支盘桩抗压承载性能试验研究

基金项目：国家科技支撑计划（2008BAG07B01）资助。

作者简介：戴显荣(1971-)，男，教授级高级工程师，研究方向为桥梁工程。

1支盘桩的成桩及承载机理

挤扩支盘桩是根据承载力大小和工程地质条件不同，在桩身的不同部位设置若干承力盘及分支而形成的。挤扩支盘桩成桩的基本方法是：在普通灌注桩的桩孔内，用吊车吊入专用分支器，自上而下，在设计标高位置通过液压泵加压，在孔壁上向外挤压扩展成分支；若在同一标高将分支器旋转一定角度继续加压分支，一般情况下连续压7次以上即可成近似圆锥盘状腔体，灌注混凝土后即形成承力盘体。

由成桩机理可以看出支盘桩首先是分层传递荷载。利用桩周中下部本身土性较好的土层，将桩顶荷载通过支盘传递到这些土层上。由于分层承受荷载，在工作荷载作用下，传至桩端的荷载很小，也进一步保证了桩端土的稳定性；其次是局部挤密效应。利用特制的挤扩器挤扩的结果使得支盘附近土体得到了压密，减少了压缩量，提高了土体内摩擦角和压缩模量。由于支盘周边土体预先受到压密，类似于“预应力”的作用，从而减少土体承载后的压缩沉降量，使桩基的竖向承载得到提高。

2试验概况

本次宁波绕城高速公路东线一期试桩共完成了5根支盘桩静载荷试验，其中自平衡静载荷试验3根，堆载静载试验2根

[6]

。本文取位于沙河互通主线高架桥处的

两根支盘桩K38+841、K38+860及位于云龙互通高架桥

处的支盘桩K3+190进行分析。试桩参数见表1。

表1试桩参数

沙河互通主线高架桥支盘桩K38+860和K38+841以④4亚粘土层为持力层，主桩径为1200mm ，承力盘直径1900mm ，盘高900mm 。支盘1、2设置于④4亚粘土层中，支盘3、4设置于④3亚粘土层中。支盘桩K38+841以④4亚粘土层为持力层，主桩径为1200mm ，承力盘直径1900mm ，盘高900mm 。支盘1、2设置于④4亚粘土层中，支盘3、4设置于④3亚粘土层中。

云龙互通高架桥支盘桩K3+190以⑨1亚粘土为持力层，主桩径为1200mm ，承力盘直径1900mm ，盘高900mm 。支盘1置于⑧2粉砂中，支盘2置于⑦亚粘土中，支盘3置于⑤2亚粘土中。其具体设置如图1所示。

3试验结果

3.1自平衡法测试结果

K38+865、K38+870、K38+841(支盘桩)、K38+860(支盘桩)、K3+200五根桩采用自平衡法测试，加载采用

支盘桩抗压承载性能试验研究

戴显荣1

，叶

涛2，龚维明2，戴国亮

2

（1.浙江省交通规划设计研究院，浙江杭州

310006；2.东南大学土木工程学院，江苏南京210096）

摘

要：文章结合国道主干线宁波绕城高速公路东段工程建设项目，针对特殊地质条件，研究特有区域地质条件

下挤扩支盘桩的承载性能。运用两种静载试桩法（

自平衡法、堆载法）对单桩承载性能进行现场试验，并在挤扩支盘桩的同一场地进行了等截面桩的对比试验。通过对比试验分析支盘桩的承载性能，得出支盘桩的支盘发挥的作用占总承载力的40%左右，支盘桩单方混凝土承载力可以提高30%～40%左右，其研究成果可为今后支盘桩的设计和施工提供科学的设计依据。

关键词：道路工程，极限承接力；自平衡法；堆载法；挤扩支盘桩；对比试验中图分类号：U416.1

文献标识码：B

道路工程

慢速维持荷载法，测试按江苏省地方标准《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999）有关规定执行。篇幅有限，只列出桩K38+865自平衡测试Q-S曲线图，如图2。

图2桩K38+865自平衡测试Q-S曲线

为了便于与传统静压试验结果比较，可将平衡法测得的向上、向下2条Q-S曲线等效转换为受压桩的1条桩顶Q-S等效曲线，如图3和图4所示。等效转换方法采用精确转换法。

根据江苏省地方标准《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB32/T291-1999），综合分析竖向抗压极限承载力Q u由下式计算，即

Q

u

=

Q

u上

-W

γ

+Q

u下

（1）

式中，Q u为竖向抗压极限承载力；Q

u上

为荷载箱上段桩

加载极限值；Q

u下

为荷载箱下段桩加载极限值；W为荷载箱上段桩自重；γ为荷载箱上段侧阻力修正系数，本工程取0.8。计算结果如表2。

图3沙河互通主线高架桥等效转换曲线图

3.2堆载法测试结果

K3+190试桩采用堆载法试验，最大试验荷载为13000kN，在荷载13000kN作用下，桩顶累计最大沉降量为43.21mm，回弹率36.50%；相应的Q～S，S～lgt关系曲线均未出现异常，考虑因桩长超过40.0m

后桩身的

弹性压缩，其单桩竖向抗压极限承载力可取13000kN，荷载13000kN时的桩顶累计最大沉降量为43.21mm。

图4云龙互通高架桥等效转换曲线图

表2自平衡测试结果

4支盘桩承载性能分析

4.1支盘桩极限承载力构成计算分析

根据自平衡测试结果，可以得出支盘桩K38+841和K38+860在每级荷载作用下支盘发挥的承载力，如图5、图6。从图中可以看出支盘所发挥的承载力随着荷载增大逐步提高，其中K38+860一开始发挥增加较快，而后发挥平稳，最后几级荷载时增幅较大。

图5K38+841桩每级荷载下支盘发挥承载力支盘桩K38+841极限承载力为15203kN，通过计算得出桩端阻力为4210kN，占27.7%；桩身侧摩阻力为5026kN，占33.1%；而支盘发挥的承载力为5967kN，占39.2%。支盘桩K38+860极限承载力为16482kN，计算得出桩端阻力为3407kN，占20.7%；桩身侧摩阻力为6312kN，占38.3%；而支盘发挥的承载力为6763kN，占41.0%。

图6K38+860桩每级荷载下支盘发挥承载力由计算分析可以看出支盘桩的支盘在整个桩的极限承载力中发挥了比较重要的成分，充分说明了支盘具有较高的提高承载力的作用。

4.2单方混凝土承载力计算比较

沙河互通主线高架桥如取K38+865和K38+870两根等截面桩的平均值作为等截面桩承载力，即为13639kN，与同桩径的支盘桩K38+841对比进行对比。分别计算支盘桩和等截面桩的单方承载力，支盘桩为246.56kN/m3，等截面桩为172.36kN/m3，单方承载力提高了43%。

云龙互通高架桥段，等截面桩K3+200极限承载力为12907kN，单方承载力为167.52kN/m3，支盘桩K3+ 190极限承载力13000kN，单方承载力为230.02kN/m3，提高了37.3%。

4.3支盘桩和等截面桩比较分析

（1）支盘桩承载力明显呈端承桩特性。

（2）沙河互通主线高架桥段，K38+841单方极限承载力比相同地质条件下等截面桩单方极限承载力高43％，说明支盘发挥了较高的作用。

（3）云龙互通高架桥等截面桩K3+200与支盘桩K3+190对比，等截面桩桩长比支盘桩长20m，但极限承载力和支盘桩相比还稍小，说明支盘桩的支盘发挥了比较高的作用。

（4）从以上可以看出，对于同一工程地质条件，同桩径的等截面桩和支盘桩对比，支盘桩单位桩长的极限承载力比等截面桩要大，而且单方承（下转第69页）

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