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丁
通科技
8—&1 ^0.238
8016^06 & 160^^010^^他.1 础.2010
001 10. 3963/1 匕如.1671-7570. 2010. 01. 005
粧基承载力不足的影响因素及防治措施
杨友梅
(福建省交通规划设计院福州35000句
摘要钻孔灌注桩在有些桥梁工程应用中出现实际承载力低于设计值的情况。文中以某实际
工程为例，从施工、设计方面分析钻孔灌注桩承载能力不足的原因，提出钻孔灌注桩在穿过较厚 砂
、卵砾石层后，残积土不宜作为基底持力层，并对桩基承载力不足提出防治措施。实
践
证
明
：锚
杆静压桩是一种行之有效的桩基补强方案，对类似工程具有较好的借鉴作用。关
键
词
钻
孔
桩
承
载
力
锚
杆
静
压
桩
随着我国高速公路的迅猛发展，作为桥梁基
础承力结构普遍采用的一种形式一灌注粧，在 公路桥梁中得到了广泛应用。灌注粧的基础形式 能适应不同的地质条件，具有占用面积小、承载力 高的特点，尤其适宜持力层较深的地层。但是由 于粧基是隐蔽工程，施工时不可见，实际工程中粧 基承载能力的实现由于各种原因存在不确定性， 有些工程出现实际承载力低于设计值的情况，这 将直接影响上部结构乃至整个桥梁的安全。本文
收稿日期
以某实际工程为例，对影响钻孔灌注粧承载能力
的各因素进行分析，提出粧基设计及施工要点，并 对粧基承载力不足提出处治措施。
1工程实例
^ 1概况
2001年福建某高速公路修建的一座大桥，上 部为部分预应力混凝土连续箱梁桥，设计荷载:汽 超220、挂-120，下部构造为双柱式墩，直径1. 2、1.4 ^，钻孔灌注粧基础直径1.2、1. 5爪。桥址地 层结构至上而下为：淤泥、泥质中细砂、含泥卵石1
^2009-09-13
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积
砂墩力病该
桥害在层情粘基为况完
成
箱
梁
吊
装
并
准
备
进
行
桥
面
铺
装
载
力
土底强、强持风力化风层花化为岗花残岩岗积或岩砂弱、弱粘风
风土化
化
花余岩岗墩。岩台。
阻力出与
力先来桩
端经不施承于
担下
。一部
土基性
般层竖质
说发向、成认可
归来挥承桩为纳
2010年第1期
层、残
1〜12号
基
底
持
，其
花
岗
，靠近
，而侧
载工实为力艺际以随
粧阻粧等工下
身力的而程几
上先几变中个
部于荷化钻方
土端尺
层阻寸
的力
侧发、粧
阻挥侧
〜。桩土分足工的析的方
1 ^ 2
。孔面灌
注
粧
承
，笔者
原面皮
的是泥】要荷例载桥度量一变的最皮求试梁较浓影因
，施工单位对支座垫石进行高程复测，结果发现
1〜12号墩顶发生沉降量异常，大部分沉降在1〜 2现，其中8〜10号墩下沉量较大，右幅9号墩最 大沉降达7 7哪,其余墩台支座沉降在0^ 3 0^
时以
内
。设单
形为值显
组
成桩计沉验降证由情粧⑴生施的况身
压
缩
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大载轴大沉的力向形载工
和总荷
粧下载
端沉下墩载明
显墩核土降沉下下表为查的量降沉沉明压理量量
缩论理已降桩例
变值论明量基
：
技颗
术粒路
在吸桥
钻附涵
2 ^ 1
(丄）泥
孔于施此载达较粧较土阻
粧孔工大力到大土大与力
施壁规多
工形范数
中成》静本
响本
。采和了厚表层明结最
用常孔度均构时
泥用壁不能中为
浆的的大满砂防
护壁的
基
，泥浆
稳于足
定
，保护
泥验地大度隔粧粘
结皮
《公
1 ^ 32〜3
设、卵止的体摩大
计砾塌泥间擦降
提石孔皮的
出层
的厚
，因
承度了
，通过验算
0^ 46 6爪,已发为0.27 0^。而
超
出
理
论
计
算
，设计
最工大
。而
10爪,厚
的间程粧。泥形度周浆成上土质了转体
1〜12号
施降右重力工量幅新为荷已
，施工
，形成
离与度层泥降
，采用
厚摩度擦混侧
了较大土的
，在
在凝摩
道为
，粧与
皮低间
0.27 0^，尤其8〜10号
承据控土限限要补载除素载
载原制计承承求勘力了
力地桩算
不勘入长
足报土度
。以告长为
对度
沉粧单
降基粧
，粧身
低
粧
9号
进
行
26 ^，实际采用
载力为8 391 ，粧端持力层载力为1 192 &^，设计粧长满〜，并对沉降较大的8〜10号9个孔，根据补勘地质资料重，结论是设计粧长满足粧基承
地过
层施
性工
质验
变算
差
造
成于控桩足
施粧单制侧工身粧粧摩承顶
4 329
27 ^，设计
残足墩新载载的土或载
积粧位验力力最长端要
砂基进算要不大度阻求
，根
验算， ，粧入
侧土载地基
极极力质承
，大
孔应泡
力水。同致负粧摩
⑵
侧越重浆沉桩
向长应
力
施解
工除松响浸
泡侧
面力底间解低比
重注继
时间的土明摩
影体显阻
的力围
响出
。成现
时松软时端阻
间弛化由土力
较长
，孔壁
时越底化降
间严泥下低
粧粘承行粧求足施单正。
，粧周
弛粧粧一。土浸体泡软越侧底定
，成孔
现于体
象粧软
，应力
，从而影
时
间端摩
阻
，孔壁
发层产导生挥
长持范
，使桩
侧
正
，从而
。成
孔土
，也排
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因
(^)桩
底土端介凝
泥体承质土分沉承
浆产载
长生力
时崩降
化粧体于不时
差于形
成底
及持软以当施
沉力化工
渣层
的影响粘增泥
浆
后遇
粧水粧洗混的
。通为
，作用，残积
性的
性大作与泥沉
2 674 ，仅占设计
轴向力61. 7 ^，显然，如果挥，设计粧长完全可以满1 ^ 4桥梁检测情况
该
断
粧造
、缩成
的桥径承桩等载基病力都害不已粧足通
过
入阻荷
，使土
；且由
控间续
有沉底制
，压缩
用
，导致
为桩浆渣
清身中
，泥浆
首沉渣载以
斗渣过力本时
灌将厚发文间
质了
检因
部粧
门身
检材
测料
，未发
及
尺
现寸
有变
部底底
淀
，同时二次清渣
，这段时间孔内孔底，形成桩底
一
个
，若粧
，排除
。
，在桩
挥列因
。举素
桥
“软垫子”，会影响粧
化
2
原因分析
泥
粧
基端挥在首着以土承阻过加先荷发的力续载力程荷发载挥弹就增力来是初挥的是实粧期通现土过的体粧
身
本
身侧载产有生极的相小一用形动量强摩传对的段也度阻递位荷粧逐及力过移载身渐进并部桩与程侧粧
摩端。钻
阻阻孔侧粧摩
取
皮
梁右极长荷载为粧载增
幅限侧增量残
9号
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墩力限
为参承
例考载阻将遇残小论粧长为
，考虑
有力达全水积于承端软粘传载持关则到部
施资降极由化性至力力
工料为限粧
及
，粧侧
力力灌摩尖阻起荷限
与的注阻
桩发粧力
，而粧
系土仅大支塑长荷
12
1 620
续阻考限的承强持
增力虑承荷载风力
加承粧载载力化层
继端般极端基为端
27 ^粧
，随着施工荷载，其荷
担底力
。持软降
化为际力系层
，侧摩
1 650
积
粘
性
土
，
，粧和
，没有或
渐土形身载增的和全
，粧顶
传的增一达由到侧大步到桩
，一
土粧
。随力地
得基
逐
，较长
承性被载作变调增
05〜0^ 7，粧端
596〜834 大大
数粧
基沉承降载
力
小理于分粧载
力理析
。同墩极
限
，粧尖
性在加变粧荷
，引
加极端
，即实
不花强
足岗风
岩化
，粧
层
粧
。再起将来全
，发生
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岗
，侧摩阻
值，若继
23号
岩
，设计
承
，其荷
27爪,因
2 115
1'册I& 1994-2010 0^1^3 八。3己6爪1。以『的1 拉6过1'。口1。口也1油吨 ^0^56： ^111'她15 ！^656！^6丄 他卩成2010年第1期杨友梅：桩基承载力不足的影响因素及防治措施15
大于传至桩端的荷载，因此未发生沉降异常。
综上分析，施工工艺因素及粧底持力层采用 残积粘性土是造成桩基承载力不足的重要因素。2 ^ 2设计方面
(丄）确定单桩竖向承载力的方法不同。确定 单粧竖向承载力的方法有多种，如静载试验法、动 静力触探法、动测试粧法、经验公式法等，经验公 式法中不同的规范采用的公式不同，如《公路桥涵 地基与基础设计规范》、《铁路桥涵设计规范》、《建 筑桩基技术规范》采用的公式、参数不同，设计计 算的竖向容许承载力结果可能差异甚远，有可能 造成设计与实际粧基承载力的差异。还需通过不 断的工程实践来逐渐完善经验公式。
(幻参数取值的不确定性。粧侧土的摩阻力 及粧底土层容许承载力是计算摩檫粧单桩竖向承 载力的两个重要参数，在公路桥梁粧基设计中，设 计人员一般是根据《公路桥涵地基与基础设计规 范》(以下简称《地基规范》〉的经验公式法确定单 粧竖向承载力。一方面，粧侧土的摩阻力参数基 本不是通过单粧摩阻力试验确定，而是根据有关 规范推荐的取值范围采用，由于地基土具有多变 性、复杂性和地域性等特点，参数取值可能与实际 情况相差甚远，理论计算结果有可能与实际情况 不符，造成粧基承载力不足；另一方面，在近些年 实际应用中发现，对于某些特殊地质按旧《地基规 范》〔1985年版)计算的粧端处土的承载力容许值 大出实测值较多，因此新《地基规范》对桩端持力 层为砂土规定了粧端处土的承载力容许值的上 限，粧端处土的性质已引起工程界的重视。而残 积土作为一种遇水会软化且压缩量较大的地层， 其承载力容许值也具有较大的差异空间，理论取 值有可能与实际情况存在较大差异，若作为桩端 持力层有可能造成桩基承载力不足。
3保证钻孔灌注桩承载力的措施
对桩侧摩阻力的影响，设计桩长应适当加长，满足 设计承载力要求。
^在施工上，应加强施工过程控制，严格按 施工规范操作，根据掌握的地质情况，合理使用泥 浆浓度，提高泥浆质量；控制成孔进尺速度和混凝 土浇注时间；控制泥皮和沉渣厚度，严格按施工规 范操作。
4钻孔灌注桩承载力不足的处治措施
基于上述分析，为避免粧基承载力不足，可采 取以下有效预防措施。
(丄）在设计上，应加强地质勘察工作，全面掌 握地质情况，使设计计算的地层结构与实际吻合。 地基土具有多变性、复杂性和地域性等特点，参数 选用最好能通过试验分析取得，注意粧端持力层 性质，选用承载能力高的地层，对类似残积粘性土 土质，应充分考虑遇水软化特性，粧侧摩阻及桩端 承载力应予一定折减。对于地层中出现较厚砂、 卵砾石层，应充分考虑施工工艺造成的泥皮厚度
对于粧基沉降量异常，承载力不足的情况应
采取有效措施加固，满足设计及运营要求。4 ^ 1加固方案
方案一。压力注浆加固:粧侧压浆可以破坏、 消除泥皮，充填桩侧混凝土与粧侧周围土之间的 粘结力，从而提高桩侧摩阻力；桩底压浆在桩下端 形成扩大头，挤压桩底土层使周围土层更密实，增 加粧端及周围土层侧压力，同时粧端土层密实向 上传递反力，提高粧侧摩阻力，且扩大承压面积， 使浆液向持力层渗透，改善了持力层性能，提高了 粧底承载力。但该方案压浆量难以估算，效果需 通过试验验证。
方案二。钻孔灌注粧抬粧加固:粧基承载力 不足部分可通过计算，在病桩前后各增设一根桩， 通过系梁将原粧基连成一体，以满足设计要求。 该方案桩基补强受施工工艺影响较大，需通过试 验验证。
方案三。锚杆静压桩加固：因桩基承载力不足 部分可通过计算得到，因此可以根据压桩力确定锚 杆静压桩根数，在粧周增设锚杆静压桩，通过承台 将锚杆静压粧与原粧基连成一体，以满足设计要 求。该方案受力明确，粧身为预制粧，施工方便、快 捷，压桩力即为承载力，故无需通过静载试验验证。
对于本文列举的桥梁粧基加固，进行方案比 选后认为：方案一采用注浆加固，施工控制较难， 产生效果难以预测，粧基补强后是否满足设计要 求需通过静载试验验证，对于墩柱已施工及上部 梁已架设的情况，难度较大。方案二采用钻孔灌 注粧抬粧，因桥墩较矮及上部梁已架设，钻孔粧施 工空间受限，补强效果也需通过静载试验验证，难 度较大。方案三采用锚杆静压桩，因桩基承载力 不足部分可通过计算得到，因此可以根据压粧力 确定锚杆静压桩根数，以满足设计要求，且桩身为 预制粧，施工方便、快捷，承载力即为测得的压粧 力，无需通过静载试验验证。故推荐方案三锚杆 静压桩加固方案。
卩成1'册I& 1994-2010 0^1^3 八。3己6爪1。以『的1 拉6过1'。口1。口也1油吨 ^0^56： ^111'她15 ！^656！^6丄 他16杨友梅：桩基承载力不足的影响因素及防治措施2010年第1期
4^ 2锚杆静压粧加固设计要点
以本文列举的桥梁为例，釆用锚杆静压粧⑷， 粧持力层为砾卵石层，按现有粧基能承受上部箱 梁、盖梁、柱、粧自重，满足设计要求的粧基承载力 不足部分由锚杆静压粧承担，考虑安全系数一般 取2。锚杆静压粧断面米用300 乂300爪爪； 以压粧力为主，粧长为辅，每根压粧力按1 000 ，通过计算1〜5号墩基础每粧承台设8个粧 位〔见图1、2〉，6〜12号谆文基础每粧承台设10个 粧位，其中2根〔阴影部分)为预留粧位。
车验证，粧不再继续沉降，满足设计及运营要求。
5结论
横桥向
图
1
基础承台压桩孔平面布置图
^施工工艺是影响粧基承载力发挥的重要
因素之一，对于地层中出现较厚砂、卵砾石层，在粧 基施工中为防止塌孔，往往难以严格按施工规范操 作，泥皮厚度超标，桩侧摩阻力会大大降低，应加强 施工控制，且在设计上桩长应有一定的安全度。
^)基底持力层性质是影响粧基承载力发挥 的另一重要因素，设计人员仅从岩土工程勘察报 告提供的岩土物理、力学性质指标计算粧长是不 够的，应充分考虑到有些土层具有遇水土体易产 生崩解、软化的特性，被施工扰动后其工程地质性 能也会因此而降低，故应选择承载力较高，稳定性 好的地层做为粧尖持力层，残积土不宜做为粧尖 持力层。
(^)实践证明，锚杆静压粧具有受力明确，无 需通过静载试验验证，施工方便、快捷等特点，是 一种行之有效、比较直观的粧基补强方案，对类似 工程具有较好的借鉴作用。
参考文献
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工业部建筑研究总院
，1991
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