复杂软岩地质桩基础承载特性研究撰写时间：202X年XX月XX日李希迪摘要：软岩地质在桥梁桩基础工程中广泛存在，其具有岩性复杂、夹层风化、承载能力差异大等特征，而现行规范中未明确复杂软岩地质中的桩基承载能力计算方法。本文按以经验参数法计算单桩竖向极限承载力的思路，结合工程实例对复杂软岩地质桩基承载特性进行探究，并针对不同地质情况给出了相应桩基设计原则，对同类地质的桥梁桩基设计、施工具有指导意义。关键词：软岩;桩基础;承载特性;软弱夹层中图分类号：TB文献标识码：Adoi：10.19311/j.cnki.16723198.2021.25.0780引言随着桥梁结构跨度的增大，往往下部结构承担的荷载较高，其基础形式一般以中、微风化岩层作为持力层的嵌岩桩基础方案。桩基础通过桩的侧面和端部接触将荷载传递给桩周土体或深层岩层，因桩基具有很大的侧向和竖向刚度，其承载性状一般由桩周土（岩）体决定。对于某些特定复杂软岩地质，可能出现岩层埋深较大、软弱夹层交替出现、岩石裂隙极发育、岩石饱和单轴抗压强度较低等现象。若要满足嵌岩桩基岩以下连续岩层厚度不小于3D和基岩单轴抗压极限强度的规范、设计要求，且考虑到软弱夹层、发育裂隙会削弱持力层端阻力的发挥，往往要大幅增加桩基长度或扩大桩基直径以获得足够的承载力。综合施工工期、经济效益、结构安全等因素，必须对复杂软岩地质桩基础承载特性展开探究，从设计方面提出桩基础安全合理的解决方案。1软岩的力学特征软岩一般是由固体相、液体相、气体相组成的多相体，固体相是由大小不等、性状不同的矿物颗粒以不同的排列方式组合构成软岩的主要成分;在颗粒之间的空隙中存在液相的水溶液和气体，三相相互作用的形态决定了软岩的力学性质。软岩往往成岩时间短、成岩作用差、岩性变化大，其最大力学特征具有较强的遇水软化性、膨胀性，同时具有脱水脆性破坏的特征。在荷载作用下表现出承载力低、变形大等工程特性，已有硬质岩石相关工程的设计规范不能直接应用于软岩工程中。软岩岩芯易受扰动、应力状态变化和试验条件等因素影响，其单轴抗压强度测试结果往往不具备代表性和实时性，不同规格的软岩试样对单轴抗压强度的影响巨大。在勘察设计中必须根据岩芯风化度、完整度、坚硬度、尺寸进行强度折减。以广东省广花平原具有代表性的软岩地层下四三系地层为例，岩性主要以泥岩、粉砂岩、泥质粉砂岩为主，上覆发育沉积层较厚，基岩的埋深较深且风化程度差异较大，裂隙极发育，存在软弱夹层。岩土物理力学性质室内试验结果分析表明，中风化泥质粉砂岩层饱和单轴抗压强度为2.8～7.4MPa，标准值为37MPa;微风化泥质粉砂岩层饱和单轴抗压强度为45～155MPa，标准值为9.0MPa。根据强度值，强、中风化泥质粉砂岩应划为极软岩类。2复杂软岩地质桩基承载特征根据桩基轴向荷载传递理论，桩基极限承载力为土（岩）体的极限抗力或桩体承受的极限荷载，对于软岩地质，极限承载力一般由土（岩）层抗力决定。确定桩基承載能力的手段主要有以下几种：（1）原位测试;（2）室内模型试验;（3）数值分析;（4）经验公式（规范）。其中原位测试是最直接、最权威的检测方法，但受制于成本和现场条件较难实施;室内模型试验和数值分析易受岩样代表性和选取边界条件影响无法精确推断相应参数;规范的经验公式也有适用性不全面等不足之处。《建筑桩基技术规范》（JGJ94-202x）认为单桩竖向极限承载力标准值Quk由总极限侧阻力Qsk、总极限端阻力Qpk两部分组成：或发育裂隙的嵌岩桩，应以夹层的端阻力标准值计算竖向极限承载力，且须根据相关极软岩基荷载试验数据对《规范》的极限端阻力极值进行修正：按15～38kPa的上下限，以插值法计算天然单轴抗压强度2.5～5.0MPa岩基对应的极限端阻力标准值。而对于软岩地质桩基极限侧阻力《规范》中未给出计算推荐值，需通过现场自平衡法载荷试验或根据岩芯模型试验确定。3工程实例分析某桥梁工程为双向六车道高速公路主线桥，设计荷载为公路-I级，上部结构设计为双肢墩大挑臂盖梁，30米标准跨径小箱梁，桥面全宽33米;基础形式为对称布置群桩和“工”字形整体式承台。其桩基直径为1.8m，单桩承载力特征值为215kN，地质资料揭示微、...