張德華，齊萬鵬，賀德新，賀建東，孫君平，郭桂霞

(1．北京交通大學土木建筑工程學院，北京 100044;2．北京中闊地基基礎技術有限公司，北京 100097)

1 前言

DX樁是一種新型的樁基技術，它是在普通直孔灌注樁的技術基礎上，利用專門擠擴設備按照承載力要求和地層土質條件，在樁身不同部位三岔分布或三岔分布的擴大腔或上下對稱近似雙圓錐盤狀的擴大頭腔并且清孔，然后放入鋼筋籠，澆筑混凝土，形成樁身、分岔、承力盤共同承載的混凝土灌注樁。DX樁與直孔樁相比具有承載力高，沉降小的優(yōu)點［1，2］，如果在橋梁工程中推廣使用并充分利用DX樁的這些優(yōu)點，在設計過程中就能夠減小樁身截面和長度，可以有效的降低工程造價，節(jié)約材料，帶來可觀的經(jīng)濟效益［3～5］。

2 工程概述

2．1 工程概況

該橋梁工程位于北京市朝陽區(qū)，該橋梁下部結構擬采用鉆孔灌注樁，樁徑分1．5 m和1．2 m兩種，預估單樁豎向承載力特征值Quk=8500 kN。根據(jù)區(qū)域地質資料及現(xiàn)場鉆探、原位測試及室內土工試驗成果，工區(qū)各層土主要特征如表1所示。

2．2 試樁方法、試樁區(qū)布置及試樁參數(shù)

試樁布置圖如圖1所示。由于現(xiàn)場有合適的錨樁供選擇，因此本次試樁采用錨樁反力架組裝成壓重平臺;該方法不僅可以節(jié)約成本，還可以節(jié)約時間，同時比采用壓重平臺反力裝置要安全得多［6］。加荷方式為液壓千斤頂(高壓油泵);加載值由靜荷載測試分析儀測讀;用4個位移傳感器測讀試點的沉降量;試驗加載分為十級。豎向抗壓試驗采用慢速維持荷載法，按照《建筑基樁檢測技術規(guī)范》(JGJ106 －2003)［7，8］:每級荷載加載后，第一小時內按第5、15、30、45、60 min 各測讀一次，以后每隔30 min讀一次，當沉降速率達到相對穩(wěn)定標準時，進行下一級加載?！督ㄖ鶚稒z測技術規(guī)范》(JGJ106－2003)規(guī)定，每一小時沉降量不超過0．1 mm，且連續(xù)出現(xiàn)兩次(由1．5 h三次30 min測讀值計算)則在該級荷載下試樁的沉降速率達到相對穩(wěn)定標準。本次試驗共設11根樁，其中3根試樁，8根錨樁。其中有一根試樁為直孔樁，其余均為DX樁，試樁的參數(shù)如表2所示。

表1 土層主要參數(shù)Table 1 Parameters of soils

圖1 試樁布置圖Fig．1 Layout of test piles

表2 試樁參數(shù)Table 2 Parameters of test piles

3 試驗數(shù)據(jù)分析

3．1 單樁承載力

試驗結果表明，ZK樁的單樁豎向抗壓承載力試驗值為19200 kN，DX－1、DX－2單樁豎向抗壓承載力試驗值分別為21600、24000 kN。試樁的Q－s曲線和單樁豎向抗壓承載力及其對應的沉降量分別如圖2和表3所示。

表3 單樁抗壓承載力及所對應的沉降Table 3 The ultimate bearing capacity and the corresponeding settlement of each pile

圖2 三根試樁的Q－s曲線Fig．2 Q －s curves of three piles

由表3可看出，DX樁的單樁豎向承載力明顯高于直孔樁。在試驗中，直孔樁的單樁豎向承載力為19200 kN，而兩根DX樁的單樁承載力分別為21600、24000 kN。分別比直孔樁高11%和25%，但是，DX－1樁和DX－2樁的樁徑分別為1．3 m和1．2 m，比直孔樁小13．3%和20%。這是由于DX樁在荷載傳遞上與直孔樁有較大的差異，直孔樁的承載力由樁端的端阻力和樁身的摩阻力組成，而DX樁的承載力除了上述兩項外還包括承力盤的盤阻。DX擠擴灌注樁根據(jù)土層分布特性，在承載力較高的土層中設置承力盤，通過設置多個承力盤可以獲得較高的盤端阻力。同時，擠擴設備在對土體進行擠擴時，對承力盤周圍的土體會有擠密作用，從而改善土的物理力學性質，提高土的強度，進一步提高樁的承載力。通過分析在承力盤上下位置軸力的差值，可以大致估算每個承力盤在本級荷載時提供的端承力，如表4所示。

圖3 DX－2軸力沿樁身分布圖Fig．3 Axial forces of DX －2

圖4 DX－2上下盤盤阻Fig．4 Bell resistances of DX －2

表4 各級荷載下個盤阻及盤阻占荷載比例Table 4 Bell resistances and the ratio of bell resistance to total load under each load level

3．2 盤阻發(fā)展情況及最終沉降

在試驗中DX－2樁的承力盤上盤位于細砂層，下盤位于粉質黏土層，由圖4可以看出在荷載逐級加載的過程中，DX－2樁的上下兩個承力盤的盤阻都開始增加，其中下盤的盤阻上升較快，當加到第五級荷載以后，上盤盤阻變化不大，但是下盤盤阻上升迅速，一直到第九級荷載，上盤盤阻都保持迅速上升的趨勢。總盤阻占總荷載的比例也呈現(xiàn)上升趨勢，從第一級荷載時的30．56%增加到第九級荷載時的46．28%。這是由于DX樁承力盤是擠擴設備通過對土體擠壓形成的，樁身混凝土澆筑完成后，被擠壓后的土體在回彈的過程中會使樁身和周圍土體緊密結合，在上部受荷載作用時，二者能夠共同作用。DX樁在受到荷載作用后，承力盤可以分擔很大一部分荷載，承力盤提供的端阻力大小及占總荷載比例與荷載大小、盤徑、承力盤所在土層的壓縮模量、強度等物理力學性質指標有關。ZK樁在荷載為19200 kN時累計沉降量為29．91 mm，DX－2樁在同樣的荷載下累計沉降量為17．93 mm，在24000 kN的荷載作用下累計沉降為26．16 mm。DX樁受到荷載作用后，承力盤會將很大一部分荷載傳遞到承力盤所在的土層上，增大了樁的有效截面面積，同時減小了傳遞到樁端的荷載，從而降低了樁的沉降量。

4 結語

DX擠擴灌注樁是在鉆孔灌注樁的基礎上發(fā)展起來的一種新型樁。DX樁在施工時，只是比直孔灌注樁多了一道擠擴工序，但是利用多層端阻可以顯著提高樁的承載力，降低沉降量，在樁徑分別比直孔樁小13．3%和20%的情況下，DX樁的單樁豎向承載力分別比直孔樁高11．1%和20%，在荷載為19200 kN時，DX－1和DX－2樁的沉降量比直孔樁小47%和40%。在均達到承載力要求的條件下，直孔樁和DX樁的混凝土用量分別是61．9 m3和44．3 m3，DX樁比直孔樁節(jié)約混凝土39．7%。用DX樁單樁豎向承載力大、沉降量小的特點在設計時可以減小樁徑，縮短樁長。在公路橋梁工程中推廣使用DX樁，可以提高施工效率，減少混凝土，鋼筋等材料用量，降低工程造價，具有顯著的技術、經(jīng)濟、環(huán)境效益。

［1］沈保漢，蘭 嵐，王 衍，等．河南HMQ電廠兩節(jié)DX擠擴灌注樁的試驗研究［J］．工業(yè)建筑，2009，39(2):43－44．

［2］沈保漢，王 衍，劉振亮，等．某DX擠擴灌注樁工程荷載傳遞機理實驗研究［J］．2011，41(2):106－112．

［3］張德華，王夢?。瓺X擠擴灌注樁技術在鐵路橋梁中的應用［J］．中國工程科學，2009，11(7):92－95．

［4］金鳳溫．高速公路某特大橋DX擠擴樁應用研究［J］．交通世界，2010，9(5月上):196 －198．

［5］金鳳溫．多節(jié)三岔(DX)擠擴灌注樁橋梁的應用技術［J］．黑龍江交通科技，2010(11):81－83．

［6］劉金波．建筑樁基技術規(guī)范理解與應用［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2008．

［7］周東泉．樁基檢測技術［M］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2010．

［8］中國建筑科學研究院，中國建筑工業(yè)出版社．JGJ106－2003建筑基樁檢測技術規(guī)范［S］．北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003．