在工程實踐中,有些設計者認為嵌巖樁均為端承樁,只具有端阻力,不考慮土層側阻力。這種計算模式與許多工程實際不符。
基樁按照《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008規定分類
1按承載性狀分類:
1)摩擦型樁:(廣中江-泥巖、碳質頁巖等軟質巖中的樁均定為摩擦樁,母巖強度小于20MPa較軟中風化(如泥質粉砂巖)中的樁也定為摩擦樁)
摩擦樁:在承載能力極限狀態下,樁頂豎向荷載由樁側阻力承受,樁端阻力小到可忽略不計;
端承摩擦樁:在承載能力極限狀態下,樁頂豎向荷載主要由樁側阻力承受。
2)端承型樁:(廣中江-母巖強度不小于20MPa較硬中風化巖(如變粉質砂巖、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下,樁頂豎向荷載由樁端阻力承受,樁側阻力小到可忽略不計;
3)摩擦端承樁:在承載能力極限狀態下,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:干作業法鉆(挖)孔灌注樁、泥漿護壁法鉆(挖)孔灌注樁、套管護壁法鉆(挖)孔灌注樁;
2)部分擠土樁:長螺旋壓灌灌注樁、沖孔灌注樁、鉆孔擠擴灌注樁、攪拌勁芯樁、預鉆孔打入(靜壓)預制樁、打入(靜壓)式敞口鋼管樁、敞口預應力混凝土空心樁和H型鋼樁;
3)擠土樁:沉管灌注樁、沉管夯(擠)擴灌注樁、打入(靜壓)預制樁、閉口預應力混凝土空心樁和閉口鋼管樁。
3按樁徑(設計直徑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。
樁基礎根據其在土中受力情況不同,可分為端承樁和摩擦樁。
端承樁是穿過軟弱土層而達到深層堅實土的一種樁,上部結構荷載主要由樁尖阻力來承擔;
摩擦樁是完全設置在軟弱土層一定深度的一種樁,上部結構荷載要由樁尖阻力和樁身側面與土之間的摩擦力共同來承擔。
建筑基樁穿過覆蓋層嵌入基巖中(嵌固于未風化巖中不小于0.5m)稱為嵌巖樁。由于基巖強度較高,壓縮性極小,嵌巖樁能提供很高的承載力。同時嵌巖樁沉降也很小,建筑物沉降在施工過程中便可完成。由于嵌巖樁具有這些優點,因而在工程設計,尤其是高層建筑及大型構筑物中被廣泛采用。
在工程實踐中,有些設計者認為嵌巖樁均為端承樁,只具有端阻力,不考慮土層側阻力。這種計算模式與許多工程實際不符。其實,對不同的工程地質條件,樁的幾何尺寸及成樁工藝,嵌巖樁表現出不同的承載性狀。對于樁端為基巖,樁周土層為不太弱的情況且長徑比L/D>35的嵌巖樁,樁側阻力是不容忽視的,這一點已為大量現場試驗結果所證明。
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,很難作出準確的預計。因而我們只能對嵌巖樁的承載性狀進行基本分析。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樁底基巖的應變。這二種分量的相互關系受荷載傳遞機理的支配。施加在樁頂的荷載通過樁端阻力和樁側阻力傳遞給樁周的土體和樁底的基巖,(其中樁側阻力包括樁周土體側阻力和嵌巖段側阻力)樁底基巖和樁周土體應變的相對大小,決定著樁端阻力和樁側阻力的發揮程度。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。
對于嵌入軟質基巖,樁周為均勻硬土層且長徑比L/D較大的嵌巖樁。樁側阻和端阻充分發揮所需的極限相對位移同樁周土體和樁底基巖的強度有關,強度越高所需的極限位移越小,強度越低則所需的極限位移越大。當樁底基巖較軟,長徑比較大時,樁頂荷載作用下,樁身位移相對較大,樁周土體強度較高時,其發揮極限側阻所需位移相對較小,故樁側阻力首先達到極限值。此時樁端阻力尚未達到極限值。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(側阻占大部分)或摩擦端承樁(端阻占大部分)。
對于穿過均勻軟土層嵌入硬質基巖中的嵌巖樁,由于樁底基巖強度很高,樁底位移很小,樁身位移也不大,此時,樁周土體發揮極限側阻所需相對位移尚未達到,樁側阻力無法充分發揮。而硬質基巖所需極限位移能夠達到,使樁端阻力得到充分發揮。這種嵌巖樁稱為端承樁。
實際工程中的情況遠比上述兩種情況復雜。嵌巖樁在不同地質條件和幾何尺寸下,表現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阻力比土層高得多。由于該部分側阻的剪切破壞發生于樁-巖界面(對堅硬完整巖體)或靠近樁側表面的巖體中(對軟質或風化破碎巖體),主要表現為(a)巖體側阻達到極限所需的相對位移比土體小得多;(b)在側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阻所需位移的經驗值。