王占奎 梁彥偉 史生軍

1 概述

樁基礎在建筑工程中的應用已有幾千年的歷史。擠擴支盤樁是在原有等截面鉆孔灌注樁的基礎上發(fā)展起來的一種新型樁。它是利用其樁身一個或若干個“分支”或“承力盤”［1］，改變了樁的受力機理，顯著提高了樁的承載能力，如圖1所示。擠擴支盤樁較等截面鉆孔灌注樁造價增加不多，而承載力卻得到大幅度提高，并且它能夠適用于各種孔徑和地質(zhì)條件，因而具有十分可觀的社會效益和經(jīng)濟效益［2］。

目前，擠擴支盤樁在國內(nèi)部分地區(qū)已得到應用和推廣，積累了一些工程資料［2-5］，但這些工程資料大部分局限于建筑領域，應用于橋梁基礎工程的較少。

本文結(jié)合實際工程應用，探討了擠擴支盤樁在橋梁樁基工程中的受力機理和承載變形特性。

2 擠擴支盤樁工程應用

2.1 工程概況

本次試驗結(jié)合實際工程中的擠擴支盤樁進行，試驗場區(qū)地質(zhì)條件及支盤相對位置如圖2所示。

2.2 試驗樁設計參數(shù)

本工程抗壓試驗樁共3根，編號分別為試樁1～試樁3。試驗樁參數(shù)見表1。

表1 試驗樁參數(shù)表

3 單樁靜載抗壓試驗結(jié)果

3.1 單樁豎向抗壓承載力

由于試驗時樁的豎向荷載的反力裝置是通過錨樁提供的，因此最大加載由提供反力的錨樁的樁身強度決定。試樁的單樁豎向靜壓加卸載過程的荷載—位移曲線，即Q—s曲線見圖3。

從圖3荷載變形曲線可以看出，支盤樁的荷載變形曲線較為平緩，支盤樁的承載能力和抗變形能力明顯大于非支盤樁。

1)支盤樁的最大承載力達到了18 600 kN，非支盤樁的最大承載力僅為9 000 kN，支盤樁較非支盤樁的承載能力增加了一倍，說明支盤對提高樁的承載能力作用顯著。

2)支盤樁的最大沉降分別為4.78 mm和5.42 mm，非支盤樁的最大沉降為17.49 mm，是支盤樁的3倍多。

3.2 荷載傳遞機理試驗研究

擠擴支盤樁的荷載傳遞是指樁側(cè)摩阻力、支盤阻力及樁端阻力的發(fā)揮過程［2］。結(jié)合實際工程的現(xiàn)場載荷試驗進行樁身應變測試，進而研究擠擴支盤樁的荷載傳遞機理。

3.2.1 樁身應變測試

通過在樁身的相應位置安裝應變計，測試了樁身在加載過程中的變形情況。

通過應變測試分析得出，試樁1在支盤的位置應變有突變，變形量明顯增大，而試樁2的應變變化比較均勻。

1)試樁1在最上面支盤的位置應變最大，隨著深度的增加，支盤位置的應變逐漸減小，說明擠擴支盤樁的支或盤隨著深度的增加，對樁承載力的貢獻是逐漸降低的，最上端的支盤貢獻最大。

2)隨著樁頂荷載的增加，相應支盤的變形也在逐漸增大。但是，當樁頂荷載較小時，上端支盤的變形增大的比較明顯。隨著樁頂荷載的增加，上端支盤的變形增加趨于平緩，下端的支盤變形增加明顯。

3.2.2 樁側(cè)阻力

試樁的樁側(cè)阻力和樁端阻力如表2所示。

表2 抗壓試驗樁樁側(cè)阻力對比表

在相同的樁頂荷載作用下，從試樁1和試樁2的樁側(cè)和樁端阻力可以看出，試樁1的樁側(cè)阻力承擔了大部分的樁頂荷載，樁端阻力只占了樁頂荷載的10%左右，而試樁2的樁頂荷載由樁側(cè)和樁端共同承擔，樁端阻力占樁頂荷載的44%左右。這說明了擠擴支盤樁的支盤可以明顯提高樁的側(cè)阻力，從而提高樁的極限承載能力。

4 結(jié)論及建議

1)擠擴支盤樁可以充分發(fā)揮土層的承載力，提高樁的極限承載力、減小樁頂沉降量。

2)支盤對提高樁承載力的作用是從上而下的，即當上部支盤的承載作用發(fā)揮到一定程度時，下部支盤的承載能力才能充分發(fā)揮。因此，當上部土層較好時，應在上部設置支盤，以更好地發(fā)揮支盤的作用，提高樁的承載力。

3)擠擴支盤樁的支盤阻力對樁的承載效果影響很大，在設計施工中應注意采取合理的措施，控制支盤的角度，以充分發(fā)揮支盤的側(cè)阻作用。

擠擴支盤樁的受力特性不同于普通的灌注樁，它充分利用土層的承載力，減少了樁基的沉降量，具有較高的承載力，有著良好的工程應用前景和社會效益。

［1］ 史佩棟.樁基工程手冊(樁和樁基礎手冊)［M］.北京:人民交通出版社，2008.

［2］ 錢德玲.擠擴支盤樁的荷載傳遞規(guī)律及FEM模擬研究［J］.巖土工程學報，2002，24(3):371-375.

［3］ 吳永紅.多支盤鉆孔灌注樁基礎沉降計算理論與方法［J］.巖土工程學報，2000，22(5):528-531.

［4］ 巨玉文，梁仁旺.豎向荷載作用下擠擴支盤樁的試驗研究及設計分析［J］.巖土力學，2004，25(2):308-315.

［5］ 崔江余.支盤擠擴混凝土灌注樁受力機理及承載力性狀的試驗研究［D］.北京:北京交通大學碩士學位論文，2001.