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JGJ171-2009《三岔双向挤扩灌注桩设计规程》.pdf

图2主要土层为第四纪全新世新近沉积土地区三岔双 挤扩灌注极限承载力的估算值与实测值比值

2主要土层为第四纪全新世新近沉积土地区三岔双向 挤扩灌注桩极限承载力的估算值与实测值比值

载力实测值；Qu为单桩极限承载力估算值）。因此，建议对于主 要土层为第四纪全新世新近沉积土，应将土层的状态降一等级后 更用附录G（表G.0.1和表G.0.2）。此外，在承力盘（岔）或 桩端应力扩散范围内可能埋藏有相对软弱的夹层时，应引起足够 的注意，适当调低相应计算参数。 为验证计算式（2）的可靠性，将极限承载力实测值与计算 直之比作为随机变量进行统计分析，其频数分布如图4所示。由 图3、图4可知，实测值与计算值之比为1.0～1.2之间者占 52%，实测值大于计算值者占86%。经统计分析，实测值与计 算值之比的平均值为1.1495，标准差为0.1554，变异系数为 0.1352，具有95%保证率的置信区间为［0.8760，1.4466］。说 明计算值较实测值略偏小，具有必要的安全储备

图3三岔双向挤扩灌注桩极限承载力实测值与式（2) 极限承载力估算值的比值

DB34／T 3707-2020 内河航道服务区建设要求.pdf图4三岔双向挤扩灌注桩极限承载力实测值与式（2） 极限承载力估算值的比值频数分布

88%。实测与计算值之比的平均值为1.1628，标准差为0.1600， 变异系数为0.1376，具有95%保证率的置信区间为[0.8760， 1.4299]。

Qbk = ZqbikApd o 由式（3）可知单桩总极限侧阻力标准值Qsk包含Qssk、Qbskl 和Qbsk3项，因Qbsk占Qsk的比例很小，故可忽略不计。因此， Qk为单桩全部桩身和桩根的总极限侧阻力标准值，其表达式为：

Qsk = uZ qsikli

问题在桩侧阻力沿桩身全长是否有效。 英国M.J.Tomlinson（1977）提到：“在裂隙黏土中的钻孔 桩端部设置扩大头时，如果容许扩大头产生显著的沉降，那么 在一部分桩身上，会损失黏着力”；“但是，为谨慎起见，扩大头 以上2倍桩身直径的高度范围内桩侧阻力的支承作用可忽略不 计”；“若忽视2倍桩身直径高度上的桩侧阻力并且对其余长度上 取黏着力系数为0.30计算桩侧阻力，那么，带扩大头的桩与直 孔桩相比，在多数情况下，就成为没有吸引力的建议”。另外， 还需要注意的是，Tomlinson没有研究桩身设置多个扩大头的 情况。 北京市建筑工程研究院沈保汉（1986）在分析北京地区钻孔 扩底灌注桩的桩侧阻力和桩端阻力分配的试验研究结果后指出 根据牛王庙、煤炭院和建研所的钻孔扩底试桩实际开挖发现 虽然由于加载引起桩身沉降，扩大头顶面和土体脱开（最大间隙 约为100mm），但土体没有发生塌落现象，土体和桩身结合牢 固。因此可以认为，桩侧阻力沿桩身全长上是有效的”。 现行北京市标准《北京地区大直径灌注桩技术规程》DB 01－502－99也规定，桩侧阻力沿桩身全长上是有效的。 清华大学常冬冬（2001）在硕士学位论文中说明厂具有4个 承力盘的三分双向挤扩灌注桩，在各级桩顶荷载下的桩侧阻力的 分布和发展情况的研究结果，并进行有限元分析计算，该桩的主 要参数为：桩身直径d=0.5m，承力盘直径D=1.50m，D/d 3，承力盘间距Sp=3.60m，Sp/D=2.40，桩长L=15m。地基 土采用单一的中砂层，天然密度=1.80g/cm²，弹性模量 4.23MPa。计算分析表明：

桩基可能呈单桩拔出或者群桩整体拨出两种破坏模式

例1室外大比例尺模型桩竖向抗拔静载试验，桩身直径为 d=0.2m，桩长L=4.7m，承力盘直径为D0.6m，承力盘位 于密实细砂土层中。桩顶上拔量为18mm时，实测承力盘的抗 拨极限端阻力约为180kN，总抗拨极限阻力大干318kN。如果 全长用直径为0.6m的破裂柱面计算侧阻力，与试验结果很接 近，亦即&;～7～8。由于承力盘的埋深小于5m，侧阻力均乘以 0. 8 的修正系数(表 1)。

以上范围采用D一0.6m计算侧阻力

例2北京官厅水库南岸风力发电场，基础采用三岔双向挤 扩灌注桩基础。桩周土层主要为承载力较高的粉土及粉质黏土： 在现场进行了单桩载荷试验，3根为抗拨试桩。桩长22m，桩身 直径700mm，在一9.7m和一19.4m处分别设置了两个承力盘： 直径为1500mm。3根桩（L1、L2、L3）在上拨荷载为2000kN 时的桩顶上拔量分别为9.23mm、9.10mm和9.86mm。其上拔 荷载一桩顶上拨量曲线无陡降段，最后儿级基本呈直线，经两种 方法外推其抗拨极限承载力接近于试验外推值。由于试验最后 级的实际桩顶上拨量偏小，用双曲线外推的抗拨极限承载力也偏 小(表2)。

表2外推的抗拔极限承载力与估算结果比较

例3天津宁发花园东苑工程中进行了3根三岔双向挤扩灌 注桩的抗拔静载试验，桩周主要为粉质黏土，处于可塑到流塑状 态。分别编号为T1，T2和T3。桩长25.5m，桩身直径650mm， 在一16.5m设置一个承力岔，在一20m和一24m处分别设置了 两个承力盘，设计盘径为1400mm，混凝土强度等级为C25。试 验外推结果与估算结果见表3，其中考虑桩的自重及三个承力盘 与其周围的土体自重为482kN时，计算结果更符合抗拨极限承 载力试验外推值。

表3抗拔极限承载力比较

5.3单桩水平承载力计算

5.3.1影响三岔双向挤扩灌注桩水平承载力的因素除桩的抗弯 强度（它取决于桩身截面尺寸、承力盘或承力岔的位置与尺寸、 配筋情况及混凝土强度等）、桩顶允许位移和地基土的物理力学 性能外，还有桩顶嵌固情况、承力盘（岔）与桩端的约束情况、 桩顶竖向荷载的大小以及承台的底面阻力和侧面抗力等。三岔双 向挤扩灌注桩是带有一个或多个扩径体的变截面桩，要按某一种 分析计算法较准确地确定其单桩水平承载力是困难的，故对于承 受水平荷载较大的设计等级为甲级的三岔双向挤扩灌注桩基，应

按水平静载试验确定其单桩水平承载力特征值， 根据设计要求，三岔双向挤扩灌注桩的水平静载试验可进行 桩顶自由的单桩试验，加竖向荷载的单桩试验及带承台的单桩或 多桩试验等。

5.4.1三岔双问挤扩灌注桩的桩身钢筋混凝土正截面轴心受压 承载力验算，应符合式（5.4.1）的规定，该式的物理意义是 在考虑桩工作条件影响因素的情况时，荷载效应基本组合下的桩 顶轴向压力设计值不得大于桩身材料的混凝土轴心抗压承载力设 计值。 钢筋混凝土轴向受压桩正截面受压承载力的计算涉及标准试 快与桩身受力状态的差异、纵向主筋的作用、箍筋的作用及成孔 成桩工艺等因素。三岔双向挤扩灌注桩属于端承摩擦桩和摩擦端 承桩，桩身材料强度的合理确定对于单桩承载力的充分发挥有十 分重要的意义。 现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB50010－2002中 定义混凝士抗压强度等级是按没有横向约束的立方体抗压强度标 准值作为基本指标，而实际工程中的桩身材料，却是处于复合受 力工作状态。国内外对圆柱体混凝土试件周围的加液试验结果表 明，当侧向液压值不是很大时，最大主压力轴向极限强度随着侧 向压应力数值的增加而提高。上述试件的受力状态比较贴切地模 拟桩身受力的实际情况。 轴向受压桩的承载性状与上部结构柱相近，较柱的受力条件 更为有利的是桩周受土的约束，而且侧阻力使轴向荷载随深度递 减，因此桩身受压承载力由桩顶下一定区段控制。纵向主筋的承 压作用在一定条件下可计入桩身受压承载力。 箍筋不仅起水平抗剪作用，更重要的是起侧向约束增强作用 密排的箍筋约束桩身的变形，抑制桩身内部细小裂缝的开展和 通，从而使桩身混凝士抗压能力得以提高。曼德尔等（Manderet

V≤0. 25fAv

G表G.0.2中最大值，即Bk=qbk=3300kPa；桩身混凝土强度 等级取最低值，即C25，f=11900kPa。以下按相应于5种承力 盘（岔）设计直径的最大和最小承力盘高度的情况列表6和表7 进行抗剪验算。 1）承力盘抗剪验算

承力盘（岔）抗剪验算结果表明，当三 逛身设计直径d、承力盘（岔）设计直径D 的规定时，可不进行承力盘（岔）的抗剪验 2抗冲切验算 吉林大学钱永梅（2002）在博士学位论 的承力盘（相当于三岔双向挤扩灌注桩的承 题，主要论点如下： 1）基本假定 1承力盘冲切破坏形态类似于斜拉破 环，其所形成的圆台斜裂面与水平面大致成 45°倾角，是一种脆性破坏，如图8所示； ②桩顶外荷载属于轴心作用荷载： ③承力盘下的土为均质各向同性的。 2）冲切理论分析 参考混凝土独立基础冲切破坏理论，承 力盘在承受桩顶传来的荷载时，如果沿桩周 边的承力盘高度不够，就会发生如图8所示 的由于冲切承载力不足的截面，呈圆台斜裂 面破坏，为了保证不发生冲切破坏，必须使 冲切面以外的地基反力所产生的冲切力F 不超过冲切面处混凝土的抗冲切能力，如图 8所示。 根据上述理论，承力盘高度需满足如下

式（12）中采用承力盘公称直径以考虑冲切破坏的不利情 况，需要说明的是，式（12）是参考钱永梅博士学位论文中第 4.2章式（7）并最终经本规程编制组修正后得出的。 表8按相应于5种承力盘公称直径的最大和最小桩身设计直 径与承力盘高度的情况列表进行抗冲切验算。验算时Bk取最大 值，即qBk二3300kPa；桩身混凝土强度等级取最低值，即C25， ft=1270kPa。 承力盘抗冲切验算结果表明，当三岔双向挤扩灌注桩的桩身 设计直径d、承力盘公称直径D。和高度h符合附录C的规定时， 可不进行承力盘的抗冲切验算，进而也可推断可不进行承力贫的

表8承力盘抗冲切验算

5.5.2三岔双向挤扩灌注桩基是一种变截面灌注桩基础，其荷 载传递规律和沉降机理均不同于等截面灌注桩基础。鉴于其荷载 传递和沉降机理的复杂性，目前还不足以提出理论严密而文简便 易行的计算方法，只能采取以现行计算方法为基本依据，再根据 工程实践经验加以修正的办法来确定变截面灌注桩基的沉降量。 理论研究与工程实践证明，三岔双向挤扩灌注桩独特的施工工 艺和荷载传递规律决定其沉降必然小于等截面灌注桩基础的沉降： 1三岔双向挤护灌注桩的荷载大部分通过承力盘的底面传 递给各持力土层，而各承力盘持力土层的压缩性均很低。 2由于三岔双缸双向液压挤扩装置的水平向强力挤压，各 承力盘腔底面土体明显压密，这有利于减小承力盘的沉降， 3承力盘腔的底面是向桩孔倾斜的坡面，水平倾斜角为 35°，这就使得钻孔泥渣无法存留，从而保证从受荷一开始承力 盘的支承刚度就能得以发挥；而底承力盘下面“桩根”的存在 更可消除钻孔泥浆沉淀对沉降的影响，因此沉降很小。 4三岔双向挤扩灌注桩的桩周应力和承力盘下端中的应 力收敛较快，桩距较大，这就使得桩间中的桩周应力互不重

表9中等截面灌注桩基础的相关性是指与三岔双向挤扩灌注 桩的地质条件类似和竖向抗压承载力相同的条件。以武汉伟业大 厦三岔挤扩灌注桩基础为例，观测天数为302d，实测沉降速率 已小于0.01mm/d，表示沉降已稳定。武汉地区的工程实践表 明，类似于伟业大厦的工程条件，若采用直径为620mm的等截 面灌注桩，则桩长需40m左右，并且桩端要入岩，其桩基础最 终沉降量将达到20~30mm。 由此可见，本规程第5.5.2条是一种简化方法。其主要优点 是：与现行有关规范保持一致，并最大限度地利用了行业标准 《建筑桩基技术规范》JG94的成果；本规程建议的方法对于设 计人员来说十分熟悉，便于操作；同时基本符合三岔双向挤扩灌 注桩其础的沉降规律

桩的地质条件类似和竖向抗压承载力相同的条件。以武汉伟业大 夏三岔挤扩灌注桩基础为例，观测天数为302d，实测沉降速率 已小于0.01mm/d，表示沉降已稳定。武汉地区的工程实践表 明，类似于伟业大厦的工程条件，若采用直径为620mm的等截 面灌注桩，则桩长需40m左右，并且桩端要入岩，其桩基础最 终沉降量将达到20~30mm。 由此可见，本规程第5.5.2条是一种简化方法。其主要优点 是：与现行有关规范保持一致，并最大限度地利用了行业标准 《建筑桩基技术规范》JGJ94的成果；本规程建议的方法对于设 计人员来说十分熟悉，便于操作：同时基本符合三岔双向挤扩灌 生桩基础的沉降规律。 5.5.3关于三岔双向挤扩灌注桩的桩身压缩量计算，本规程采 取了简化的做法，即仅计算顶承力盘平面以上的桩身的压缩量。 这是基于以下考虑： 1顶承力盘平面以上桩身的应力较高，桩顶荷载经过顶承 力盘分担以后，顶承力盘平面以下桩身的应力大大减小，因此项 承力盘平面以下桩身的压缩量较小： 2顶承力盘平面以下各段桩身的轴力和桩身应力很难确定 因此难以准确计算它们的压缩量； 3桩身的压缩是弹性变形，在结构封顶后即基本完成，对 建筑物后期的沉降：特别是不均匀沉降不产生明显影响：因此 即使忽略微量的桩身压缩变形，也不会影响建筑物的沉降分析 结果。 5.5.4基于沉降观测的重要性和必要性，本条规定设计等级为

5.5.3关于三岔双向挤扩灌注桩的桩身压缩量计算，本规程采

取了简化的做法，即仅计算顶承力盘平面以上的桩身的压缩量。 这是基于以下考虑： 1顶承力盘平面以上桩身的应力较高，桩顶荷载经过顶承 力盘分担以后，顶承力盘平面以下桩身的应力大大减小，因此项 承力盘平面以下桩身的压缩量较小： 2顶承力盘平面以下各段桩身的轴力和桩身应力很难确定： 因此难以准确计算它们的压缩量； 3桩身的压缩是弹性变形，在结构封顶后即基本完成，对 建筑物后期的沉降，特别是不均匀沉降不产生明显影响：因此。 即使忽略微量的桩身压缩变形，也不会影响建筑物的沉降分析 结果。

6.2.1、6.2.2这两条符合现行国家标准《建筑地基基础工程施 工质量验收规范》GB50202－2002和现行行业标准《建筑基桩 检测技术规范》JGJ1062003的有关规定。 6.2.3本条强调当有本地区相近条件的对比验证资料时，高应 注部单板尚丘

去可作为单桩竖向抗压承载力的验收检测的补充。

变法可作为单桩竖向抗压承载力的验收检测的补充。

附录B三岔双缸双向液压挤扩装置

一岔双缸双向液压挤扩装置是通过液压动力推动与双向油缸 相连的内外活塞杆作大小相等方向相反的位移，带动三对等长挤 扩臂在桩身孔壁的设计部位土体中扩展和回收以形成承力岔腔或 承力盘腔的机械设备。 该装置在挤扩时上下挤扩臂表面与土体紧密接触，以夹角为 120°三方向水平挤压士体，使盘（岔）腔上下土体受到均衡压 力，土体扰动小，加之挤护臂外表面呈圆弧状，挤护空腔顶壁士 本不易塌，盘（岔）腔成型效果好；此外，挤扩装置能准确与 桩孔轴心对中

附录C三岔双缸双向液压挤扩装置

表中列出已研制开发出的5种型号三岔双缸双向液压挤扩装 置的主要技术参数。表中承力盘（岔）的公称直径是指对应于挤 扩装置上下挤扩臂的夹角为70°时所形成的挤扩盘（岔）腔 直径。 考虑到承力盘（岔）的竖向部面形状的特点和保证一定的承 载安全度，承力盘（岔）设计直径略小于承力盘（岔）公称 直径。 三岔双向挤扩灌注桩的扩径率和扩大率列于表10

表10三岔双向挤扩灌注桩的扩径率和扩大率

由表10可知三岔双向挤扩灌注的扩径率I为1.70～ 2.58，扩径率Ⅱ为1.58～2.38，扩大率为1.51～4.64。扩径率 和扩大率的大小直接影响单桩总极限盘端阻力和单桩竖向抗压极 限承载力的大小。因此，合理地选择三岔双向挤扩灌注桩的尺寸 参数也是很重要的。 需要说明的是，本规程表C中三岔双缸双向液压挤扩装置 主要技术参数表是根据现行设备型号汇编而成。今后根据实际工 程需要，设备型号将会增加和变动

附录E三岔双向挤扩灌注桩主要参数

计算承力盘和承力岔的工程量时应按表中承力盘和承力 岔的公称体积VB和Vbe取值 承力盘公称体积V可按下式计算

承力岔公称体积Vbg可按下式计算：

附录F单桩竖向抗压静载试验

.1：1单逛优压静载试定 J耳 直观、最可靠的传统方法。本规程对惯用的维持荷载法作出技术 规定。 F.1.2对于三岔双向挤扩灌注桩的内力测试，问测定分层侧阻 力、盘端阻力、岔端阻力和桩端阻力或桩身截面的位移量。 F.1.3本条明确规定为设计提供依据的静载试验宜加载至破 坏，即试验应进行到能判定单桩极限承载力为止 F.1.4本条规定的目的在于要保证工程桩有足够的安全储备

F.2仪器设备及其安装

F.3.1本条是为便试桩具有代表性而提出的。 F.3.3本条是为保证静载试验能顺利进行而提出的。 F.3.6本条第1款规定三岔双向挤扩灌注桩总沉降量超过承力 盘设计直径的5%可终止加载，是根据三岔双向挤扩灌注桩承载 特性并经大量试桩的数据分析得出的

F.3.1本条是为使试桩具有代表性而提出的。

北京市轨道交通首都国际机场线路05合同段施工方案单桩竖向抗压极限承载力（Q

F.5.5按上述方法判定抗压极限承载力有困难时，可结 辅助分析方法（如百分率法、逆斜率法及波兰玛珠基维奇 综合判定。

F.5.5按上述方法判定抗压极限承载力有困难时，可结合其他

F.5.7为现行行业标准《建筑基桩检测技术规范》JGJ106

.7为现行行业标准《建巩基桩检测技不规范》JGI0 3第4.4.4条的强制性规定。

附录G三岔双向挤扩灌注桩的极限侧

1#2#楼施工现场临时用电施工组织设计G.0.1本条是关于三岔双向挤扩灌注桩的极限侧阻力标

G.0.1和表G.0.2中的值未区分千作业成孔和泥浆护壁成孔， 统一按泥浆护壁成孔取值，这样对十作业成孔的三岔双向挤扩灌 注桩更偏于安全，待今后积累更多的干作业成孔三岔双向挤扩灌 注桩试验资料后，在进行本规程修订时再适当调整取值范围。