钱永梅　王绍宇　王若竹

(1.吉林建筑大学，吉林 长春　130118；　2.吉林省结构与抗震科技创新中心，吉林 长春　130118)



盘截面形式对混凝土扩盘桩抗拔破坏影响的试验★

钱永梅1,2王绍宇1王若竹1

(1.吉林建筑大学，吉林 长春130118；2.吉林省结构与抗震科技创新中心，吉林 长春130118)

摘要：针对目前国内混凝土扩盘桩的常用截面形式，确立了原状土小模型试验研究方案，通过改变扩大盘的截面形式，实现全过程观察扩大盘截面形式对混凝土扩盘桩抗拔破坏的影响状况，为类似问题的研究提供可靠的依据。

关键词：混凝土扩盘桩，截面形式，原状土，小模型试验，破坏状态

1概述

混凝土扩盘桩是一种新型的桩基础，具有单桩抗拔承载力高，节约材料，设计灵活等特点。近些年，国内学者对混凝土扩盘桩的理论与试验方面有一定的研究，但是对盘截面形式的研究是少之又少。目前，工程当中使用最广泛的是双坡扩大盘，但由于成盘工艺的区别，扩大盘存在多种截面形式，如双坡对称、双坡非对称，另外，盘端截面也略有不同，如图1所示。

随着多年的发展，我国对混凝土扩盘桩相关理论的研究与试验日渐趋于完善。钱永梅等人通过建立挤扩多盘桩有限元理论分析模型，对承力扩大盘形状对挤扩多盘桩单桩承载力的影响得出了定性的理论，分析结果。钱永梅，牟楠初步探讨了承力盘参数(盘数、盘间距、径高比等)对挤扩多盘桩抗拔承载力的影响，为进一步确定挤扩多盘桩单桩抗拔承载力计算公式奠定基础。李汉杰通过建立不同盘底倾角的有限元模型，对它们进行数值模拟静载试验来验证室内模型试验的正确性，并通过一系列的计算分析试图找到最合理的盘体底部倾斜角度。

根据实际的成盘工艺，可以模拟建立几种不同的扩大盘截面形式的桩，为了分析不同截面形式挤扩多盘桩单桩极限抗拔破坏状态的影响，保证挤扩多盘桩设计的合理性和实际工程的可行性。本文总结现有的试验研究经验，提出可以全过程观察桩周土体破坏状态的原状土小模型试验方案，通过试验结果，可以确定分析模型，为进一步研究混凝土扩盘桩扩大盘的破坏机理及单桩极限承载力提供可靠的理论依据。

2模型试验方案

在混凝土扩盘桩抗拔承载力的研究过程中，由于混凝土扩盘桩自身的结构特点，在竖向拉力作用下，桩的破坏不是简单的桩体被拔出，而是在竖向拉力作用下，承力扩大盘盘上土体破坏形式分为冲切破坏和滑移破坏两种形式。所以，本试验将模拟几种盘截面形式的混凝土扩盘桩，以分析它们在抗拔状态下对土体的破坏。

2.1试件及土样模型

由于该试验采用小比例模型试件，而且试件材质对试验结果影响很小，因此采用半截面铁质的带承力扩大盘的模型桩进行试验。由于本试验研究不同盘截面形式对混凝土扩盘桩抗拔破坏的影响，故需要确定几组桩模型进行对比。本试验的桩模型采用双坡对称型，双坡非对称型，双坡对称圆弧盘端，双坡单曲线非对称型四种模型。

桩土模型示意图如图2所示。

2.2土体模型及试验装置

由于是原状土小模型试验，试验过程均在实验室内完成。试验所需装置有：取土器(如图3所示)，试验加载台(如图4所示)，2 t手动液压千斤顶，固定横梁(用于抗拔试验中固定取土器的位置)，垫块(用于调整取土器的高低，以便千斤顶的使用)，位移计(用于测量桩在逐级加载过程中桩体位移变化值)，电子称(用于测量垫块及千斤顶的自身重量)，拉杆(用于抗拔试验中连接桩模型)，照相机等。

2.3试验过程

1)选取合适的场地用取土器进行原状土的获取。2)将所获取的原状土运送试验场地进行保存。3)取下取土器的一侧钢板进行桩模型试件的定位埋设，从而形成完整的待加载试件。4)将已经准备好的待加载试件至于实验台上，用横梁固定连接，以防止移动。5)在加载台的横梁上放置位移计，千斤顶并用拉杆将桩模型连接，待各项工作准备好后执行加载。6)采用手动逐级加载，观察位移计的数据，及时记录直至不能加载或桩周土体完全破坏。7)在加载过程中用照相机时刻拍摄各级加载情况以便以后研究。8)待加载完成后，卸去加载装置，描绘桩周土体破坏形式。9)数据整理。

3试验方案的关键

3.1试验中的关键问题

小比例模型试验在试验材料以及方法的方面存在不可避免的差异，使试验数据信息存在一定偏差，从而影响最终分析结果。

由于实际成盘工艺所制成扩盘桩与小比例模型试验的模型桩之间存在不可避免的差异，所以实际的扩大盘截面与桩模型之间必然存在差异，因此在得出结论时应考虑这些必不可免的误差。

由于本试验采用的是原状土，所获取原状土的方法是本试验关键步骤之一。由于取土器的设置以及土体的搬运，可能使试验时的土体与实际的原状土之间存在一定的差异。

3.2试验中的保障措施

在适当坡角范围内，坡角小的比坡角大的试验桩在相同荷载作用下产生的位移要小。

由于试验采用的是液压千斤顶，故需控制好千斤顶的加载力度，避免过快或者过慢加载导致试验误差。

本试验方案采用原状土小比例模型试验，原状土的获取以及保存是本试验的关键之一。本试验采用自制取土器到适合场地获取原状土并做适当的养护，以保证原状土的形状不发生明显改变。

本试验方案采用的半截面模型桩，相比全桩的模型有一定的突破。半截面桩原状土小比例模型试验更容易观察试验的过程，能够清晰的看到桩体的位移情况以及桩周土体的破坏情况，弥补桩基础试验研究中只能靠仪器收集数据进行分析和推理的不足，提供新的桩基础试验研究方法，为桩基础试验研究的发展将起到积极的促进作用。

4结语

近些年，国内学者对混凝土扩盘桩做了大量的理论研究和试验，其理论成果和施工工艺也逐渐趋于成熟，对于混凝土扩盘桩的研究呈现出由定性转变为定量的特点。而本文的试验方案主要根据实际的成盘工艺的区别，从而形成混凝土扩盘桩扩大盘的截面形式不同为主要思路，确定了以改变混凝土扩盘桩扩大盘截面形式的小比例模型试验，全程观测桩周土体的破坏机理。这种通过半截面桩小比例模型试验研究盘截面形式对混凝土扩盘桩抗拔破坏状态的影响的方法是一种较为新颖的研究方式，这种方式更容易观察试验的全过程，能够清晰的看到桩体的位移情况以及桩周土体的破坏情况，为进一步研究混凝土扩盘桩扩大盘的截面形式对抗拔破坏状态以及承载力的影响提供可靠的依据，同时也能够保证混凝土扩盘桩设计的合理性和实际工程的可行性。

参考文献：

[1]牟楠.扩多盘桩承力盘参数对单桩抗拔承载力影响的研究.长春：吉林建筑大学，2014.

[2]王若竹，钱永梅，尹新生.扩多盘桩承力扩大盘形状对单桩承载力影响的理论分析.建筑技术开发，2010(12):25-27.

[3]钱永梅，牟楠，于涵.挤扩多盘桩承力盘参数对单桩抗拔承载力影响的初探.建筑技术开发，2013,7(7):22-24.

[4]李汉杰.支盘桩盘体形状对承载形状影响研究.杭州：浙江工业大学，2014.

[5]钱永梅，任佳佳，牟楠.挤扩多盘桩抗拔承载力计算模式研究.建筑技术，2015,6(6):502-503.

[6]钱永梅，尹新生，钟春玲，等.挤扩多盘桩土体破坏机理的试验研究.岩土工程界,2003,6(12):78-80.

[7]钱永梅，徐广涵.挤扩多盘桩试验研究的发展概述.建筑技术开发，2014,11(11):22-24.

[8]任佳佳.挤扩多盘桩抗拔承载力及土体破坏形状的研究.长春：吉林建筑大学，2012.

Test program about sectional form affecting theuplift failure behavior of the concrete expanded-plates pile★

Qian Yongmei1,2Wang Shaoyu1Wang Ruozhu1

(1.JilinArchitecturalCollege,Changchun130118,China;2.JilinStructuralandSeismicScientificandTechnologyInnovationCenter,Changchun130118,China)

Abstract: In this paper, according to several common forms of the concrete expanded-plates pile currently, it is initially established small model test research programs in undisturbed soil. By changing the sectional form of the bearing expanded-plates, it can be observed that the whole failure process of the concrete expanded-plates pile under uplift forces, so as to provide reliable reference for similar problems.

Key words: concrete expanded-plates pile, sectional form, undisturbed soil, a small model test, failure behavior

Research on the potential geologic hazards in rural area★

Huang ShifaHuang Zhibo*Wang YongWu ZhumeiLuo JingzhongSu Bin

(JinshanCollege,FujianAgriculturalandForestryUniversity,Fuzhou350002,China)

Key words:geological disaster, landslide, plant, loss of water and soil

Abstract:Taking Yunxiao County in Zhangzhou City of Fujian Province as the example, the paper analyzes the geological diseases types of the area from the slopping slope and enlarging land, and cutting of fruit trees, and points out respective prevention measures, so as to reduce the geological disasters and ensure the life and property safety of the citizens of the county.

文章编号：1009-6825(2016)14-0052-02

收稿日期：2016-03-09★:国家自然科学基金项目(项目编号：51278224)；吉林省教育厅项目(吉教科合[20]16]第151号)

作者简介：钱永梅(1970- )，女，博士，教授；王绍宇(1992- )，男，在读硕士；王若竹(1971- )，男，教授

中图分类号：TU473.1

文献标识码：A