软硬交互土层中dx桩荷载传递特性试验研究

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1、软硬交互土层中DX桩荷载传递特性试验研究1绪论1.1引言随着施工技术和机械设备的不断改进，桩基技术在披型和施工工艺等方面不断地推陈出新，桩的成桩工艺和应用都比过去更为多样化，特别是在桩基设计和施工领域中提出了许多薪新的概念和理论。随着人们对柱的承载性能、设计方法等的不断探索，在20世纪中叶，特别是80年代以后，新的桩型与设计施工技术不断呈现，如预制桩、沉管桩、扩底桩等，这些新型桩主要是围绕如何满足越来越大的单桩承载力要求而产生的。目前我国釆用较多的钢筋混凝土灌注桩是靠桩土之间的摩阻力与桩端承力共同作用来承担荷载。对

2、于同一性质的地基，桩身摩阻力越大，端承面积越大，则桩的总承载力就越大。因此，为了提高单桩承载力，人们围绕着提高桩周摩阻力与桩端承力这两方面来研究。要提高桩周摩阻力，可以增加桩长或增大桩径从而增大披的侧表面积，但这不仅会大大增加施工难度还不经济。除此之外，人们还在桩的端承力上做了改良，出现了扩底牲、夯扩桩、桩底注装等柱型，但这些桩型对地基土有一定的要求，否则桩端扩大头难以形成。DX桩沿用这一思路，在桩身不同部位设置承力盘，充分利用各深度处的土层承载力，从而提高单桩极限承载力。三忿双向多节旋挖挤扩灌注桩（以下简称DX桩

3、）是近年来在国内发展起来的一种新型的变截面柱型。它是在钻孔灌注桩的基础上，使用专门的DX挤扩设备在桩身不同位置处挤扩成上下对称的空腔，最后饶灌混凝土形成由承力盘、桩身和桩端共同承载的桩型。由于承力盘增大了整个桩身的有效承载面积（为披身截面积的3-5倍)，同时挤扩装备挤扩时对承力盘周围土体有挤密作用，减小了盘周土体的孔隙比，增加了盘周土体的密实度。与普通直孔灌注桩相比，因DX桩在桩身多个断面面积大幅度的增大，充分利用了性质较好土层的承载力，DX桩单桩承载力比普通直孔桩一般可提高1倍以上，并具备良好的抗拔和抗压能力。.

4、.1.2多节扩孔被的发展多节扩孔桩最早可以追溯到20世纪50年代后期，当时印度在膨胀土中幵始釆用多节扩孔（Multi-under-reamed)桩。到了20世纪60、70年代，英国和前苏联在黄土、黑棉土、亚粘土、粘土和砂土中也开始釆用这种桩型。当时共有20余篇文献报道了直孔柱、扩底桩、两节和三节扩孔桩的对比试验结果，其中包括了现场静载试验和模型试验。国外的研究成果表明与直孔桩相比，多节扩孔桩可大大提高承载力，减小沉降，技术经济效益显著。1978年初，北京市建筑工程研究所等对小直径（桩身直径300mm、扩大头直径48

5、0mm)扩孔短桩（桩长不足5m)的施工工艺进行了研究，并进行了静载试验。扩大头分为两节和三节两种，施工作业时为干作业成孔，与印度等地施工的柱型相当。试验结果表明，两节和三节扩孔桩单位体积所提供的极限承载力分别是直孔桩的1.28倍和1.76倍。1979年，北京市机械施工公司和建设部建筑机械研究所在国内首先研究开发出了ZKY-100型扩孔器，同年北京市桩基研究小组首先对使用该装置在劲松小区施工的四节挤扩分支柱（桩长8.7m,挤扩分支直径560mni,桩身直径400mm)和相应的直孔桩（桩长8.85m、桩径400mm)进

6、行了竖向受压静载试验，本次试验结果表明，四节挤扩分支柱的极限荷载为直孔桩的138%。进入20世纪90年代，北京俊华地基基础工程技术集团研制开发出了靠冲击键锤出支腔的第一代锤击式挤扩装置和单向液压挤扩的第二代YZJ型液压挤扩支盘成型机。其中第二代装置实施挤扩得到的多分支承力盘桩称为挤扩支盘桩（简称支盘柱)，并在北京、天津、安徽、河南、湖北等地的工程中得到应用，取得较好的技术经济效益。..2DX被施工工艺及特点2.1旋挖挤扩工艺DX桩仅在直孔灌注桩施工的过程中增加了一道工序，即将DX旋挖挤扩装置下入孔中，通过液压控制系

7、统控制旋挖挤扩臂的伸缩，旋扩出DX桩的承力盘腔，旋扩后腔体周围的土体被挤密，由于土体挤密效应，较充分地发挥了桩土共同承载作用，从而提高了单桩承载力，同时达到减少沉降的目的。由此可以看出，DX桩不论采用何种施工工艺，其盘腔质量的好坏直接决定了桩的承载效果。目前成盘设备采用的是连续旋转，同时切削碾压向外挤扩的方式，该设备可以根据土层选择适合的切刀，采用切削碾压或纯切削的方式，这样就大大提高了挤扩的质量和效率。当旋扩臂反向旋转时，三对旋扩臂上的碾压切刀的外弧面如同三对抹子，对土体进行多次碾压。特别是在成孔过程中泥菜护壁时

8、，旋扩臂将泥架压入土层，盘腔周围土层形成较密实的保护层，使腔体不易将塌。当需要挤扩的土层为残积土、密实的砂层(A.5大于40击)或强风化岩层时，应选择旋转切削方法。因为上述土体密实，结构稳定，如果继续对土体进行挤压，土体就有可能发生剪胀，结果反而削弱了土体强度。切削的具体工作机理如下：施工时挤扩臂外弧面最高点处的切刀与土体的角度成锐角。正向旋转时挤扩臂只对