[教学]：挤扩支盘桩的工程应用和技术经济分析

阿强１２３

挤扩支盘桩的工程应用和技术经济分析
提要:本文介绍了挤扩支盘桩在某地的工程应用实例，提出了承载原理和设计计算方法，通过静
载试验分析比较，证明与普通灌注桩相比该桩型在性能价格上的优越性，同时提出一些设计建议.
关键词:挤扩支盘桩，静载试验，工程应用，技术经济分析
1挤扩支盘桩简介
近几年发展起来的挤扩支盘桩〔也称钻孔液压变径灌注桩，DX桩等。)以在各硬土
层设置承力盘和分支即增大了桩的水平承载面积的方法提高桩的承载力(见图1)，充分
利用所穿越土层的端承能力，克服了传统硷灌注桩该方面的不足，但它的硷用量增加很少，
通过多项工程实践证明，每立方米硷完成的承载力可以提高50%以上。该新桩型可广泛应
用于中、高层建筑，大型设备，桥梁等的桩基，因此它的应用具有广阔的前景。
1.1挤扩支盘桩的成桩工艺
挤扩支盘桩与直线型桩成孔工艺的主要区别是:前者是在己钻成的直孔内吊入两翼或
三翼液压扩孔机(如专利号为ZL99246620.2的液压扩孔机)，根据桩所穿越土层的性质，
在桩身的不同部位用侧向挤压地基土的方式分出若干分支或承力盘(扩孔机转动一定角度
连续扩孔即可得承力盘)。
挤扩支盘桩的成桩工艺流程一般为:桩定位放线一挖桩坑设钢板护筒一钻机就位一钻
孔至设计深度一钻机移至下一桩位钻孔一将液压扩孔机吊入己钻孔内一按设计位置挤压分
支、承力盘一清孔一下钢筋笼一下套管一灌注fl}-清理桩头。见图2,
1.2挤扩支盘桩的适用土质
挤扩支盘桩适合在粘土、亚粘土、粉土、粉砂等土层采用，不适用淤泥、液化土、中
粗砂、砾石等土层。
2挤扩支盘桩单桩竖向承载力的简化计算
挤扩支盘桩由主桩、承力盘(可以多个)、分支(可以多个)组成，其承载力由主桩
的端阻、侧阻，承力盘的端阻，分支的端阻、侧阻提供。参照《建筑桩基技术规范》JGJ94-94,
在工程设计中可按下式近似计算其竖向抗压承载力标准值:
0)钻孔(2)4扩分支 (3)挤扩成盘(4)下悯筋笼(5)浇注致
钻孔液压变径洛注桩成桩工艺流怪圈
(6)成桩
图1变径桩示愈图
式中:Q..k-单桩承载力标准值(KN); Q}k一单桩总极限侧阻力(KN);
Qpk单桩总极限端阻力(KN); qsik-第i层土的极限侧阻力标准值(Kpa);
端极限端阻力标准值(Kpa); gpik一第i
，二。、w厂大直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数，
表5.2.9-2取值;
层土的极限端阻力标准值(Kpa);
按《建筑桩基技术规范》JGJ94-94
Li一第i层土的厚度(M)，设盘处减去承力盘的高度h; d一主桩的直径(M);
U一承力盘直径〔M); h一承力盘及分支的高度〔M); a. b-一分支的执长和厚度(M);
0。一第1个支、盘底土承载力综合效应系数，包括受挤压后土承载力的提高效应，
多支盘时土压力的重叠效应，支盘的位置效应等，由于目前还缺乏试验资料，
为了方便起见本文计算中取0 , 1.o.
旦，广为第i层土的侧阻综合效应系数，主要考虑由于支盘顶土的松动和支盘底土随
支盘产生变形使得桩侧支盘附近一定范围侧阻力降低，即O .j<1.0.(本文计
算中近似取1.0.)
单桩抗拔极限承载力标准值可按下式计算:
Uk=}'iL' ak (2)
式中:毓=么一Vp'9pk·再，此时qpi、为分支、承力盘顶面土层的极限端阻标准值:
xi一抗拔系数，砂土取0.50粘性土、粉土取。.700
3挤扩支盘桩的工程应用实例及试验研究分析
国内多家基础工程公司己把挤扩支盘桩技术成功地应用于实际工程，取得了很好的经
济效益。为了进一步取得该项新技术的有关资料，某公司在其中几个工程中做了对比试验，
得到了比较满意的结果。

3，1工程实例及试验结果
本文介绍的采用挤扩支盘桩作为桩基并进行静载试验的四项工程分别是:胜利油田某
公司PVP车间(A)、胜利油田人防工程(B)、胜利油田设计院科普楼(C)和东营市新
世纪商贸城(D)，工程所处位置以粉土和粉质粘土为主(工程概况见表一，限于篇幅仅
列出两项)。各工程所采用的桩型如图3所示。
嗽颧樱
(A)某公司PVP工程(B)胜利油田人防工程(C)胜利设计院科普祖工程(D)肠世纪商妞城工穆
图3 四项工程的变径桩桩型
挤扩支盘桩的桩孔均采用泥浆护壁成孔，泥浆密度为1.3妙I13。当钻孔、分支、成
盘完毕后将稀泥浆注入孔内置换浓泥浆至密度为1.1沙fi3以清除孔底浮泥，然后按图2
顺序施工成桩。
我们对B工程作了抗拔承载力试验，其它工程为抗压承载力试验，试验结果和计算值
列于表二。为了进一步掌握支盘桩和直线型桩在承载性能及经济技术指标方面的有关资
料，在A和D工程中还做了直线型灌注桩的对比试验，在D工程试桩过程中，支盘桩由
于桩头被压碎，未能测出实际极限承载力。尽管如此，其单方硷完成的承载力比直线型灌
注桩高出50%，充分反映了变径桩承载性能上的优越性。(限于篇幅试验结果从略)
从试验结果可看出，在上述四项工程中，除了C工程的2号试桩的QUKI r，值略小于
设计值外，其余各试桩均能满足设计要求。
3.2 工程应用中两种桩型的经济指标对比
以上四项工程中均采用了某基础工程公司的挤扩支盘桩专利技术，其中D工程是在已
完成施工图的情况下改变桩型的(原设计为普通灌注桩)，经济效益明显，两种桩型的对
比情况见表三，其中直线型灌注桩按现行《建筑桩基技术规范》计算。
从表中可以看出，四项工程中采用挤扩支盘桩抗压的三项工程，单方硷提供的承载力
比直线型灌注桩至少提高71%，工程造价可降低35%以上:抗拔变径桩的单方硷承载力
比直线型桩提高43%，可节省投资23%，经济效益十分明显。

表一工程概况、土层构成及支盘桩参数
工程
名称
工程
概况
地基土
层分布黔支盘桩分支
盘所在土层
桩数
(很)
桩径
(】们」】】
)
桩长
(m
)
支盘数
胜利油
田东胜
星华公
司PVP
车间
三层框
架结构
建筑面
积
230心
耕植土一}05·】刀}{
% 500 10.7 D益
粉质粘土一}20·27 }}
粉土(中
密)
!3一1 设承力盘一个
淤泥质粘土一}20一‘ }}
粉土一}。.9-1序}}
粉质粘土。.9-1.5 }
粉土(密
实)
1.2-1，， 设端承力盘
粉质粘土与
粉土互层
3J4刀
粉质粘土3J43 }
粉土!】脚4 }
胜利油
田人防
工程
地下人
防工程
建筑面
积
14000
m2
杂琪土1乃一1夕
763 5o 9力D品
粉土}19-30 一}
淤泥}03·05 一}
粘土}15·23 一}
粉质粘土}04毛6 一}
粉士}08一】4 一}
淤泥质粉质
粘土
。卜9一名
粉土(中密
密实)
4.0·12 此层设端承力盘
粉质粘士}03一14
粉质粘土}1.4-6.5 一}
工程
名称
试
桩
号
桩长
(m
)
艘载试验结果}
&Ograve; &Ograve;一计算值抗压或
抗拔承
级力设
计要求
值R
(KN)
极限承载
力试验值
Q以或U‘
(KN)
相应沉降
或上拔盒
(null)
Ql吠洲Y，
或
U以丫。丫‘
(KN)
相应沉降
或上拔t
(妇比m)
极限承
载力QL区
或叭
(KN)
Q记丫，
成
U以Y。
丫:
(KN)
A
l }10夕} 1130 } 312 } 698 一} 64
1124 694 6哎洲】2 10_7 } 1080 } 30.2 } 6， 一} 124
3 }10刀} 10卯} 23刀} 673 一} 5石
C
1 }19刀} 2730 } 40， 1 1685 1} 11.2
2468 15刀15佣巨二19刀2380 40」1469 10乃
3一}19o1} 3120 一} 孔3 1} 1926 }一15，0
D
1l119刀11 2610 1l loj l1 1611 1一3滋
2658 164 1 150 仁1一119刀1} 2570 1 14j l} 1586 }一4涛
3一}19o1} 2520 11 17涛1} !556 }一丘3
B
(抗
拔)
ll19刀11 630 11 5乃1} 353 }一1之
627 352 3胜0 【亘二}9.o 1} 640 1 5名1} 359 }一18
匡9.0 640 52 } 3，9 }一16
4l1，刀1} 620 1 4J I1 34吕1一.4

注:抗压计算时取丫,}=1.62:抗拔计算时取丫0=1.1.:‘司.62.
4 结论与建议
(1)挤扩支盘桩通过液压扩径，支盘周围的土体被挤密加固，灌注硅后使支盘与土
体紧密结合，提高了桩土共同工作的性能，克服了一般扩底桩扩底效果不佳、不易规则成
型和桩长受限的缺点:(2)盘径D一般可为桩径d的1.5倍左右，变径支盘的形成大大增
力口
表三挤扩支盘桩与直线型桩在工程应用中的技术经济对比
工
程
名
称
桩型
桩It;根mm (m支盘数
设计
要求
的R
(KN
)
舒或试验
QVd丫，
或
U,7丫.丫。
(KN)
单桩
硅用
t
(m3
)
单方硅
完成承
毅力
(KN!
m3)
单方
睦承
吸力
之比
胜
定
硕
羞桩造
m
气‘
降
低
适
价
%
A
}支盘桩96 5o 10.7 2一1200 600 679 306 196 }1.94 卯日29.32
， 裴o m1t1R 96 60〕20.4 自X 5.叫101 1 907 51.72
B
1支盘桩763 500 9.0 卜D1200 1 310 1 355 12-27 1} 137 !从9兜172.85
23 裴9! xf3:t}763 5o 叮6 310 3.25 95 1 卯7 之24.91
C
支盘桩}199 }5001 19 }4-D1200一!1500 I} 1693 553 1}271 }2叮998 109.83
46 裴W sites 199 3加2 1500 11.35 1刃I 9D7 204.85
D
支盘桩464 S00 l9
2-D1200
一个十
早分支
了端承面积，使直线型摩擦桩变成多支点的摩擦端承桩;(3)挤扩支盘桩为渐进压缩型桩，
可以根据需要在承载力较高的土层挤扩分支盘，充分利用土的承载力，从而达到缩短桩长、
减小桩径、节约投资的目的，从本文的试验比较可以看出经济效益十分显著:(4)该桩的
施工工艺简单，施工速度快，机械化程度高，且无振动和噪音，对周围环境和相邻建筑物
影响小;(5)对于支盘桩承载力计算目前基本上是套用《建筑桩基技术规范》的公式，即
把支盘桩的所有端阻和侧阻叠加起来考虑。虽然基本上能满足工程设计的要求，但从本文
的试验结果和理论分析来看，这种计算结果与按现行规范计算的普通灌注桩相比是偏高
的，其可靠度上存在差异，因此计算结果必须通过静载试验检验;(6)由于挤扩支盘桩是
近几年发展起来的新桩型，对其承载机理及影响因素的研究还不够，各种资料比较少，目
前还没有统一的设计规程，对其推广有较大阻力，这方面还有待进一步的工作。
参考文献