浅谈我国公路软土地区承载性状试验分析与理论研究

浅谈我国公路软土地区承载性状试验分析与理论研究
摘要：解决桩基承载力问题，人们在生产实践中设计出了许多异型桩，如结节桩、扩径桩、扩底桩及变截面桩等，这些改良的桩型在工程建设中发挥了很大的
作用。

挤扩支盘桩是一种异型桩，是在原有等截面钻孔灌注桩的基础上，在桩身
适当部位通过专用挤扩设备形成“分支”或“承力盘”，因而称之为“挤扩支盘灌注桩”。

支盘桩是以伸出桩身的承力盘和分支把一部分桩身摩阻力转化为端阻力，从而提高单桩承载力。

由于它具有承载力高、沉降变形小、对周围环境污染少等优点，近些年来，在工程中得到了比较广泛的应用。

作为一种相对较新的桩型，支
盘桩的理论研究远远落后于工程实践。

关键词：挤扩支盘桩，桥梁，静载试验，桩周土
1 前言
目前挤扩支盘桩在公路桥梁工程中的应用少，缺乏大吨位、复杂地质条件下
挤扩支盘桩的荷载试验研究，支盘桩的设计理论仍有待于进一步的发现。

本文以
潮汕环线高速公路项目为依托，开展挤扩支盘桩的静载荷载试验，为其在公路软
土地区的运用做初步的探索。

2 挤扩支盘桩的静荷载试验
2.1 试验场地与试验情况
本次试验位于潮汕环线高速公路（含潮汕联络线），项目区域地质情况复杂，不良地质现象和特殊性岩土主要为饱和砂土液化及软土，液化等级为中等～严重，软基覆盖层深厚，普遍在10~30m左右，覆盖层下主要为粉质黏土和砂卵石层等。

试验选取3处典型地质条件进行，分别为桑田高架桥、关埠2#高架特大桥和兴潮
大道跨线桥，布设6根支盘桩。

试桩前，在试桩位置进行钻孔勘探。

3座桥梁分别布设2根支盘桩，其中桑田高架桥桩长46m，主桩直径在20m
处采用变径处理，上部20米直径1.6m、下部26米变径为直径1.2m，设3盘3
六星支，盘径2.3m；兴潮大道跨线桥桩长46m，主桩直径在20m处采用变径处理，上部20米直径1.8m、下部26米变径为直径1.4m，设3盘3六星支，盘径2.5m；关埠2#高架特大桥桩长37m和34m，主桩直径在20m处采用变径处理，
上部20米直径1.8m、下部26米变径为直径1.4m，设2盘13六星支，盘径
2.5m。

在支、盘位置上下断面布置弦式钢筋计，监测支盘位置断面处桩身内力值，数据采集均由测试系统自动控制完成。

试验时，采用堆载重物慢速维持荷载法，
每级荷载增量为2倍桩顶荷载的十分之一，进行破坏性试验。

表1 试桩位置土层分布情况
2.2 支盘桩荷载与沉降关系曲线
6根试桩测试曲线均呈缓变型，其中桑田高架桥总沉降小，卸载后回弹率高，承载潜力大，极限承载力达到21120kN，是设计桩顶荷载的3.2倍；兴潮大道跨线桥总沉降小，卸载
后回弹率高，承载潜力大，极限承载力达到19000~20900kN，是设计桩顶荷载的2.0~2.2倍；
关埠2#高架特大桥总沉降大，卸载后回弹率小，承载潜力小，极限承载力为14800~16280kN，是设计桩顶荷载的2.0~2.2倍。

通过与原摩擦桩设计桩长对比，兴潮大道跨线桥和桑田高架桥设置支盘桩的承载能力优
势明显。

同时，该两座桥梁原摩擦桩设计桩长达到67m、77m，属于超长桩，其施工质量难
以保证，桩底沉渣难以控制，运用挤扩支盘桩缩短了桩长，有效避免了上述质量问题的发生。

3各支盘端阻力发挥规律
支盘所承担的荷载受支盘数量及桩周土性质的影响。

本次试验结果显示，三座桥址支盘
桩支盘端阻力分担的荷载分别为桑田高架桥57.97%~62.71%、兴潮大道跨线桥50.43%~52.28%、关埠2#高架特大桥33.78%~37.65%。

关埠2#高架特大桥支盘端阻力分担荷载低，一方面是由
于其支盘数量少，另一方面是由于盘位设置的土层全风化黑云母花岗岩承载能力有限所致。

图3为每级荷载下各支盘端阻力变化曲线图。

从图中可得到如下规律：
（1）盘的端阻力发挥幅度远大于支，极限荷载作用下，盘端阻力占总支盘端阻力的
72.49%~77.41。

（2）靠近桩顶的支或盘位移大，支或盘端阻力发挥早，且发挥幅度大。

（1）桑田高架桥（2）兴潮大道跨线桥
图3 每级荷载下各支盘端阻力变化曲线图
4单位面积支盘端阻力
由各级荷载下支盘端阻力的分布及各支、盘在水平面的投影面积，计算出极限荷载条件
下各支、盘位置土层提供的单位面积端阻力。

表2为潮汕环线高速公路典型土层单位面积端
阻力值、标贯击数、施工挤扩压力值对比表。

挤扩压力值是挤扩支盘机对土体挤压时土对弓
臂的反力反映在液压表表值。

从表中可看出，单位面积端阻力与施工挤扩压力值正相关性较高，与土层标贯击数无明显相关性。

因此在设计支盘位置的时候以挤扩压力值作为参考指标
可获得较高的承载力
5 结论
（1）支盘桩承载能力测试曲线呈现缓变型，承载能力高，能达到缩短桩长的目的。

（2）潮汕地区，在适宜的土层设置支盘，支盘端阻力分担的总承载力能达到50%以上。

（3）靠近桩顶的支或盘位移大，支或盘端阻力发挥早，且发挥幅度大；盘的端阻力发挥
幅度远大于支盘端阻力，极限荷载作用下，盘端阻力占总支盘端阻力的72.49%~77.41。

参考文献:
[1] 王燕，曾宇.挤扩支盘桩在公路桥梁中的应用[J].公路，2012，7:77-82
[2] 桥梁挤扩支盘桩 JT/T 855-2013[S].北京：人民交通出版社，2013。