DX桩优点浅谈.docx

北京市中级专业技术资格评审申报论文 第-15-页

论 文

题目：广渠路二期桥梁桩基施工中三岔双
向（DX）挤扩灌注桩技术优点浅谈

.

摘 要
随着城市化进程的加快，城市市政道路建设一般都穿过人口密集、地下管网密布的繁华城市中心地段。目前桥梁中桥桩采用的多是直孔灌注桩，为满足承载力等要求，桩长一般设计的较长，相应的成本较大、工期较长、施工技术难度也大。所以我们引进了DX桩施工技术。
DX桩是贺德新先生在1998年研制开发的专利，并以名字后两个字的拼音“De Xin”的首字母命名的，是一种变截面灌注桩。DX优点很多，例如提高了承载力、减少桩的数量、沉降小且均匀、节约成本、缩短工期、对环境影响较小、社会效益好等。

关键词：DX桩，承载力，节约成本
目 录
摘 要 2
绪 论 4
一、工程概况 5
1、变更前17轴承台结构 5
2、变更后17轴承台结构 6
二、 浅谈DX桩的优点 7
1、DX桩竖向承载力比直孔灌注桩有较大优势 7
（1）直孔灌注桩单桩轴向受压承载力计算： 7
（2）DX桩单桩轴向抗压承载力计算： 8
（3）结果分析与结论 9
2、采用DX桩能够减少桩基成本的支出 10
（1）17#轴承台桩基变更前材料费用计算 10
1）直孔灌注桩钢筋费用计算 10
2）直孔灌注桩混凝土费用计算 11
（2）17#承台桩基变更后材料费用计算 11
1）DX桩钢筋费用计算 12
2）DX桩混凝土费用计算 12
（3）结果分析与结论 12
参考文献 14
附 录 15

-15-

绪 论
城市市政道路建设一般都穿过人口密集、地下管网密布的繁华城市中心地段。由于现场既有管线线路的原始资料不准确，所以设计人员在设计桩基位置时往往导致与既有管线位置冲突，给施工带来不便。为了施工能顺利进行并且还要符合设计的初衷，此时要对原设计方案变更。考虑到施工区域有限，经与设计商讨后决定采用DX桩施工技术。
北京市政集团在承建的广渠路二期工程中，高架桥南侧部分桩基位置与现况热力方沟的护坡桩位置冲突。需调整桥梁桩基位置，为保证有足够承载力，将原来的直孔灌注桩变为DX桩，有效的解决了这个难题，因此通过这个工程实例，浅谈一下DX桩的优点，展望一下DX桩的前景。

一、工程概况
广渠路（东四环路～通州区怡乐西路）是北京市中心城道路网布局中17条快速路放射线之一，西起东四环大郊亭桥，向东经五环路、机场二通道（长营路）后，终点至通州区的怡乐西路，道路全长约12km。道路设计标准为城市快速路，主线设计速度70km/h，辅路设计速度40km/h，规划红线宽度87m。
本标段全长969.0 m。工程施工主要内容包括：道路、高架桥、匝道桥（四环路立交Z4、Z5、Z6、Z7匝道桥）、雨水、拆迁、电信等工程的施工。为保证高架桥桩基施工时，临近热力方沟的安全，在8轴、17轴、20轴和21轴处采用挤扩桩（DX桩），共计28颗。
由于四个承台桩的形式是一样的，就以17轴承台桩基为例，如下图所示。
1、变更前17轴承台结构
17#承台桩基变更前是两承台8根桩结构，如图1-1所示：
图1-1 17轴承台变更前结构图
每根桩长35ｍ，直径1.5ｍ，混凝土强度C25。阴影部分为桩基与护坡桩冲突部分，重合部分的宽度约20cm。
2、变更后17轴承台结构
17轴承台变更后为单承台6根桩基结构，如图1-2所示：
每根长40m，直径1.5m，混凝土强度C25。变更后桩基位置如图所示约有30cm的空间距离。

图1-2 17#承台变更后结构图
本桩需设置两个承力盘,根据实际地质情况调整承力盘位置，但第一个承力盘必须在粉细砂层，第二承力盘必须在细中砂层。承力盘直径约240cm，厚度93.5cm。
下面结合我标工程，通过变更前后数据对比，从以下两个方面谈论DX桩的优点。
二、 浅谈DX桩的优点
1、DX桩竖向承载力比直孔灌注桩有较大优势
直孔灌注桩主要靠桩身摩擦力承载压力，DX桩除受摩擦力外还通过扩大桩身截面积（承力盘）以获得较高端承，进而提高桩的竖向抗压承载力的原理。可以看出DX桩在端承力上有较高的承载优势。结合广渠路工程，通过计算对比两种桩的承载力，根据计算数据说明DX桩的优势。
（1）直孔灌注桩单桩轴向受压承载力计算：
根据《公路桥涵地基与基础设计规范》得直孔灌注桩的承载力计算公式： Ra=12ui=1nqikli+Apqr （2-1）
qr=m0λfao+k2γ2h-3 （2-2）
式（2-2）中 λ取0.85，m0取0.85，公式中其他参数见附录。
直孔灌注桩土层分布情况如图2-1所示：

2-1 土层分布示意图

直孔灌注桩的桩长为35m，从土层结构示意图看出直孔灌注桩基竖向承载力由F1和F2组成，桩基穿过9种土层，根据广渠路岩土工程勘察报告得出17轴承台处各土层参数，如表2-1所示：
表2-1 土层参数表
土层分步
土质情况
深度
厚度
天然密度
桩侧土摩阻力标准值
地基土承载力基本容许值
桩的极限侧阻力标准值
桩的极限端阻力标准值
m
m
g/m3
kpa
kpa
kpa
kpa
① 粉细砂
中密
0～-4
4
2.0
50

50

② 粉质粘土
可塑-软塑
-4～-10
6
1.96
50

50

③ 粉细砂
中密-密实
-10～-13
3
2.01
55
210
50
900
④ 圆砾-卵石
密实
-13～-19
6
2.02
140

140

⑤ 粘土
可塑
-19～-21
2
1.91
60

60

⑥ 粉质粘土
可塑
-21～-23
2
2.02
65

65

⑦ 细中砂
密实
-23～-27
4
2.03
65
250
65
1100
⑧ 圆砾-卵石
密实
-27～-33
6
2.05
150

150
1600
⑨ 粉质粘土
可塑
-33～-39
6
2.02
65
260
65
700
⑩ 细中砂
密实
-39～-40
1
2.04

70
255
70
1100
注：地面深度为0
根据土层参数表把对应的图层参数代入公式2-1有：
Ra=12ui=1nqikli+Apqr =9554.7 kpa
通过计算得出直孔灌注桩单桩轴向受压承载力容许值[Ra] =9554.7 kpa。
（2）DX桩单桩轴向抗压承载力计算：
根据《三岔双向挤扩灌注桩设计规程》得DX桩的承载力计算公式：

Quk=Qsk+QBk+Qpk=uqsikli+ηqBikApD+qpkAp (2-3)

DX桩土层分布情况如图2-2所示：

2-2 土层结构示意图
从土层结构示意图可以看出DX桩主要受力有F1、F2、F3，因为地址条件相同，所以将表2-1里土的参数带入公式（2-3）有：
Quk=Qsk+QBk+Qpk=uqsikli+ηqBikApD+qpkAp =23113.6 kpa
根据公式得出单桩竖向抗压极限承载力标准值Quk=23113.6 kpa
（3）结果分析与结论
为了更能说清问题，我假设一种情况加入对比，假设直孔灌注桩长为40m，把直孔灌注桩短的疑点消除，直孔灌注桩靠摩擦力承载，所以桩越长摩擦力越大。在利用公式1-1进行计算（过程简略）得单桩承载力为10682kpa。然后进行对比如表2-2所示：

表2-2 承载力对比
桩型
桩长m
单桩承载力kap
根数
总承载力kap
直孔灌注桩
35
9555
8
76438
直孔灌注桩（假设）
40
10682
8
85456
DX桩
40
23114
6
138682

从表看出相同地质条件，相同桩长情况下，DX桩与直孔灌注桩单桩承载力比值为：DX桩/直孔桩=Quk/ Ra=23114/10682=2.2倍，通过中阔地基官网技术中心数据查询得知DX桩单桩竖向承载力是同桩径普通钻孔灌注桩的2倍左右。所以计算数值符合经验值，证明了论点。另一方面从总承载力可以看出，DX桩在数量上少于直孔灌注桩的情况下承载力扔优越于直孔灌注桩，进一步说明DX桩竖向承载力的优势。 所以通过以上数据说明，DX桩是一种增加基础承载力的有效方法。
在桩基施工中，由于地下情况有随机性，所以经常会遇到一些困难，例如有些情况需要减少桩的数量并增加桩间距来跨过障碍物，同时还得保证承载能力，如果地质条件符合要求，这时可用DX桩来解决问题，DX桩承载力高即是它的优点也是它解决问题的手段。
2、采用DX桩能够减少桩基成本的支出
结合广渠路工程，通过对比桩基材料费用的方法验证我们采用DX桩后是否比以前所用材料更省了，更经济了。
（1）17#轴承台桩基变更前材料费用计算
17#轴承台桩基变更前直径1.5m，长35m，一共8根桩。先对一根桩基的钢筋、混凝土材料费用进行计算。
1）直孔灌注桩钢筋费用计算
一根直孔灌注桩钢筋用量如表2-3所示：
表2-3 钢筋表
编号
直径（mm）
长度(cm)
根数
重量（kg）
总重量（kg）
1
φ25
2623.9
16
1616.3
φ25 2801.4kg
φ20 141 kg
φ12 726.4 kg
φ12 72.5 kg
2
φ25
1923.9
16
1185.1
3
φ12
536.5
6
28.6
4
φ20
439
13
141
5
φ12
81802
1

726.4
6
φ12
103
48
43.9

施工期间钢筋市场价格如表2-4所示：
表2-4 钢筋价格表
钢筋品种

价格
φ25
φ20
φ12
φ12
元/吨
4990
4910
5160
5050

通过表中价格计算出钢筋用量的费用为18785.7元
2）直孔灌注桩混凝土费用计算
先计算混凝土体积：V=π4d2*L=3.14×1.52/4×35= 61.8m3
根据当时商品混凝土市场价格知C25混凝土价格为390/m3
所需混凝土用量费用为=61.8×390=24102元
所以得出一根直孔灌注桩材料费用为：42887.7元
17#承台一共8根桩，所以总费用为：42887.7×8=343101.6元
（2）17#承台桩基变更后材料费用计算
DX桩直径1.5m，长40m，一共6根，同直孔灌注桩一样先对一根DX桩的钢筋、混凝土材料费用进行计算。
1）DX桩钢筋费用计算
一根DX桩的钢筋用量如表2-5所示：
表2-5 钢筋表
编号
直径（mm）
长度(cm)
根数
重量（kg）
总重量（kg）
1
φ25
3123.9
16
1926
φ25 3235.5kg
φ20 173.2 kg
φ12 883.1 kg
φ12 87.1 kg
2
φ25
2123.9
16
1309.5
3
φ12
536.5
6
28.6
4
φ20
439
16
173.2
5
φ12
99464
1
883.1
6
φ12
103
64
58.5

同样方法计算得钢筋用量的费用为21992.208元
2）DX桩混凝土费用计算
混凝土体积V=π4d2*L=3.14×1.52/4×40+1.45=72.1 m3
所需混凝土用量费用为=72.1×390=28119元
所以得出一根直孔灌注桩材料费用为：49545.7元
17#承台DX桩一共6棵，所以总费用为：49545.7×6=300667.2元
（3）结果分析与结论
计算结果对比如表2-6所示：
表2-6 计算结果对比
桩型
桩径m
长度m
根数
单根材料价格
总价格
直孔灌注桩
1.5
35
8
42887.7
343101.6
DX桩
1.5
40
6
49545.7
300667.2

通过价格对比表可以看出使用DX桩后材料费节省了42434.4元。所以DX具有节省材料的优点，从而节约了施工成本。
结 论
本论文结合广渠路工程，通过数据的比较分析，浅谈了DX桩两方面优点。因为DX桩承载力高，所以在要求同样承载力的前提下，采用的桩数会减少，桩径也会相对变小，这样采用DX桩，不仅节约混凝土用量，再加上因桩数减少而节约的钢筋用量，可减少直接成本，这两点优点是相辅相成的。另外，工程量的减少还有助于缩短工期，混凝土用量和泥浆排放量还会减少，可以减少对环境的污染。采用DX桩技术建设的桥梁，有着创新、经济、环保等特点，具有良好的社会和经济效益。
DX桩有着诸多优点，所以DX桩具有解决问题的潜在能力，在施工中可能会遇到很多难题，例如施工地材料有限、施工方法滞后导致工期缓慢、地质条件差、地下管线复杂、施工范围有限等，DX桩施工技术可能是解决问题的一把利剑。
总之，挤扩支盘灌注桩技术为桩基工程提供一种新手段、新方法，能适应更复杂的建筑工程要求，是我国桩基工程技术的一枝新秀，一种更为合理的桩型，为桩基的“武器库”中，增添一个新成员。今后必将得到更广泛的应用与发展。

参考文献
[1]公路桥涵地基与基础设计规范北京：人民交通出版社，2007: 37-38.
[2]三岔双向挤扩灌注桩设计规程：中国建筑工业出版社，2009: 9-10.
[3]公路桥涵多节三岔（DX）挤扩灌注桩技术规程：河北质量技术监督局，2008
[4]DX多节挤扩桩的产生及特点：工业建筑出版社，2004
[5]岩土工程勘察报告：2009-042-详-5 2010

附 录
Ap——桩端截面面积（m2）
li ——承台底面以下各土层的厚度（m）
U ——桩身周长（m）
qik——与li对应的各土层与桩侧的摩阻力标准值（kpa）
fao——桩端处土的承载力基本容许值（kpa）
h ——桩端的埋置深度
k2——容许承载力随深度的修正系数
γ2——桩端以上各土层的加权平均重度
λ—— 修正系数
m0——清底系数
qsik——第i层土的极限侧摩阻力标准值（kpa）
qBik——单桩第i个盘的持力土层极限盘端阻力标准值（kpa）
qpk——极限端阻力标准值（kpa）
ApD=（D2-d2）π/4,D为承力盘直径，d为桩身直径
Ap——桩端截面面积（m2）
li ——桩穿越第i层土的厚度（m）
U ——桩身周长（m）
η——总盘端阻力调整系数，