对用现行规范指导设计大直径钻孔桩出现承载力不足问题的思考殷万寿,朱海涛(中铁大桥局集团有限公司,武汉430050)摘要:通过揭示现行设计规范中有关钻孔桩承载力计算公式所持理论的不当之处,结合已完成的钻孔桩基础工程中所出现的承载力不足的事例,分析证明用现行基础设计规范指导设计大直径钻孔桩基础是不妥的,不宜继续使用,并进一步提出修改设计规范的建议。关键词:钻孔桩;承载力;桩土作用;规范～15mm;3号、4号桩泥皮厚度4～7mm。而其承载力结果比较:以泥皮厚1～2mm的1号桩承载力为100%计,3号、4号桩的承载力却为62%～68%2号桩则只有15%。由此可见,钻孔桩成孔所用之泥浆,尤其是高比重稠浆,不仅会产生泥皮过厚降低桩周摩阻力的缺点,同时也会造成孔底沉渣过厚的弊端,致使桩底反力也严重降低的问题。于是随之产生了一个要求解决承载力不足的难题。而这时唯一可用的手段只有急需加长桩长这一途径了。但桩孔加长势必又会引出加大泥浆比重稠度的要求来护壁。于是上述恶性循环连锁反应的现象也就愈演愈烈,因而就出现了目前这种超长超深超贵的钻孔桩基础的怪现象,即桩深已达120m,以直径为215m计,每延米造价已达到3万元的纪录。这种不合理的现象能够在桥梁工程界普遍而长期地存在下来的理由,其唯一的原因所在,就是由于指导设计和施工的规范出了问题,而其症结所在,则为规范中用于计算单桩承载力的公式误把桩周土层的极限抗剪强度当成了桩身的摩阻力,又把桩底的土层:U44215+1文献标识码:B:10042954(2006)070035051概述自20世纪60年代起半个世纪中,钻孔桩基础在我国一直受到设计人员的偏爱,往往在未经应有的比选工作情况下,便毫无怀疑地在决策中采用大、小直径的钻孔桩基础方案。例如自1965年至1969年短短4年中,就用钻孔桩基础修建了140座铁路桥梁。在最近兴建的几座长江大桥和跨海大桥中,如天兴洲长江大桥和东海大桥的基础方案比选中,也无不以钻孔桩方案得宠入选。究其原因,除了钻孔桩被误认为可无条件地具有与打入桩一样的优点外,还有一些独特的吸引力或非技术性“优点”。原因之一就是设计者喜欢它在规范中的设计计算方法简单易懂性,不需任何分析研究,只要会查表,套套公式就能算出桩的承载力;其二是施工者因它在规范中的质量标准定得宽松、易行性而乐于采用;其三是它在设计和施工中具有较大的伸缩性和随意性。因而它之所以盛行,只不过是人们的“合规”心理效应的表现而已,显然这是与当今倡导创新的科学发展观的要求是背道而驰的。因此,才使得我国桥梁的钻孔桩基础工程出现了一些令人难以接受的缺点和病害就不是奇怪的事了。例如,在钻孔过程中常发现为护壁防止塌孔,便无限制地加大泥浆稠度,从而造成泥皮过厚,孔底沉渣相应积聚也厚,清孔不易,导致承载力降低、沉降量加大之弊。据报道[1],某桥由于泥皮厚度达10mm多,承载力仅为设计荷载的30%,几乎接近淤泥质土层的程度。2在桩基设计中需掌握的两个基本的岩土力学原理与理论211土与桩的相互作用理论21111根据土的强度来确定钻孔桩的破坏模式桩的破坏模式是拟定设计计算图式的依据,它主要是根据桩周围的土的抗剪强度以及桩与土之间相互作用力的关系而定,所以在讨论这个问题之前,首先要谈一谈Vesic在1967年所提出的关于扩展基础破坏模式的重要论点是有益的。在论述中,把砂中基础的地基破坏模式分成3种情况,如图1所示。Ⅰ区整体剪切破坏、Ⅱ区局部剪切破坏和Ⅲ区刺入剪切破坏。为此,也可把钻孔桩的破坏模式分为4种,如图2所示。(1)当上部为很松软土层,而下部为岩层时,钻孔桩即可将岩面钻平或钻孔使桩支承嵌入岩层中,从而形成一根受压柱的形式。由于岩层下沉量很小,按库伦定律,桩周土层与桩之间的摩阻力便无法发挥出来,收稿日期:20060307作者简介:殷万寿(1920—),男,教授级高级工程师,1945年毕业于国铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2006(7)殷万寿,朱海涛—对用现行规范指导设计大直径钻孔桩出现承载力不足问题的思考·桥梁·表皮摩阻力共同作用的体系与破坏模式。所以对孔底清渣工作尽可能彻底,依此争取桩底土层呈局部剪切破坏模式。对大直径钻孔桩而言,只要有可能发挥端阻力就不要依赖摩阻力为主便草率地去采用超长的纯摩擦桩方案。图2(c)与(d)情况...