1、2013.71一種新型橋梁鉆孔樁基礎型式一種新型橋梁鉆孔樁基礎型式 大直徑擠擴支盤樁工程技術寧波市交通局寧波市交通局寧波交通工程建設集團有限公司寧波交通工程建設集團有限公司北京支盤地工科技開發中心北京支盤地工科技開發中心中國公路工程咨詢集團有限公司中國公路工程咨詢集團有限公司東南大學東南大學浙江省交通規劃設計院浙江省交通規劃設計院中冶交通工程技術有限公司中冶交通工程技術有限公司省、部級交通科技項目公路橋涵擠擴支盤樁工程技術2013.72公路橋涵擠擴支盤樁工程技術目錄contents2013.73NO.1 研究概況研究概況研研究究工工作作簡簡介介 本技術研究及應用由寧波市交通局組織開展，參研方有

2、寧波繞城公路東段指揮部、北京支盤地工科技開發中心等七家單位。 2005年年10月開始，項目組先后提出擠擴支盤樁橋梁月開始，項目組先后提出擠擴支盤樁橋梁工程應用可行性、試樁研究、原位樁承載力驗證、擠擴支工程應用可行性、試樁研究、原位樁承載力驗證、擠擴支盤樁橋梁施工設備改造、擠擴支盤樁變樁身直徑施工技術盤樁橋梁施工設備改造、擠擴支盤樁變樁身直徑施工技術攻關、擠擴支盤樁成樁檢測研究等多項課題，并結合寧波攻關、擠擴支盤樁成樁檢測研究等多項課題，并結合寧波繞城公路應用研究，于繞城公路應用研究，于2007年年8月提出有關地方標準、交月提出有關地方標準、交通部行業規范編制。通部行業規范編制。 2009年年4

3、月審查發布浙江省地方標準月審查發布浙江省地方標準DB33/T750-2009 公路橋涵擠擴支盤樁工程技術規范公路橋涵擠擴支盤樁工程技術規范。 2012年年7月月公路橋梁擠擴支盤樁技術規范公路橋梁擠擴支盤樁技術規范報批稿報批稿完成，完成，2013年年7月已出版發布。月已出版發布。2013.74NO.2 施工技術施工技術 前期發展前期發展發發展展狀狀況況 多年實踐證明其在提高樁基承載力、減少沉降、增加樁多年實踐證明其在提高樁基承載力、減少沉降、增加樁 基安全性、降低工程造價和縮短工期等方面都有顯著效果?；踩浴⒔档凸こ淘靸r和縮短工期等方面都有顯著效果。 浙江省于浙江省于2003年頒布了工民建與市

4、政工程的技術規程。年頒布了工民建與市政工程的技術規程。擠擴支盤灌注樁是在擴擠擴支盤灌注樁是在擴孔樁的基礎之上發展起來孔樁的基礎之上發展起來的。從的。從1992年開始在國年開始在國內工業與民用建筑中使用。內工業與民用建筑中使用。前期該技術主要應用于前期該技術主要應用于承載力要求相對較小的工承載力要求相對較小的工業與民用建筑的房屋基礎，業與民用建筑的房屋基礎，一般樁徑一般樁徑0.43m0.6m，最大，最大0.85m，盤徑盤徑1.4m1.8m。設。設計的極限承載力相對較小。計的極限承載力相對較小。象山梅苑小區支盤機施工照片2013.75NO.2 施工技術施工技術 設計理念設計理念設設計計新新理理念念

5、 擠擴支盤樁是一項仿生學的發明，其受力機理明確，豎向承載能力高，受荷變形小，抗震性能好，使結構設計方案優化。2013.76NO.2 施工技術施工技術 承載機理承載機理承承載載機機理理 根據不同地質、土層條件和其承載力大小的不同，在鉆孔灌根據不同地質、土層條件和其承載力大小的不同，在鉆孔灌注樁樁身不同部位設置若干承力盤（支），利用樁周本身持力注樁樁身不同部位設置若干承力盤（支），利用樁周本身持力性能性較好的土層，將樁頂荷載通過支盤分層傳遞到這些土層性能性較好的土層，將樁頂荷載通過支盤分層傳遞到這些土層上，可以有效提高樁基豎向承載力，減小樁長及樁徑。上，可以有效提高樁基豎向承載力，減小樁長及樁徑。

6、與同直與同直徑同長度的樁相比，提高了抗壓、抗拔的能力，其單方混凝土徑同長度的樁相比，提高了抗壓、抗拔的能力，其單方混凝土承載力為相應的直孔樁的承載力為相應的直孔樁的1.51.53 3倍。倍。普通樁與支盤樁承載機理對比圖 在鉆孔樁初步成孔后，設置承力盤在鉆孔樁初步成孔后，設置承力盤（支）采用了液壓擠擴機械，對各承力（支）采用了液壓擠擴機械，對各承力盤（支）周圍土體施以三維靜壓，擠擴盤（支）周圍土體施以三維靜壓，擠擴支盤樁空腔，經擠密的周圍土體與空腔支盤樁空腔，經擠密的周圍土體與空腔內灌注的混凝土樁身、支盤緊密地結合內灌注的混凝土樁身、支盤緊密地結合為一體，發揮了樁土共同承力作用形成為一體，發揮了

7、樁土共同承力作用形成擠擴支盤樁。支盤的阻尼作用、擠擴支盤樁。支盤的阻尼作用、 提高提高的剛度系數的剛度系數 、盤周土擠密后的預壓作、盤周土擠密后的預壓作用對承受動荷載和減小長期變形都將產用對承受動荷載和減小長期變形都將產生積極作用。生積極作用。2013.77NO.2 施工技術施工技術 支盤布置示意圖支盤布置示意圖施施工工工工藝藝 2013.78NO.2 施工技術施工技術 軟土地基典型地質的適用性軟土地基典型地質的適用性施施工工工工藝藝 對于軟土地區采用的超、特長鉆孔灌注樁，在樁身所處區域較厚的地質土層中，除淤泥質軟土層外，往往其下分布有很多層如中密的硬質粘土、亞砂土、細砂等持力性較好的土層（如

8、表1寧波繞城高速公路東段典型軟土地基地質分布圖）。采用擠擴支盤采用擠擴支盤樁技術可有效發揮樁身上樁技術可有效發揮樁身上下這些硬土層的端承持力下這些硬土層的端承持力效果，提高樁基承載力、效果，提高樁基承載力、減少樁基長度及沉降，節減少樁基長度及沉降，節約資源。約資源。寧波繞城高速公路東段典型軟土地基寧波繞城高速公路東段典型軟土地基ZK11-2孔試樁地質條件孔試樁地質條件層號層號層底層底深度深度（m）土層名稱土層名稱容許承載力容許承載力0(kPa)樁側土樁側土極限摩阻力極限摩阻力i(kPa)22.2亞粘土853019.9淤泥質粘土6015311.8淤泥質亞粘土6018122.4淤泥質亞粘土6518

9、330.9淤泥質亞粘土7020133.9亞粘土20045238.0亞粘土1603040.0細砂1804545.5亞粘土21060248.9粉砂21055163.0亞粘土22060266.0中砂23065368.1亞粘土22060276.4礫砂2607014187.4全風化砂礫巖210552013.79NO.2 施工技術施工技術 工藝技術工藝技術施施工工工工藝藝 地質適用條件地質適用條件支、盤適用土層及設置的適用條件設置要求淤泥、松散砂土淤泥質土、可液化土、濕陷性土、膨脹土軟塑粘性土、稍密砂土可塑堅硬粘性土中密密實粉土、砂土中密密實碎石、全風化、強風化巖一字支十字支不應不宜可可宜宜不宜不宜盤結構

10、不應不應不宜宜宜宜宜宜宜標貫標貫8080擊時擊時宜設置在表層宜設置在表層擠擴比大于4的盤結構不應不應不宜可可宜宜標貫標貫8080擊宜設置擊宜設置在表層在表層宜宜標貫標貫8080擊時擊時宜設置在表層宜設置在表層擠擴回彈率普通型0.70.750.80.850.85寬臂型0.80.850.90.950.92013.710NO.2 施工技術施工技術 工藝技術工藝技術施施工工工工藝藝 正反循環鉆孔樁支盤工法：在傳統的鉆孔正反循環鉆孔樁支盤工法：在傳統的鉆孔工法基礎上，增加了擠擴支盤擴孔工藝。工法基礎上，增加了擠擴支盤擴孔工藝。(a) (b) (c) (d) (e) (f) (g)200500mmh21h

11、h3設計樁頂標高設計樁頂標高設計樁頂標高2013.711NO.2 施工技術施工技術 工藝技術工藝技術施施工工工工藝藝 旋挖成孔的支盤工法：在傳統的旋挖工法基礎上，旋挖成孔的支盤工法：在傳統的旋挖工法基礎上，增加了擠擴支盤擴孔工藝。增加了擠擴支盤擴孔工藝。2013.712NO.2 施工技術施工技術 工藝技術工藝技術施施工工工工藝藝 支盤機雙極擠擴原理支盤機雙極擠擴原理一長臂一短臂組合的擠擴支盤圖示一長臂一短臂組合的擠擴支盤圖示兩長臂組合的擠擴支盤圖示兩長臂組合的擠擴支盤圖示支盤機設備雙級擠擴支盤圖示支盤機設備雙級擠擴支盤圖示陰影部分表示兩次擠擴支盤的重疊部分2013.713NO.2 施工技術施工

12、技術 工藝技術工藝技術施施工工工工藝藝 大直徑巨臂型擠擴機大直徑巨臂型擠擴機600c600c型及型及3000s3000s型型支盤機的巨臂照片支盤機的巨臂照片2013.714NO.3 研究應用情況：研究應用情況： 寧波地區支盤樁研究應用范圍 地理位置寧波繞城高速公路東段東錢湖互通、五鄉互通應用264根樁。應用路段應用路段應用路段應用路段2013.715NO.3 研究應用研究應用 浙江省內應用情況浙江省內應用情況寧寧波波繞繞城城試試樁樁情情況況 寧波繞城高速公路東線試樁共完成了5根支盤樁靜載荷試驗，其中自平衡靜載荷試驗3根，堆載靜載試驗2根 。原位樁采用擠擴支盤樁型式共計260余根，原位試樁3根并

13、跟蹤監測。1、寧波姜山2號橋工程實踐：2007年寧波交通局完成鑒定。2、寧波繞城東段工程：對五鄉互通及東錢湖互通部分橋梁樁基進行變更設計，將原設計超長樁變更為擠擴支盤樁，共計應用264根樁，樁徑在10001500mm之間，樁長在37m52m。自2006年8月支盤樁試樁工作，至2008年11月完成設計施工圖審查；2011年5月完成工程施工；2012年5月至今進行沉降觀測及承載力監測，效果良好。支盤樁設計混凝土數量較原設計型式節約8331立方米（約34.5），鋼筋數量較原設計型式節約745.5（約45.3）。樁基施工總價較原預算總價2998萬元節約669萬元（約22.3）。2013.716NO.3

14、 研究應用情況研究應用情況寧寧波波繞繞城城試試樁樁情情況況 寧波繞城高速公路東段試樁：其中的寧波繞城高速公路東段試樁：其中的K3+195擠擴擠擴支盤樁各支盤所承擔荷載實驗結果支盤樁各支盤所承擔荷載實驗結果支盤樁斷面圖采用自平衡法現場進行樁基承載力測試2013.717NO.3 研究應用情況研究應用情況寧寧波波繞繞城城試試樁樁情情況況K3+195擠擴支盤樁各支盤所承擔荷載實驗統計表擠擴支盤樁各支盤所承擔荷載實驗統計表荷載編號加載值（KN）P4（KN）P3（KN）P2（KN）P1（KN）-28.4m-28.4m-29.9m-29.9m-34.4m-34.4m-35.9m-35.9m-40.4m-40

15、.4m-41.9m-41.9m-46.4m-46.4m-47.9m-47.9m178007800994.0994.0506.7506.7686.4686.4372.8372.82910091001159.61159.6591.1591.1800.7800.7434.9434.9310400104001211.11211.1687.0687.0869.5869.5611.3611.3411700117001362.41362.4772.9772.9978.1978.1755.2755.2513000130001513.81513.8858.8858.81297.91297.91005.81005

16、.8614300143001621.21621.21021.71021.71559.71559.71436.41436.4715600156001714.21714.21136.51136.51756.21756.21894.41894.4816900169001889.51889.51317.81317.82021.72021.72160.62160.6實驗結果表明在極限荷載下實驗結果表明在極限荷載下4個支盤所提供的端承力可達到個支盤所提供的端承力可達到極限荷載的極限荷載的43%以上，相對超長等截面樁基提高的端承力超以上，相對超長等截面樁基提高的端承力超過過20%以上。以上。 2013.71

17、8NO.3 研究應用情況研究應用情況寧寧波波繞繞城城試試樁樁情情況況試樁情況的總結試樁情況的總結2013.719NO.3 研究應用情況研究應用情況 試樁情況的試樁情況的總結總結寧寧波波繞繞城城試試樁樁情情況況2013.720NO.3研究應用情況研究應用情況 試樁情況的總結試樁情況的總結寧寧波波繞繞城城試試樁樁情情況況2013.721NO.3研究應用情況研究應用情況 試樁情況的總結試樁情況的總結抗抗拔拔樁樁試試驗驗情情況況2013.722NO.3 研究應用情況研究應用情況 浙江省外應用情況浙江省外應用情況國國內內應應用用情情況況 3 3、唐山古冶外環公路橋、石家莊滹沱河特大橋支盤樁工程、唐山古冶

18、外環公路橋、石家莊滹沱河特大橋支盤樁工程實踐：實踐： 2008年年8月，月， 確定該項目為交通行業標準依托工程，召開試確定該項目為交通行業標準依托工程，召開試驗研究審查會。驗研究審查會。9月月2010年年12月，試驗及檢測工作；月，試驗及檢測工作；2011年年3月，月，完成試驗成果報告。完成試驗成果報告。4 4、20062006年年20112011年間，支盤樁科技在工民建工程開發實踐：年間，支盤樁科技在工民建工程開發實踐： 天津濱海新區北疆電廠一期工程，國家循環經濟試點項目，天津濱海新區北疆電廠一期工程，國家循環經濟試點項目，完成了科研、實踐及節能減排等多項任務。共應用完成了科研、實踐及節能減

19、排等多項任務。共應用5000余根支盤余根支盤樁，其中較大規格支盤樁樁，其中較大規格支盤樁2000余根。邯鄲鋼廠二號高爐工程，其余根。邯鄲鋼廠二號高爐工程，其中較大規格支盤樁中較大規格支盤樁600余根；北京地鐵奧運支線工程，奧林匹克公余根；北京地鐵奧運支線工程，奧林匹克公園、森林公園車站抗浮結構樁工程實踐。園、森林公園車站抗浮結構樁工程實踐。5 5、部分交通、市政工程設計實踐工作：、部分交通、市政工程設計實踐工作： 天津濱海新區濱海大道二線鹽場區域中小橋支盤樁設計，天津濱海新區濱海大道二線鹽場區域中小橋支盤樁設計，1600/1200、1100/900變樁徑支盤樁設計。節省工程量變樁徑支盤樁設計。

20、節省工程量45%；武漢二環高架（武漢二環高架（BT項目），項目），1500/1200、1300/1000、1200/900、1100/850。節省工程量。節省工程量55%；寧波軌道交通工程：；寧波軌道交通工程：900抗浮樁、抗浮樁、1100、900輕軌高架樁基設計。節省輕軌高架樁基設計。節省50%。2013.723NO.4 總體評價總體評價 成成果果鑒鑒定定2013.724NO.4 總體評價總體評價 獲獲獎獎情情況況2013.725NO.4 總體評價總體評價技技術術特特點點及及優優點點 支盤樁工程技術為地基基礎工程問題提供了全方位的解決方案：u改良基樁承載方式、提高基樁承載能力；改良基樁承載方

21、式、提高基樁承載能力；u高效優良的節能減排效果。高效優良的節能減排效果。u提高樁土剛度（減小沉降、控制差異沉降、縮短沉降穩提高樁土剛度（減小沉降、控制差異沉降、縮短沉降穩定期）；定期）；u實現每根工程樁的再勘察、承載力檢判、承載力調控；實現每根工程樁的再勘察、承載力檢判、承載力調控；可以節約鋼材、混凝土可以節約鋼材、混凝土30-65%縮短工期縮短工期30-50%減小工后沉降減小工后沉降30%70%降低工程造價降低工程造價15-25%實現項目工程的節能減排和科技進步。實現項目工程的節能減排和科技進步。2013.726NO.4總體評價總體評價節節能能減減排排參參數數指指標標技術特點混凝土 (萬m3

22、)節約用鋼量 t節約標準煤 t減排CO2 t減排泥漿 m3備注節省量節省比例等樁徑支 盤結構3000400030%40%300400300400750100060008000采用支盤系列技術變樁徑支 盤結構4000600040%60%40060040060010001250800012000采用寬臀多級設備技術入巖支盤 結構2000400020%40%200400200400500100040008000采用增力增壓設備技術 a每萬立方米灌注樁混凝土工程量合計耗媒1000t,計算依據如下： 1) 消耗2500t水泥-耗煤111t； 2) 消耗1000t鋼-耗煤650t； 3) 消耗40萬度電-

23、耗煤148t； 4) 消耗其他-耗煤90t。 b“節省比例是指在不同上不結構形式、不同地質條件下的變量范圍； c 水泥節省量同混凝土節省量成正比。擠擴支盤樁科技與節能排減參數指標擠擴支盤樁科技與節能排減參數指標2013.727NO.4 總體評價總體評價經經濟濟性性與與實實用用性性 與傳統樁基型式的綜合效益對比分析與傳統樁基型式的綜合效益對比分析2013.728NO.4 總體評價總體評價特特點點及及優優點點支盤樁在交通工程中的應用特點支盤樁在交通工程中的應用特點在交通工程中，由于水文、地質條件變化大，在支盤樁設計施工中，在交通工程中，由于水文、地質條件變化大，在支盤樁設計施工中，采用采用“勘察設

24、計施工一體化勘察設計施工一體化”工程理念，使得支盤樁從施工到承載力的工程理念，使得支盤樁從施工到承載力的提供做到機動、靈活，這一優點恰能在多變的環境中，協調上下部（墩提供做到機動、靈活，這一優點恰能在多變的環境中，協調上下部（墩臺和地基基礎）結構間的諸多問題。從宏觀來看，它能減少臺和地基基礎）結構間的諸多問題。從宏觀來看，它能減少“類型類型”的的數量，以不變應萬變，從而既利于單項工程的管理，也利于交通工程的數量，以不變應萬變，從而既利于單項工程的管理，也利于交通工程的宏觀管理，保證工程質量。宏觀管理，保證工程質量。擠擴工藝是構成擠擴支盤樁特點的基礎條件，由于盤周土的擠密效應，擠擴工藝是構成擠擴

25、支盤樁特點的基礎條件，由于盤周土的擠密效應，不但提高了土的承載性能，也在上部支盤所產生的應力擴散作用下，使不但提高了土的承載性能，也在上部支盤所產生的應力擴散作用下，使樁的沉降以及群樁沉降均得到改善。樁的沉降以及群樁沉降均得到改善。支盤樁單樁的剛度系數和阻尼，比普通樁要高，有利于承擔動荷載。支盤樁單樁的剛度系數和阻尼，比普通樁要高，有利于承擔動荷載。豎向承載力大幅度提高，可解決不斷增加的橋梁荷載和基礎結構安全豎向承載力大幅度提高，可解決不斷增加的橋梁荷載和基礎結構安全間相互的矛盾，提高了安全儲備。間相互的矛盾，提高了安全儲備。支盤樁承載能力發揮受施工影響較小，對地質變化采用可調控手段，支盤樁承

26、載能力發揮受施工影響較小，對地質變化采用可調控手段，避免了灌注樁諸多問題。避免了灌注樁諸多問題。2013.729NO.5 成果推廣成果推廣 規范和工規范和工法法交交通通行行業業規規范范的的正正式式發發布布擠擴支盤樁有關的標準、規范有：擠擴支盤樁有關的標準、規范有：1 1）擠擴支盤樁設計、施工及質量評定驗收規程擠擴支盤樁設計、施工及質量評定驗收規程ZPDG/QB01-1997ZPDG/QB01-1997；2 2）公路橋涵擠擴支盤樁技術規范公路橋涵擠擴支盤樁技術規范DB33/T750-2009DB33/T750-2009浙江省工程標準；浙江省工程標準；3 3）擠擴樁火力發電廠（暫行）技術規程擠擴樁

27、火力發電廠（暫行）技術規程DLGJ153-2000DLGJ153-2000火電行業標準；火電行業標準；4 4）擠擴支盤灌注樁技術規程擠擴支盤灌注樁技術規程DB33/T1012-2003DB33/T1012-2003浙江建設工程標準；浙江建設工程標準；5 5）擠擴灌注樁技術規程擠擴灌注樁技術規程DB29-65 -2004DB29-65 -2004天津市工程建設標準天津市工程建設標準6 6）擠擴支盤灌注樁技術規程擠擴支盤灌注樁技術規程CECS192CECS192：20052005中國建設行業協會標準；中國建設行業協會標準；7 7）建筑地基基礎設計規范建筑地基基礎設計規范支盤樁章節支盤樁章節DB33

28、/1001-2003DB33/1001-2003浙江省標準；浙江省標準；8 8）公路橋涵擠擴支盤樁工程技術規范公路橋涵擠擴支盤樁工程技術規范DB33/T750-2009DB33/T750-2009浙江省地方標準浙江省地方標準9)9)大直徑擠擴支盤樁工藝工法大直徑擠擴支盤樁工藝工法ZPDG/QB02-2008ZPDG/QB02-2008公路協會工法。公路協會工法。2013.730NO.5成果推廣成果推廣 技術產業化技術產業化工工法法及及設設備備工藝工法：工藝工法：支盤地工正、反循環工藝工法：支盤地工正、反循環工藝工法： ZP-XHZP-XH工法工法支盤地工旋挖工藝工法：支盤地工旋挖工藝工法： ZP-XWZP-XW工法工法支盤地工全套管（振管）工藝工法：支盤地工全