卢勇斌 邓秋梅
广西龙鑫工程质量检测有限公司 545005
摘 要：本文在缺少挤扩支盘桩现场试验资料的情况下，对冷拔黄土地基承载力及工作荷载下的沉降进行了分析。该种桩型在河南省洛阳市某工程现场进行了现场试验。为确定湿陷性黄土中挤扩支盘桩的承载力，进行了三次现场加载试验，所有试验均失败。文中对试验结果进行了介绍与分析，并着重介绍了桩的极限承载力及工作荷载下的沉降。
关键词：建筑桩基 复合地基 静载荷自动检测
引言
桩身抗轴向载荷的能力是由桩顶承受的正的轴向阻力和端阻力。横直桩只利用竖向表皮电阻率，而扩底桩只利用底土提供的端侧阻力。为提高单桩承载力，很多学者尝试了很多方法。例如增加桩长、增大桩径、改变桩型、扩大桩面等。但是这些方法会增加施工难度，并可能限制承载能力的提高。支盘桩是在桩身分布的基础上，沿桩身有多个扩大段的桩。扩孔不仅扩大了桩面，还充分利用了支盘桩下不同土层的端承力。 中国自90年代开始出现挤扩支盘桩。从那时起，许多研究人员对其荷载传递机理进行了研究。支盘桩是一种理想的支盘桩基础形式，具有较好的抗拔力和抗压承载能力 。当使用液压挤土工具挤土时，桩周土被同时压紧。桩基础完成后，混凝土与土体紧密结合，桩侧阻力增大，桩的承载力相应提高。在此基础上进行了大量的模型试验和大量的理论研究。研究表明，等径、等长的直桩相比，单桩承载力有所提高。目前，挤扩支盘桩已在十多个省市的一百多个工程中得到广泛应用，取得了满意的效果，目前每立方米体积混凝土承载能力提高50%左右 。中国境内分布着大量的黄土。对于此类地基，桩基础占全部地基的20%~30%，而对挤扩支盘桩应用于湿陷性黄土地基的研究报道不多，因此，对挤扩支盘桩在湿陷性黄土地基中的应用研究很少。
一．建筑桩基与复合地基静载荷自动检测概述
施工前进行了现场静态勘探试验，钻孔深度内未遇到地下水。支盘桩施工中，支盘桩的正确尺寸及支盘桩位置是十分重要的，应保证支盘桩的基础扩展到正确的直径。为施工挤扩支盘桩，首先在设计深度24 m处钻一直孔，再在设计深度处插入一根液压挤扩工具，将挤扩支盘桩的支盘位置。首次挤压板沿桩身向下，直径1400 mm，深度22.5 m。再将挤压工具沿孔径增大到20 m，压出顶部直径为1400 mm的板材。最终工具升至11.5米，挤压直径1200 mm的分枝。将应力计加固的笼子放入浇筑混凝土之前的孔中。钢条要小心放低，以免碰到侧面，然后再快速浇筑混凝土，桩就完成了。对锚桩，应先放入钢筋笼钻孔完毕。再用管子将混凝土浇入桩顶。全部桩基均在良好的基础上进行。
二．建筑桩基静载荷测试实验设计
2.1 单桩荷载试验
由于湿陷性自重土体沉降严重，会造成桩基失稳。通过水浸试验消除了黄土的湿陷性。先在水深23 m处钻4个直径200 mm的浸没孔，用粗砂灌入。接着又挖出了直径2.6米、深1.7米的水池，在底部铺上10厘米深的砂砾。最终，把水注入水池，使水位保持在30厘米。每桩的沉降期不少于7天，每个桩可注入252立方米的水。浸渍后进行低应变测试。实验结果表明，试桩和锚杆桩是一体化的，没有任何缺陷。按照设计顺序，对三根桩进行静载试验。静载测试仪包括载荷测试仪、数据采集器、数据存储器和数据输出器。测试时，桩的位移通过两个位移传感器连接在一个独立的参考框架上进行测量。
在实验环节共进行了三次测试。用3个50 mm的千分表测出各桩的垂直位移。为试验目的，桩1、2、3分别以300 kN、400 kN等增量加载。每次载荷增量不少于15分钟，直到全部位移停止为止。
其施工工艺符合桩基技术规范。当每次增量时，取仪器桩的千分表和读数。此资料库中的三组档案均已进行失效测试。当设计桩基的承载力为2。当设计承载力为1300 kN时，桩顶附加荷载必须大于2600 kn。可见，桩的极限承载力分别为3600 kN、3200 kN、3200 kN和3200 kN，桩1、2、3的低承载力分别为1800 kN、1600 kN和1600 kN。其实际承载能力为设计极限承载力的2.77倍、2.46倍、2.46倍。在工作荷载作用下，桩基础安全度大于2。当工作荷载作用下，桩顶脆化分别为3.09 mm、2.84 mm、3.09 mm。
根据《建筑桩基技术规范》的要求，确定桩的极限承载力为3600kn、3200kn、3200kn。轴承承载力由表面阻力和端面阻力组成，端面阻力分别占总载荷的79.1% 、75.7% 和75.1% 。三根桩的抗滑承载力均小于总荷载的25% 。分支承受的荷载远远大于直线部分和桩趾。因此，超静定承载力比直桩承载力高。
三．静载荷试验结果分析
3.1 单桩荷载与沉降研究
测试过程受桩顶沉降控制，当桩顶位移超过40 mm或在Q-s曲线上出现拐点时，应停止桩顶沉降试验，以确定极限承载力。桩身位移随荷载的增加而增加，桩身位移也随之增加。在沉降量小于5 mm时，各桩的沉降曲线基本呈线性关系。沉降量大于5毫米时呈非线性曲线。
3.2桩身轴向荷载传递
在本文的实验中，通过每一水平应力读数乘以变换后的面积来获得载荷。计算结果表明，桩顶荷载由于板和支盘的存在，桩顶荷载迅速下降。转至第五部分的荷载分别为第一荷载的5.1%、3.8%和3.0%；随顶负荷的增加，向第5部分转移的负荷迅速增加。试验结果表明，第五部分桩基分担荷载分别为20.9%、24.3%和24.9%。随桩荷载增加，第5部分荷载传递量显著增加。其中3根桩分别承担32.9%、36.2%、33.1%的荷载。
三根桩端阻力在工作荷载作用下分别占桩端阻力的56%、52%、42%。结果表明，该比例在极限荷载作用下分别上升为71%、70%、70%。高应变试验结果表明，桩端荷载分别为148 kN、152 kN、156 kN，桩端荷载分别占桩端荷载的4.1%、4.8%、4.9%。在此基础上，支盘和两块钢板分别承担66.9%,65.2%,65.1%，而外壁阻力只分担了桩端荷载的30%左右。当考虑桩侧阻力分担荷载时，将支盘桩视为摩擦桩；若考虑支盘、桩端承载力分担，可将桩视为摩擦端桩。
荷载测试结果表明，桩基达到极限承载力时，地基的荷载分担率分别为顶板的56.0%、70.9%、66.8%。即顶板要比底板承受更多的负荷。两板处于相似土层中，在极限承载力作用下，承载力应相近。结果表明，即使在极限荷载作用下，底板的承载力仍不能发挥作用。所以，为了更好地发挥地基承载力，节省更多的施工费用，在今后的设计中，应将楼板，特别是楼板，置于较高承载力的土层中，且顶板比底板大。
3.3
四．结束语
结果表明：(1)本项试验是挤扩支盘桩在湿陷性黄土中的应用实例。当桩身沉降较小时，在工作荷载作用下桩身安全时，三种桩的安全系数分别为2.77,2.46,2.46。(2)通过现场试验，揭示了挤扩支盘桩性状的重要信息。静载荷试验中不存在负摩阻力，可能是由于支盘周围土体被挤压，采用浸水处理可以消除黄土的湿陷性。(3)挤扩支盘桩的单桩承载力是由端部阻力构成的，其总阻力先减小后增加，最后达到相对稳定状态。支撑板承担了大部分荷载，桩端荷载的传递很小。
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