擠擴支盤樁與后注漿灌注樁承載試驗研究

藍文浩

（中煤地質集團有限公司, 北京 100040）

擠擴支盤樁全稱為“液壓擠擴支盤砼灌注樁”,是在常規鉆孔灌注樁的基礎上,采用專用液壓設備對樁長范圍內的土層進行多截面擴孔,形成多處錐狀擴徑空腔,空腔內灌注砼后形成多截面擴孔砼樁[1-4]。擴孔比較適用的地質條件：可塑至硬塑的粘性土；中密至密實的粉土、砂土或卵礫石層；全風化巖、強風化軟質巖石。從主要的用途看：支盤樁可作為建筑抗壓樁、抗拔樁、復合地基、高承載力抗拔錨桿以及地基加固和增層改造的樁基。適用于重型工業廠房、高層建筑、道路橋梁、碼頭、高聳構筑物、大型油罐、大型糧倉等對地基承載力要求較高的建筑[5-10]。

目前關于擠擴支盤樁在全國的普遍適用性和原位試驗研究還不充分, 普遍推廣應用還有待進一步研究, 支盤樁的設計計算至今沒有國家規范。鑒于對擠擴支盤樁承載機理的研究不夠深入, 致使實際設計時如支盤的位置、直徑及支盤數量等難以準確把握, 不同地基土其發揮性狀都還不確定[11-15]。本文對擠擴支盤樁和后壓漿鉆孔灌注樁開展現場靜載荷破壞性對比試驗, 分析支盤樁在北京通州城市副中心地區的承載力特性, 測定擠擴支盤樁和后注漿灌注樁施工工藝在該地質條件下的適用性, 通過試樁施工過程掌握該地質條件下樁基工序施工參數。

1 現場試驗

1.1 工程地質條件

本次試驗場地位于擬建北京城市副中心站位于通州新城內, 77公頃規劃范圍內的總建筑面積控制在151.6×104m2, 59公頃地上建筑面積139×104m2。勘察深度120m, 揭露地層為人工填土層、新近沉積層及一般第四系沖洪積層, 成樁范圍內地層情況見表1。

表1 地層情況表

1.2 試樁參數

試驗樁型為擠擴支盤樁（ZP2-1）和后注漿鉆孔灌注樁(ZJ3-1), 樁身混凝土為C45。支盤樁樁徑0.9m, 施工樁長66.2m, 有效樁長43.2m, 設4個盤, 盤徑1.9m, 盤高1.1m, 第一設置在⑥層細砂—中砂, 第二盤設置在⑧層砂質粉土—粘質粉土, 第三盤設置在⑨層細砂—中砂, 第四盤設置在○1層細砂—中砂, 設計單樁極限承載力19400kN。后注漿灌注樁樁徑1.0m, 施工樁長70.3m有效樁長50m, 采用樁端樁側聯合注漿, 設計單樁極限承載力19600kN。

1.3 加載系統

本次試驗采用錨樁法進行測試, 加荷方式為液壓千斤頂。試樁平面布置見圖1, 試驗裝置見圖2。加載值由靜荷載測試分析儀測度, 單樁豎向抗壓靜載荷試驗加載分為14級, 用4個位移傳感器測讀試點的沉降量。

圖1 試樁平面布置圖

圖2 反力系統

2 結果對比分析

2.1 靜載試驗對比

將現場靜載荷試驗結果擠擴支盤樁與后注漿鉆孔灌注樁的Q-s曲線繪制成圖, 如圖3、圖4所示。進行對比分析。ZP2-1樁試驗加載至24250kN時, 樁頂總沉降量為42.84mm, 已達加載反力裝置中錨樁的極限承載力, 終止加載, 依據規范第4.4.2條, 單樁豎向極限承載力取最大荷載值為24250kN。ZJ3-1樁試驗加載至24500kN時, 樁頂總沉降量為61.27mm, 已達加載反力裝置中錨樁的極限承載力, 終止加載, 依據規范第4.4.2條, 單樁豎向極限承載力取最大值為24500kN。由圖3可以看出, 在此次破壞性試驗中, 支盤樁在支盤阻力的作用下, 沉降量為后注漿鉆孔灌注樁的69.9%, 明顯小于后注漿鉆孔灌注樁。

圖3 試樁ZP2-1Q-s曲線

圖4 試樁ZJ3-1Q-s曲線

2.2 施工工程量對比

成孔設備采用TR280DI, 擠擴設備采用HY-720, 1m樁徑成孔功效5.13m/h, 0.9m樁徑成孔功效6.62m/h。支盤平均用時0.90h/盤。后注漿采用樁端樁側聯合注漿, 樁端1.8t, 樁側1.4t。綜合對比分析, 支擴支盤樁采用較短的樁長, 可以得到更高的承載力, 用時與后注漿鉆孔灌注相當（扣除注漿時間）, 而混凝土灌注量能節省達到30.3%, 對整個工程來說具有非常可觀的經濟效益, 具體指標見表2。

表2 試驗樁參數對比表

3 結論

（1）由靜載試驗得到的Q-s曲線可知, 擠擴支盤樁的承載性能在北京通州地區能夠有很好的發揮, 其極限承載力和抗沉降變形特性優于后注漿鉆孔灌注樁。

（2）擠擴支盤樁設置了支盤, 其受力機理與等截面灌注樁相比有很大的不同, 在樁端與支盤共同作用下, 單樁承載力有較大的提高。

（3）在相同載荷下, 擠擴支盤樁工程量顯著減少, 工期縮短, 有很大的經濟優勢。