挤扩支盘桩与后注浆灌注桩承载试验研究

2022-09-29蓝文浩

西部探矿工程 2022年9期

蓝文浩

（中煤地质集团有限公司, 北京 100040）

挤扩支盘桩全称为“液压挤扩支盘砼灌注桩”,是在常规钻孔灌注桩的基础上,采用专用液压设备对桩长范围内的土层进行多截面扩孔,形成多处锥状扩径空腔,空腔内灌注砼后形成多截面扩孔砼桩[1-4]。扩孔比较适用的地质条件：可塑至硬塑的粘性土；中密至密实的粉土、砂土或卵砾石层；全风化岩、强风化软质岩石。从主要的用途看：支盘桩可作为建筑抗压桩、抗拔桩、复合地基、高承载力抗拔锚杆以及地基加固和增层改造的桩基。适用于重型工业厂房、高层建筑、道路桥梁、码头、高耸构筑物、大型油罐、大型粮仓等对地基承载力要求较高的建筑[5-10]。

目前关于挤扩支盘桩在全国的普遍适用性和原位试验研究还不充分, 普遍推广应用还有待进一步研究, 支盘桩的设计计算至今没有国家规范。鉴于对挤扩支盘桩承载机理的研究不够深入, 致使实际设计时如支盘的位置、直径及支盘数量等难以准确把握, 不同地基土其发挥性状都还不确定[11-15]。本文对挤扩支盘桩和后压浆钻孔灌注桩开展现场静载荷破坏性对比试验, 分析支盘桩在北京通州城市副中心地区的承载力特性, 测定挤扩支盘桩和后注浆灌注桩施工工艺在该地质条件下的适用性, 通过试桩施工过程掌握该地质条件下桩基工序施工参数。

1 现场试验

1.1 工程地质条件

本次试验场地位于拟建北京城市副中心站位于通州新城内, 77公顷规划范围内的总建筑面积控制在151.6×104m2, 59公顷地上建筑面积139×104m2。勘察深度120m, 揭露地层为人工填土层、新近沉积层及一般第四系冲洪积层, 成桩范围内地层情况见表1。

表1 地层情况表

1.2 试桩参数

试验桩型为挤扩支盘桩（ZP2-1）和后注浆钻孔灌注桩(ZJ3-1), 桩身混凝土为C45。支盘桩桩径0.9m, 施工桩长66.2m, 有效桩长43.2m, 设4个盘, 盘径1.9m, 盘高1.1m, 第一设置在⑥层细砂—中砂, 第二盘设置在⑧层砂质粉土—粘质粉土, 第三盘设置在⑨层细砂—中砂, 第四盘设置在○1层细砂—中砂, 设计单桩极限承载力19400kN。后注浆灌注桩桩径1.0m, 施工桩长70.3m有效桩长50m, 采用桩端桩侧联合注浆, 设计单桩极限承载力19600kN。

1.3 加载系统

本次试验采用锚桩法进行测试, 加荷方式为液压千斤顶。试桩平面布置见图1, 试验装置见图2。加载值由静荷载测试分析仪测度, 单桩竖向抗压静载荷试验加载分为14级, 用4个位移传感器测读试点的沉降量。

图1 试桩平面布置图

图2 反力系统

2 结果对比分析

2.1 静载试验对比

将现场静载荷试验结果挤扩支盘桩与后注浆钻孔灌注桩的Q-s曲线绘制成图, 如图3、图4所示。进行对比分析。ZP2-1桩试验加载至24250kN时, 桩顶总沉降量为42.84mm, 已达加载反力装置中锚桩的极限承载力, 终止加载, 依据规范第4.4.2条, 单桩竖向极限承载力取最大荷载值为24250kN。ZJ3-1桩试验加载至24500kN时, 桩顶总沉降量为61.27mm, 已达加载反力装置中锚桩的极限承载力, 终止加载, 依据规范第4.4.2条, 单桩竖向极限承载力取最大值为24500kN。由图3可以看出, 在此次破坏性试验中, 支盘桩在支盘阻力的作用下, 沉降量为后注浆钻孔灌注桩的69.9%, 明显小于后注浆钻孔灌注桩。

图3 试桩ZP2-1Q-s曲线

图4 试桩ZJ3-1Q-s曲线

2.2 施工工程量对比

成孔设备采用TR280DI, 挤扩设备采用HY-720, 1m桩径成孔功效5.13m/h, 0.9m桩径成孔功效6.62m/h。支盘平均用时0.90h/盘。后注浆采用桩端桩侧联合注浆, 桩端1.8t, 桩侧1.4t。综合对比分析, 支扩支盘桩采用较短的桩长, 可以得到更高的承载力, 用时与后注浆钻孔灌注相当（扣除注浆时间）, 而混凝土灌注量能节省达到30.3%, 对整个工程来说具有非常可观的经济效益, 具体指标见表2。