馮 燕，劉漢章，王天佐

（湖南電子科技職業(yè)學院建筑工程與教育藝術學院，湖南 長沙 410000）

擠擴支盤樁是指帶有支或者盤結構且與周圍被擠密的土體共同作用的混凝土灌注樁，擠擴支盤樁的樁徑以及設置分支承力盤的數(shù)量及大小可按設計需要確定，在2019年發(fā)布的《公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范》中增加了擠擴支盤樁的內容。擠擴支盤樁由于充分發(fā)揮了樁土共同的作用[1]，在一定程度上提高了樁的側阻力，通過加大樁在土體中的支承面積①，可以有效提高單端承載力和樁身穩(wěn)定性，作用機理類似于地基處理中的樹根樁，其設置分支及承力盤可以提高樁基的承載力②，又由于經(jīng)過機械靜壓擠密土體[2]，可以明顯改善土體的結構，并加固了地基，還可部分消除濕陷，從而提高了地基承載力從而使相應的樁基沉降減小[3]，同時還可以大量減少工程量，縮短工期，降低工程造價[4]。

擠擴支盤支護樁因其特殊的支或者盤的結構設計和更加合理的受力機制，與普通鉆孔灌注樁相比可以降低樁的嵌固深度，從成樁過程對樁側土的影響上來講屬于部分擠土灌注樁，因此也屬于灌注樁的一種，但可以克服傳統(tǒng)樁型承載力低、抗拔能力小、穩(wěn)定性差等缺點[5]。通過不同地質條件下擠擴支盤樁與鉆孔灌注樁軸向受壓承載力對比分析研究，更深層次地研究擠擴支盤樁的承載特性，在此基礎上展望擠擴支盤樁的發(fā)展前景，為更好地應用這一節(jié)能型新技術奠定理論基礎。

1 試驗場地與試樁設計

本次試驗結合天津東海岸橋梁樁基工程進行?？睖y后選取兩種地質條件進行試樁，分別為地質1和地質2。其中地質1一般沖刷線位于設計樁端下2.2m處，一般沖刷線下0.9m存在局部沖刷線，經(jīng)測樁端處土的承載力特征值為1032kPa；地質2一般沖刷線位于設計樁端下1.8m處，無局部沖刷線，其樁端處土的承載力特征值為1002.6kPa。經(jīng)簡化分析后的各地質土層分布、樁周極限摩擦力qsik及樁側土層重度γ如下表所示。試樁樁長35m，樁徑0.8m，分別采用普通鉆孔灌注樁和擠擴支盤樁進行試驗，試驗時設2個盤，支盤高度均為1m，直徑為均1.2m，第一個盤中心點設置于樁頂下20m，第二個盤中心點位于樁頂下30m。

表1 樁身土層地質分布表

2 單樁軸向受壓承載力計算值

2.1 鉆孔灌注樁單樁軸向受壓承載力計算

2.2 擠擴支盤樁單樁軸向受壓承載力計算

3 試驗過程

3.1 試樁試驗結果

試樁采用靜載原位測試試驗方案，單樁靜載試驗采用慢速維持荷載法，逐級等量加載，每級荷載達到相對穩(wěn)定后加下一級荷載。在樁身不同部位埋設鋼筋應力計。本次試驗分為4組，共有12根試樁，第1組為地質1處鉆孔灌注樁3根，分別標記為Z1、Z2、Z3，第2組為地質1處擠擴支盤樁3根，標記為Z4、Z5、Z6，第3組為地質2處鉆孔灌注樁3根，標記為Z7、Z8、Z9，第4組為擠擴支盤樁3根，標記為Z10、Z11、Z12，實驗時預先在樁身內部埋設鋼筋應力計，根據(jù)計算值，Z1～Z6加載至9000kN，Z7～Z9加載至14000kN，Z8～Z12加載至13000kN，樁身結構如圖1所示。

圖1 樁身結構圖

通過對4組樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗，得出靜載試驗成果如如表2所示：

表2 不同樁進行單樁豎向抗壓靜載試驗值

3.2 試樁Q～s曲線

根據(jù)上述試驗數(shù)據(jù)繪出各鉆孔灌注樁和擠擴支盤樁的Q～s曲線，如下：

從圖2和圖3可以看到，無論是鉆孔灌注樁還是擠擴支盤樁，其Q～s均為緩變形，隨著試驗荷載的增加，樁頂位移也逐漸增大，當試驗荷載加至最大值時，樁頂位移均未達到40mm，樁基未達到極限承載力。根據(jù)建筑基樁檢測技術規(guī)范（JGJ106-2014），取s為40mm時對應的荷載為樁豎向抗壓極限承載力值，分別進行插值計算，可得地質1鉆孔灌注樁的樁豎向抗壓極限承載力值

圖2 Z1～Z6的Q～s曲線

圖3 Z7～Z12的Q～s曲線

根據(jù)上述計算結果，可知兩種地質條件下各組樁單樁軸向受壓承載力特征值計算值與試驗值誤差值如表3所示：

表3 各組樁單樁軸向受壓承載力特征值計算值與試驗值誤差

4 試驗結果分析

從上述數(shù)據(jù)及Q～s分析可知，首先，無論是鉆孔灌注樁還是擠擴支盤樁，其計算值與實驗值結果及規(guī)律相差不大，誤差均在±6%以內，說明單樁軸向受壓承載力特征值計算準確度較高。其次，根據(jù)地質1和地質2上鉆孔灌注樁和擠擴支盤樁計算值與試驗值分析可知，雖然地質情況不同，擠擴支盤樁均能明顯提高單樁軸向受壓能力。從計算值上看，地質1提高值為62.08%，地質2提高值37.11%；從試驗值上來看，地質1提高值為55.79%，地質2提高值46.38%。最后，地質條件不同，擠擴支盤樁布盤位置不同，對樁身承載能力影響也不同，相比較于地質2，在地質1布置支盤的效果更好，根本原因則是地質1中盤布置在密實粗砂層中，地質2的盤則布置在密實中砂層中，相對于中砂層，粗砂層承載力特征值更大，因此對樁身承載能力提升也更明顯?？偨Y鉆孔灌注樁和擠擴支盤樁的受力性能，可以得出以下結論：

（1）無論是鉆孔灌注樁還是擠擴支盤樁，其計算值與實驗值結果及規(guī)律相差不大，計算值可以在一定程度上反應實際值的大小及變化規(guī)律。

（2）針對本文中出現(xiàn)的兩種地質情況，擠擴支盤樁均能明顯提高單樁軸向受壓能力，其單樁軸向受壓承載力特征值提高幅度約為30%～60%，具體幅值與地質情況及布盤土層等多項因素相關。

（3）地質條件不同，擠擴支盤樁對樁身單樁軸向受壓能力的改善效果也不一樣，在布置擠擴支盤樁的支或盤所在位置時，應盡量布置在土質較好、承載能力較高的土層。

5 實驗結果應用

截至目前，擠擴支盤樁已經(jīng)有了近40年的發(fā)展歷史，其在承載機理、結構構造、設計方法等方面在全國各地得到廣泛認可，但應用卻還不是很廣泛。通過本文研究成果發(fā)現(xiàn)，在不同地質條件下擠擴支盤樁在受力性能上是優(yōu)于普通鉆孔灌注樁的，尤其是可以將其應用在軟土地基處理的新型結構、橋塔群樁基礎、橋塔群樁基礎等普通鉆孔灌注樁承載力不符合要求的地區(qū)，在現(xiàn)有技術成果的基礎上，在工程中更應該充分發(fā)揮支盤樁的優(yōu)勢，這也有利于形成完善的擠擴支盤樁技術體系，進一步拓展其應用領域。而隨著“一帶一路”“粵港澳大灣區(qū)”“京津冀”“長江經(jīng)濟帶”等國家重大發(fā)展戰(zhàn)略的實施，我國基礎設施建設正在蓬勃發(fā)展，未來擠擴支盤樁的應用前景將更加廣闊，也將帶來巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。

注釋：

①王光凱,白云,劉波,等．擠擴支盤樁承載力及其施工特點研究．中冶建筑研究總院有限公司．2020年工業(yè)建筑學術交流會論文集（下冊）[C]//工業(yè)建筑雜志社,2020：5．

②司小雷,胡煒,胡兵．擠擴支盤樁承載理論、破壞機理及其影響因素分析[A]．中國石油學會石油工程專業(yè)委員會地面工程工作部石油天然氣勘察技術中心站．石油天然氣勘察技術中心站第二十八次技術交流研討會論文集[C]．中國石油學會石油工程專業(yè)委員會地面工程工作部石油天然氣勘察技術中心站：中國建筑學會工程勘察分會,2020：15．