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摘 要：大直径嵌岩桩由于其具有承载力高、沉降小、抗震性能好等特点而成为桥梁、高层建筑、重型厂房等结构的一种重要基础形式，在实际工程中得到广泛的应用。但由于存在技术及施工不规范问题，致使嵌岩桩的质量问题普遍存在。本文首先对嵌岩桩的规范化设计进行了探讨，并针对施工的成桩工序提出具体的质量控制措施，研究成果可为类似工程提供指导意义。
关键词：嵌岩桩；承载力；设计要点；质量控制；
中图分类号：TB2 文献标识码：
0 前言
随着我国经济实力的不断增强，大型桥梁、超高层办公楼、港口及重型构筑物等工程建筑不多增加，由于这类建筑上部荷载荷自重应力较大，因此对地基基础的承载力的要求也越来越高。嵌岩桩具有承载力高， 抗震性能好， 桩基沉降小，群桩效应弱等优点， 在超高、超大性建筑方面得到大量使用。本文针对嵌岩桩的荷载传递特点及施工工艺要点， 对其承载力设计及施工质量控制等方面提出了优化方法。对类似嵌岩桩工程的设计及施工具有重要的实用意义。
1 大直径嵌岩桩设计及强度要求
嵌岩桩是指桩端嵌入中等风化或微风化基岩中的桩具有承载力高，沉降小，群桩效应低的特点，是高层建筑的主要基础形式之一。嵌岩桩承载力计算应分别按照桩身内部结构强度和地基对桩的支撑情况进行分析计算。
1.1 桩基承载力计算
根据《建筑桩基技术规范》[1]嵌岩桩单桩竖向极限承载力由桩周土的总极限侧阻力和嵌岩段总极限阻力组成：
其中：Qsk—为土的总极限侧阻力标准值；
Qrk—为嵌岩段总极限阻力标准值；
qsik ——为桩周第i层土的极限侧阻力；
frk ——为岩石饱和单轴抗压强度标准值，黏土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值；
ζr ——为桩嵌岩段侧阻和端阻综合系数，与嵌岩深径比hr/d、岩石软硬程度和成桩工艺有关。
1.2 桩身强度计算
根据《建筑桩基技术规范》[1]规定受压桩应进行桩的正截面承载力计算，计算公式为
，
式中：fc———桩身承载力与混凝土强度
Aps——桩身截面面积；
f’yA’s—纵向主筋强度及面积；
ψc——成桩工艺系数；
1.3桩身强度及质量要求
嵌岩桩的桩径应根据上部结构布置、荷载、地质参数、施工技术及经济性的因素综合考虑。嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；对于潜入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于0.4d且不小于0.5m；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d且不应小于0.2m。
另外，桩身混凝土强度等级不得小于C25（水下灌注应≥C30），桩身配筋率宜大于0.8%，桩身宜通长配筋[2]。
2 大直径嵌岩钻孔灌注桩质量控制措施
本文主要就机械钻孔灌注桩方面来说明大直径嵌岩灌注桩施工的质量控制方法。钻孔灌注桩成桩工艺中主要有钻孔、下笼、灌注三个过程，其质量控制措施分别如下：
2.1钻孔过程质量控制
现今嵌岩灌注桩的钻进主要采用冲击钻进，有时上部土层钻进可以采用旋挖、回转钻进工艺。运用冲击钻进成孔主要有六大控制因素：定位、钻进、泥浆、入岩、终孔、清孔。
（1）定位。要严格根据图纸在现场放点，并固定其位置，以免碰撞使其移动位置。护桩做好后开始埋设钻进护筒，护筒应使用钢质并且厚度较大，以防埋入地下放生变形。
（2）钻进。冲击钻进过程中要严格把握垂直度和孔径。垂直度控制一直是工程施工难点，在冲击钻进的过程中应频繁的检测钻孔的垂直度。一般钻进5～10米时测量一次，当测量时自锤头钢丝绳处吊下一个重锤，当钻孔垂直时，测斜仪吊绳与吊锤线是平行的，如果两者有角度则说明钻孔有偏位，需要重新进行钻进。当遇到孤石层情况时，一般采用小冲程应对岩体强度不同及因岩面平整度等原因造成的偏孔等。当有偏位时，要向孔内回填硬性的花岗岩或者钢砂，当孔与高处岩面水平时停止填充。
（3）入岩。嵌岩灌注桩的入岩证明是一项非常重要的控制过程。可通过现场的岩样及钻进情况和钻进记录分析来确定如何入岩。判断入岩的方法主要是吊放钻头的钢丝绳在锤击时抖动剧烈，且左右无规则摆动，钻头冲程小，提起钻头时，钻头边缘钻齿磨损成圆弧型，站在空口附近有明显的震动感。
（4）终孔。一次终孔时泥浆比重不能太小。可采用下放探孔器进行检验，要确保探孔器要下入孔内，并上下反复活动。待终孔完成之后，便开始进行二次清孔的工作[3]。
（5）清孔。清孔时不应过早地稀释泥浆，而应加快泥浆的循环，待测定泥浆指标接近规范指标时，才可稀释。如果导管下放的时间较长时，应同时进行泥浆循环，来确保泥浆的悬浮性。
2.2下放钢筋笼
（1）保护层垫块个数的确定。按照要求每平米灌注桩的保护层个数不应少于4个，并且呈梅花型布置。在钢筋笼的底部还要单独伸出两根钢筋，其长度为5-10cm，以此来控制钢筋笼底部的保护层厚度。
（2）声测管的安装。声测管的底部在安装时要超过钢筋笼的长度，以使声测管深入到钻孔底部的岩面。在下放钢筋笼的过程中要下放一节就要在一节声测管中注满水，并保证接头处不渗漏，必要时要用胶带缠住。
2.3灌注过程中的质量控制
在二次清孔完成之后，要立即进行灌注，如果时间过长就容易导致塌孔危险和沉渣累积等现象。钻孔灌注桩普遍采用水下灌注工艺，水下灌注混凝土要求有较好的流动性，和易性。水其主要控制要点有：首盘量、连续性、导管埋深、灌注高度。
（1）首盘量。当在水下灌注混凝土时要使用密封导管，要密封导管连接处使用橡胶圈。初次灌注需要做水密实验，应在水压不小于孔内水深的1.3倍情况下进行水密实验，水压也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大压力的1.3倍[4]。
（2）灌注连续性控制。导管下放的深度有严格的要求，距离孔底不能太近也不能太远，如果距离孔底太近会使钢筋笼上浮，太远则容易导致首盘量封不住导管，距孔底40cm左右即可。灌注时一定要保持连续性，间断时间不可以超过混凝土初凝时间，若超过初凝时间，则该桩即可判断为断桩，需要重新开孔。
（3）导管埋深。灌注过程中要随时测量灌注的深度，做好灌注记录，保证导管在混凝土中的埋深在2～6m为宜。同时还要及时将孔内返出的泥浆清理运走，以防止因泥浆淤积时导致桩身夹泥而出现断桩现象。
（4）灌注高度。采用捞样筒捞取混凝土的样本以验证灌注是否达到设计桩顶标高，，若渣样里含有大量的碎石且与混凝土的骨料碎石成分相同则说明已经浇注到设计标高，若渣样里混凝土浆成分居多时则说明混凝土面还没有达到设计标高处。
3 结语
大直径嵌岩桩的设计影响因素较多，其承载力的设计应以桩身混凝土强度、地基对桩所能提供的承载力及桩体总沉降量等三个方面综合考虑，但其桩侧阻力及桩端阻力对的影响作用也不应忽视。另外，施工因素对嵌岩桩的承载力及工程质量影响较大， 有时往往会成为控制嵌岩桩承载力及工程使用性的决定性因素。因此， 应加强对嵌岩桩施工质量的控制， 严格把控各施工环节，规范施工工艺，并使每个环节紧密连接，尤其要注重对成桩清底质量的控制。
参考文献
[1] GB50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].
[2] 史佩栋等. 嵌岩桩竖向承载力的研究[ J].岩土工程学报，2011（16）.
[3] JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S]
[4] 刘松玉. 大直径泥质软岩嵌岩灌注桩的荷载传递性状[J].岩土工程学报，2012，（20）.
关键词：嵌岩桩；承载力；设计要点；质量控制；
中图分类号：TB2 文献标识码：
0 前言
随着我国经济实力的不断增强，大型桥梁、超高层办公楼、港口及重型构筑物等工程建筑不多增加，由于这类建筑上部荷载荷自重应力较大，因此对地基基础的承载力的要求也越来越高。嵌岩桩具有承载力高， 抗震性能好， 桩基沉降小，群桩效应弱等优点， 在超高、超大性建筑方面得到大量使用。本文针对嵌岩桩的荷载传递特点及施工工艺要点， 对其承载力设计及施工质量控制等方面提出了优化方法。对类似嵌岩桩工程的设计及施工具有重要的实用意义。
1 大直径嵌岩桩设计及强度要求
嵌岩桩是指桩端嵌入中等风化或微风化基岩中的桩具有承载力高，沉降小，群桩效应低的特点，是高层建筑的主要基础形式之一。嵌岩桩承载力计算应分别按照桩身内部结构强度和地基对桩的支撑情况进行分析计算。
1.1 桩基承载力计算
根据《建筑桩基技术规范》[1]嵌岩桩单桩竖向极限承载力由桩周土的总极限侧阻力和嵌岩段总极限阻力组成：
其中：Qsk—为土的总极限侧阻力标准值；
Qrk—为嵌岩段总极限阻力标准值；
qsik ——为桩周第i层土的极限侧阻力；
frk ——为岩石饱和单轴抗压强度标准值，黏土岩取天然湿度单轴抗压强度标准值；
ζr ——为桩嵌岩段侧阻和端阻综合系数，与嵌岩深径比hr/d、岩石软硬程度和成桩工艺有关。
1.2 桩身强度计算
根据《建筑桩基技术规范》[1]规定受压桩应进行桩的正截面承载力计算，计算公式为
，
式中：fc———桩身承载力与混凝土强度
Aps——桩身截面面积；
f’yA’s—纵向主筋强度及面积；
ψc——成桩工艺系数；
1.3桩身强度及质量要求
嵌岩桩的桩径应根据上部结构布置、荷载、地质参数、施工技术及经济性的因素综合考虑。嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；对于潜入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于0.4d且不小于0.5m；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d且不应小于0.2m。
另外，桩身混凝土强度等级不得小于C25（水下灌注应≥C30），桩身配筋率宜大于0.8%，桩身宜通长配筋[2]。
2 大直径嵌岩钻孔灌注桩质量控制措施
本文主要就机械钻孔灌注桩方面来说明大直径嵌岩灌注桩施工的质量控制方法。钻孔灌注桩成桩工艺中主要有钻孔、下笼、灌注三个过程，其质量控制措施分别如下：
2.1钻孔过程质量控制
现今嵌岩灌注桩的钻进主要采用冲击钻进，有时上部土层钻进可以采用旋挖、回转钻进工艺。运用冲击钻进成孔主要有六大控制因素：定位、钻进、泥浆、入岩、终孔、清孔。
（1）定位。要严格根据图纸在现场放点，并固定其位置，以免碰撞使其移动位置。护桩做好后开始埋设钻进护筒，护筒应使用钢质并且厚度较大，以防埋入地下放生变形。
（2）钻进。冲击钻进过程中要严格把握垂直度和孔径。垂直度控制一直是工程施工难点，在冲击钻进的过程中应频繁的检测钻孔的垂直度。一般钻进5～10米时测量一次，当测量时自锤头钢丝绳处吊下一个重锤，当钻孔垂直时，测斜仪吊绳与吊锤线是平行的，如果两者有角度则说明钻孔有偏位，需要重新进行钻进。当遇到孤石层情况时，一般采用小冲程应对岩体强度不同及因岩面平整度等原因造成的偏孔等。当有偏位时，要向孔内回填硬性的花岗岩或者钢砂，当孔与高处岩面水平时停止填充。
（3）入岩。嵌岩灌注桩的入岩证明是一项非常重要的控制过程。可通过现场的岩样及钻进情况和钻进记录分析来确定如何入岩。判断入岩的方法主要是吊放钻头的钢丝绳在锤击时抖动剧烈，且左右无规则摆动，钻头冲程小，提起钻头时，钻头边缘钻齿磨损成圆弧型，站在空口附近有明显的震动感。
（4）终孔。一次终孔时泥浆比重不能太小。可采用下放探孔器进行检验，要确保探孔器要下入孔内，并上下反复活动。待终孔完成之后，便开始进行二次清孔的工作[3]。
（5）清孔。清孔时不应过早地稀释泥浆，而应加快泥浆的循环，待测定泥浆指标接近规范指标时，才可稀释。如果导管下放的时间较长时，应同时进行泥浆循环，来确保泥浆的悬浮性。
2.2下放钢筋笼
（1）保护层垫块个数的确定。按照要求每平米灌注桩的保护层个数不应少于4个，并且呈梅花型布置。在钢筋笼的底部还要单独伸出两根钢筋，其长度为5-10cm，以此来控制钢筋笼底部的保护层厚度。
（2）声测管的安装。声测管的底部在安装时要超过钢筋笼的长度，以使声测管深入到钻孔底部的岩面。在下放钢筋笼的过程中要下放一节就要在一节声测管中注满水，并保证接头处不渗漏，必要时要用胶带缠住。
2.3灌注过程中的质量控制
在二次清孔完成之后，要立即进行灌注，如果时间过长就容易导致塌孔危险和沉渣累积等现象。钻孔灌注桩普遍采用水下灌注工艺，水下灌注混凝土要求有较好的流动性，和易性。水其主要控制要点有：首盘量、连续性、导管埋深、灌注高度。
（1）首盘量。当在水下灌注混凝土时要使用密封导管，要密封导管连接处使用橡胶圈。初次灌注需要做水密实验，应在水压不小于孔内水深的1.3倍情况下进行水密实验，水压也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大压力的1.3倍[4]。
（2）灌注连续性控制。导管下放的深度有严格的要求，距离孔底不能太近也不能太远，如果距离孔底太近会使钢筋笼上浮，太远则容易导致首盘量封不住导管，距孔底40cm左右即可。灌注时一定要保持连续性，间断时间不可以超过混凝土初凝时间，若超过初凝时间，则该桩即可判断为断桩，需要重新开孔。
（3）导管埋深。灌注过程中要随时测量灌注的深度，做好灌注记录，保证导管在混凝土中的埋深在2～6m为宜。同时还要及时将孔内返出的泥浆清理运走，以防止因泥浆淤积时导致桩身夹泥而出现断桩现象。
（4）灌注高度。采用捞样筒捞取混凝土的样本以验证灌注是否达到设计桩顶标高，，若渣样里含有大量的碎石且与混凝土的骨料碎石成分相同则说明已经浇注到设计标高，若渣样里混凝土浆成分居多时则说明混凝土面还没有达到设计标高处。
3 结语
大直径嵌岩桩的设计影响因素较多，其承载力的设计应以桩身混凝土强度、地基对桩所能提供的承载力及桩体总沉降量等三个方面综合考虑，但其桩侧阻力及桩端阻力对的影响作用也不应忽视。另外，施工因素对嵌岩桩的承载力及工程质量影响较大， 有时往往会成为控制嵌岩桩承载力及工程使用性的决定性因素。因此， 应加强对嵌岩桩施工质量的控制， 严格把控各施工环节，规范施工工艺，并使每个环节紧密连接，尤其要注重对成桩清底质量的控制。
参考文献
[1] GB50007-2011，建筑地基基础设计规范[S].
[2] 史佩栋等. 嵌岩桩竖向承载力的研究[ J].岩土工程学报，2011（16）.
[3] JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S]
[4] 刘松玉. 大直径泥质软岩嵌岩灌注桩的荷载传递性状[J].岩土工程学报，2012，（20）.