[发明专利]礁灰岩地质清水钻成孔混凝土灌注桩竖向承载力计算方法

说明书

本发明公开了一种礁灰岩地质清水钻成孔混凝土灌注桩竖向承载力计算方法，其考虑了桩身混凝土灌注过程中，混凝土浆体渗入并充实周围礁灰岩孔隙后，对桩侧承载力和桩端承载力的提高作用。包括以下步骤：根据桩侧礁灰岩孔隙率，确定桩身与孔壁礁灰岩之间的界面摩擦力；根据桩侧礁灰岩孔隙率、桩身抗压强度，确定混凝土微柱体的抗剪承载力；根据桩端礁灰岩的孔隙率及浆体与礁灰岩的弹性模量比，确定桩端承载力；最后通过上述三者之和确定单桩竖向承载力。本发明为礁灰岩地质清水钻成孔混凝土灌注桩竖向承载力计算提供理论依据，能够解决在礁灰岩地质条件下采用现有的钻孔桩设计，会导致建设规模加大、成本增加、工期延长等问题。

技术领域

本发明涉及桩基竖向承载力计算技术领域，具体涉及礁灰岩地质清水钻成孔混凝土灌注桩竖向承载力计算方法。

背景技术

礁灰岩地质作为海洋环境下一种常见的地质条件，具有孔隙率高、结构性强、渗透性好等特殊的物理性质。而海洋工程的建设避免不了需要在礁灰岩地质中设置基础。钻孔桩作为海洋工程中一种最常用的基础形式，其在礁灰岩地质中承载力计算方法现有的规范并未提供。考虑到钻孔桩混凝土灌注时，混凝土浆体将渗透至钻孔孔壁及孔底礁灰岩的孔隙之中，并将其充实。形成混凝土微柱体，使得桩身混凝土与周围礁灰岩胶结为一体，桩基的竖向承载力得到大幅提高。而现有规范桩基承载力计算公式中没有考虑这一特定情况。

对于礁灰岩地质条件，若采用现有规范进行钻孔桩设计，其竖向承载力的富裕度较高，势必会增加海洋工程的基础规模。不仅导致建设成本的增加，还延长了施工周期，这对在恶劣的海洋环境中的安全作业来说是较为不利的。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种礁灰岩地质清水钻成孔混凝土灌注桩竖向承载力计算方法。能够解决在礁灰岩地质条件下采用现有技术规范进行钻孔桩设计，会导致建设规模加大、建设成本增加、工期延长等问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种礁灰岩地质清水钻成孔混凝土灌注桩竖向承载力计算方法，包括以下步骤：

根据桩侧各岩层礁灰岩的孔隙率η_i、桩侧各岩层礁灰岩饱和单轴抗压强度f_rki，确定桩身混凝土与孔壁礁灰岩之间的界面摩擦力R_f。

根据桩侧各岩层礁灰岩孔隙率η_i、桩身混凝土浆体抗压强度f_c，确定礁灰岩孔隙内混凝土微柱体的抗剪承载力R_v。

根据桩端礁灰岩的孔隙率η₀、桩底饱和单轴抗压强度f_rk0及混凝土浆体与礁灰岩的弹性模量比确定桩端承载力R_r。

根据R_f、R_v和R_r，确定单桩的竖向承载力[R_a]。

在上述技术方案的基础上，根据公式[R_a]=R_r+R_f+R_v确定单桩的竖向承载力[R_a]。

在上述技术方案的基础上，根据公式计算桩身混凝土与孔壁礁灰岩之间的界面摩擦力R_f。

其中：u为桩身周长，c_2i为各岩层中桩侧摩擦力发挥系数，h_i为各岩层的厚度，η_i为桩侧各岩层礁灰岩的孔隙率，f_rki为桩侧各岩层礁灰岩饱和单轴抗压强度，n为岩层的层数。

在上述技术方案的基础上，根据公式计算礁灰岩孔隙内混凝土微柱体的抗剪承载力R_v。