020-11-04鄢秀庆韩大刚付晓旭

山西电力 2020年5期

鄢秀庆，韩大刚，付晓旭

（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）

0 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0.5 m 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

其中，Quk为桩的承载力，kN；Qsk为土的极限侧阻力，kN；Qrk为桩的嵌岩段总极限阻力，kN；u 为桩的周长，m；qsik为桩的侧阻力，kPa；li为土层厚度，m；ζr为侧阻和端阻综合系数；frk为饱和单轴抗压强度标准值，kPa；Ap为桩端面积，m2。

桩的嵌岩段总极限阻力Qrk推导过程如下：

其中，ζs为嵌岩段侧阻力系数；hr为嵌岩段深度，m；ζrp为嵌岩段端阻力系数。

表1 侧阻和端阻综合系数ζr、嵌岩段侧阻力系数ζs 及端阻力系数 ζrp

1.2 对规范公式的理解

规范将侧阻和端阻通过简化系数ζr体现，前提条件是计算侧阻和端阻的直径是一样的，也就是说，该简化推导适用于非扩底桩基础。对于扩底桩，由于计算侧阻时采用的桩径为桩身直径，而计算端阻时则采用的为扩大头直径，如果直接采用简化的侧阻和端阻综合系数ζr，则将给计算结果带来较大的差异。选取山区常见地质条件（参数如表2 所示）及山区线路典型桩基（参数如表3所示）进行计算，令采用侧阻和端阻综合系数ζr进行计算的方式为综合系数法（算法1），分别采用嵌岩段侧阻力系数ζs及ζrp端阻力系数进行计算的方式为详细系数法（算法2），计算结果如表4所示。其中算法1 为采用规范公式 Qrk＝ζsfrkAp计算的结果；算法 2 为采用公式 Qrk＝ζsfrkπdhr+计算的结果；frk=30 MPa 为硬质岩石，frk=15 MPa 为软质岩石。

算法2 将侧阻和端阻分开计算，虽然过程较为烦琐，但更接近试验结果，同时也是规范简化公式推导的母公式。从对比结果来看，主要有以下结论：第一，采用简化公式计算，硬质岩石承载力提高程度大于软质岩石；桩径相同时，长径比（长度/直径）大的桩型承载力提高程度要大于长径比小的桩型。第二，采用规范给出的综合系数法计算结果均大于详细系数法，提高幅度为30%～50%。