挤扩支盘桩在公路桥梁中的应用探讨

张 彦 峰

(山西路桥集团阳蟒高速公路有限责任公司，山西 晋城 048000)



挤扩支盘桩在公路桥梁中的应用探讨

张 彦 峰

(山西路桥集团阳蟒高速公路有限责任公司，山西 晋城 048000)

介绍了挤扩支盘桩的挤压效应，阐述了挤扩支盘桩在公路桥梁中的应用，并针对挤扩支盘桩施工中存在的沉降差异与动荷载效应问题，提出了解决方法，指出挤扩支盘桩具有稳定性高、抗拔性强、节能减排的效果。

挤扩支盘桩，桥梁，沉降差异，动荷载效应

0 引言

中国正处于进一步改革开放时期，经济发展的步伐日渐加快，交通事业逐渐繁荣，公路桥梁工程项目不仅增多，而且对质量控制更为严格。公路桥梁施工中，桩基施工质量至关重要，长期以来都采用断面桩结构，其承载能力决定于桩周与土体结构之间的摩擦系数。由于目前交通量的增加，对公路桥梁的承载力更高，断面桩结构的承载能力已经无法满足要求，而且抗剪力的水平也相对较低。在公路桥梁施工中采用挤扩支盘技术，不仅可以使桩基具有很高的强度，而且裂缝产生的概率也会降低。

1 挤扩支盘桩所具备的特点

挤扩支盘桩结构克服了断面桩结构的不足，承载力会更高一些。从结构设计上来看，就是对基础杆件进行了改变，在上面设置一个支盘结构的混凝土桩，形成了挤扩支盘桩承载结果，使得桩体的更大面积都可以发挥承载力的作用，桩基的摩阻力也有所提高。随着荷载的承载力增加，桩基的稳定性就有所增强。挤扩支盘桩的施工处于桩孔施工阶段，类似于灌注桩的施工。主桩孔包括两个，即螺旋钻孔和回旋钻孔。设置挤扩支盘桩时，需要使用液压挤扩支盘机才能够顺利地展开施工。施工中，桩体受到土体静力的挤压而成为盘腔，之后将钢筋笼放入到主桩孔中，进行混凝土浇筑，由此就使得桩基的承载力有所增强。挤扩支盘桩的应用，使得地基具备更高的强度。由于实现了多点承载承桩的受力结构，使得桩的受力机理得以优化。

1.1 挤扩支盘桩的挤压效应

挤扩支盘桩在施工中，挤扩机是必不可少的机械设备。通过挤扩基桩的桩体，就可以使土体密度更高，坚实度更强。桩体经过压缩之后，其物理性质又会有所提高，土体的压缩量也会相应地减少，土体的承载力得以提高。桩基的结构得以优化，其在使用中的优势就会更为明显[1]。挤扩支盘桩的承载力是分层实现的。当荷载向土层中传递的过程中，就会使桩端所承受的阻力减小，过程中，桩身还会出现变形，且随着承担的阻力的增加，变形的程度就会越大，但是，阻力不可以超过规定的局限，否则就会导致桩基失去稳定性。

1.2 挤扩支盘桩结构的优点

1)挤扩支盘桩的稳定性高。公路桥梁上，挤扩支盘桩的成孔是采用钻机来完成的，在液压的作用下对土体进行挤压，使土体具有更高的密实度，桩身的变形就会加剧。此时，就需要使用支盘对荷载进行传递，由此而使桩的端承面积有所增加。通过挤压使得土体加固，桩基的承载力就会有所提高，侧摩阻力也随之增加，由此使得桩基具有更高的稳定性，桩基的抵抗地震能力也有提高，同时还降低了地基沉降发生的几率。

2)挤扩支盘桩具有节能减排效果。在桩基施工中使用挤扩支盘桩，施工材料可以减少一半，桩端会有更高的支撑力，由此减少了桩基的主梁。使用挤扩支盘桩，排泥量明显降低，避免污染环境。所以，桩基施工不仅节约了资源，而且减少了污染物排放量。

3)挤扩支盘桩具有很强的抗拔性。挤扩支盘桩具有良好的稳定性，所以抗拔性是非常强的。使用挤扩支盘桩结构，可以使桩身具有更高的刚度，而且能够抵抗更高的荷载力。

2 公路桥梁中挤扩支盘桩的应用

在房屋建筑工程施工中，挤扩支盘桩得到了普遍应用，但是公路桥梁施工中使用较少。针对挤扩支盘桩应用于公路桥梁中的使用情况进行研究，是从时代环境和社会发展的角度出发，有助于提高公路桥梁的质量。

2.1 工程概况

本工程为环城高速公路，南段公路的长度为37.5 km，整个的路段中，超过一半以上为高架桥，均为双向车道。其中的一段线路为软土层，除了淤泥之外，还包括亚黏土，厚度为18 m～40 m。亚黏土处于土层的中部，压缩性比较低，为硬塑状态。在土层的下部为粉砂，压缩性也非常低。下伏基岩的主要成分为角砾凝灰岩，具有良好的力学性质[2]。整个的南段桥梁都采用了桩基础。由于本段的软土层厚，土层的持力不足，在施工中就需要将持力层落实到岩层，这就意味着桩基要超过40 m。

2.2 桩基荷载试验对比

1)桩基荷载试验的基本情况。用于荷载试验的桩基为6根，采用了挤扩支盘桩结构，其中，接受静载荷试验的挤扩支盘桩3根，接受堆载静载试验的挤扩支盘桩3根。为了充分了解挤扩支盘桩的承载力以及所能够获得的承载效果，对这6根等截面桩进行了对比试验。

2)施工所在区域的地质情况。施工所在区域为软土层，上层为亚黏土，淤泥质的，厚度为10 m～20 m之间；中层为两种土质的分布层，分别为粉细砂和亚黏土，这两种土在土层中交错分布，厚度为55 m～65 m之间；下层为岩层，也含有角砾。

2.3 试桩测试结果

接受测试的试桩编号为K38+841，K38+860，K42+224，桩容许值均为5.667 kN，预定加载值均为2×8 500 kN，最终加载值分别为2×6 233 kN,2×7 367 kN,2×9 100 kN，荷载最大上移分别为54.21 mm,61.42 mm,59.93 mm，荷载最大下移分别为28.14 mm,37.18 mm,19.58 mm。

2.4 实验检测对比分析

6根桩的位置都是比较接近的，而且桩体的直径相同，但是，软土层比较厚区域的桩承载力明显很低，软土层中岩层较厚的区域桩承载力就会相对较高，而且两者的比值会超过30%。公路桥梁施工中，基桩的施工数量与施工所在地质环境有直接的关联性[3]。软土层中岩层较厚，桩就会有比较好的承载力。采用挤扩支盘桩技术，可以在施工中根据施工环境的需要对盘桩进行调整，从而使得基桩具有更高的稳定性。

3 公路桥梁施工中应用挤扩支盘桩需要注意的问题

公路桥梁施工中应用挤扩支盘桩技术，有很多传统基桩施工技术所不具备的优点，但是在这种技术的具体实施中，也会存在不足，主要体现为两个方面的问题：其一，挤扩支盘桩施工中会存在沉降差异；其二，挤扩支盘桩施工中会存在动荷载效应。

3.1 挤扩支盘桩施工中存在沉降差异

挤扩支盘桩施工中存在沉降差异，使相邻的两个桥墩出现沉降的时候，差异明显，而且随着沉降时间的延长，这种差异就会越大。当道路桥梁工程竣工通车之后，观察桥墩的沉降情况，就会发现沉降差异甚至会超过5 mm[4]。此时就需要对沉降幅度较大的桥墩上所支撑的主梁使用千斤顶顶起来，并将钢板垫在支座上，由此可以控制沉降差异问题。

3.2 挤扩支盘桩施工中存在动荷载效应

公路桥梁施工中，要考虑到桥梁所承受的荷载是比较大的。当车辆在桥梁上行驶的时候，包括制动、风、温度等等所产生的水平动力都是比较大的，对支盘的上土体形成了向上的挤压；对支盘的下土体形成了向下的挤压，如此反复作用，就会导致支盘与土体之间松动，使挤扩支盘桩的承载水平下降。所以，对挤扩支盘桩进行动荷载试验是非常必要的。

4 结语

现在的公路桥梁施工中，挤扩支盘桩得以广泛应用，使得桩基的承载力提高，公路桥梁结构也具有更高的稳定性，满足了目前交通量不断增加的需求，而且公路桥梁寿命也得以延长。在目前的节约型社会环境下，公路桥梁施工不仅资源消耗量大，而且会在施工中向周围环境排放大量的污染物。采用挤扩支盘桩可以降低资源成本，而且污染物的排放量也明显减少。但是，挤扩支盘桩在应用中，除了具备很多的优点之外，也存在着不足，这就需要在施工中控制好质量，以提高公路桥梁的使用效率。

[1] 刘熙媛,胡世飞,付士峰,等.部分开挖基坑内施工CFG桩的稳定性分析[J].辽宁工程技术大学学报(自然科学版)，2013，32(11)：1470-1475.

[2] 吴学谦.桩基检测的基本方法及其提高检测质量的制度与技术措施研究[J].科技视界，2015(10):86-87.

[3] 中国土木工程学会土力学及岩土工程分会.深基坑支护技术指南[M].北京：中国建筑工业出版社，2012：121-130.

[4] 胡应林.大直径挤扩支盘桩在桥梁工程中的应用[J].安徽建筑,2012(1)：64-65.

Inquiry on the application of squeezed branch pile in highway bridge

Zhang Yanfeng

(ShanxiHighwayBridgeGroupYang-MangHighwayCo.,Ltd,Jincheng048000,China)

The thesis introduces the squeezing effect of squeezed branch pile, describes the application of squeezed branch pile in highway bridge, and puts forward solving problems in light of settlement difference and dynamic load effect in squeezed branch pile construction, and finally points out that: squeezed branch pile has high stability, strong anti-pulling performance and energy saving effect.

squeezed branch pile, bridge, settlement difference, dynamic load effect

1009-6825(2017)10-0185-02

2017-01-20

张彦峰(1980- )，男，工程师

U443.1

A