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简介（作者编辑）：_上海地区静钻根植桩成桩效果与质量试验研究.pdf
摘要（系统识别）：
第49卷第12期
建筑结构
Vol.49 No.12
2019年6月下
Building Structure
Jun.2019
D0I:10.19701/jjg2019.12.022
上海地区静钻根植桩成桩效果与质量试验研究*
王卫东2，凌造，
吴江斌2，袁聚云
(1同济大学地下建筑与工程系，上海200092；
2华东建筑设计研究院有限公司地下空间与工程设计研究院，上海200002)
摘要]静钻根植桩是一种绿色环保的新型桩基，以往研究工作较少关注静钻根植桩桩身质量及形态，而这是正
确认识这类桩基性能的基础。以上海彩虹湾医院项目为依托，基于静载试验、现场开挖验证、水泥土无侧限抗压强
度试验和静力触探测试，较系统地分析了上海地区静钻根植桩成桩效果与质量。研究结果表明，静钻根植桩适用
于上海地区地层条件，施工效率较高，具有可靠的竖向抗压和抗拔承载力：开挖范围内桩身基本呈圆柱形，水泥土
和预制桩胶结良好；桩身水泥土搅拌较均匀，沿深度水泥土强度较稳定。研究成果可为上海地区静钻根植桩实践
与理论研究提供参考。
[关键词]静钻根植桩：静载试验；水泥土；成桩效果：施工工效
中图分类号：TU473.1
文献标识码：A文章编号：1002848X(2019)12011505
Experimental study on pile-forming effect and quality of pre-bored precast pile with
enlarged base in Shanghai area
(1 Department of Geotechnical Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China;
2 Underground Space Engineering Design Research Institute,East China Architecture Design Research
Institute Co.,Ltd.,Shanghai 200002,China)
foundation.In the past,little attention has been paid to the quality and shape of the PPEB piles,which is the basis for the
accurate understanding of the performance of such piles.Based on static load tests,site excavation validation,unconfined
compression tests and cone penetration tests in Shanghai Rainbow Bay Hospital,pile-forming effect and quality of PPEB
piles in Shanghai area were analyzed.The test results show that the PPEB pile is suitable for the stratum condition in
Shanghai area,with high construction efficiency and reliable vertical compressive and uplift bearing capacity.In the
excavation area,the shape of the pile shaft is nearly cylindrical,cemented soil and inner precast piles are well cemented.
The cement-soil mixing of pile shaft is uniform,the strength of cement-soil is stable along the depth.The test results
provide guidance for the practice and theoretical research of PPEB pile in Shanghai area.
Keywords:pre-bored precast pile with enlarged base;static loading test;cement soil;pile-forming effect;construction
efficiency
0
引言
后形成水泥土包裹刚性桩体的植入桩（图1(e)。
静钻根植桩是近几年研究开发的一种绿色环保
静钻根植桩可以充分发掘桩基的性能，通过预
的新型桩基四。它具有特殊的施工工艺，见图1。
先钻孔来消除挤土效应，通过桩周水泥土来提高侧
首先采用可调节叶片的钻头和以搅拌钻杆为主的组
摩阻力，通过扩底来改善桩端性状，提高桩端承载
合钻杆进行预先钻孔（图1(a)。钻至设计深度
力，控制沉降，利用预应力管桩来提高桩身材料强
后，通过液压系统打开钻头的可调节叶片，进行扩大
度。因此，相较于传统灌注桩或预制桩，静钻根植桩
头成孔（图1(b))。在成孔完成后，向扩大头注入
具有低振动、低噪声、无挤土、少排泥等优点，是一种
水灰比0.6的纯水泥浆，并随着钻杆多次反复升降，
对环境影响小、节能降耗的新型桩基，具有很高的推
将扩大头内泥浆搅拌均匀，形成扩大头水泥土浆液
广价值，并最先在浙江地区得到应用田。
(图1(c))。扩大头水泥浆注入施工完成后，钻头
静钻根植桩的相关研究近几年也逐渐得到开
叶片关闭，随着钻杆的提升，向桩身注入水灰比1.0
的纯水泥浆（图1(）)。最后，在水泥土浆液初凝
*上海市优秀学术/技术带头人计划(18XD1422600)。
作者简介：王卫东，博士，教授级高级工程师，博士生导师，Email:
前，预制桩利用其自重沉入到水泥土中，水泥土固化
weidong_wang@ecadi.com.
(C)1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
116
建筑结构
2019年
共3根（编号为S21,S2-2,S2-3)。另外，在静钻根
植桩施工前，为核对场地地层条件及检验施工工艺，
按抗压试桩组S1预成孔的要求施工了非植入预制
桩的试成孔桩K1。可以认为试成孔桩K1和抗压试
桩组S1桩身的水泥土性质一致。现场施工情况见
纯水泥浆
(水灰比1.0
图3。
土浆液
建筑场地土层参数
表1
纯水
层厚
P.
水或
泥浆
桩端
土层名称
/m
/(kN.m-3)
/kPa
/MPa
(水灰
水泥
比0.6)
土浆液
①杂填土
3.0
(a)钻孔
(b)底部扩孔
(c)扩大头
(d桩周
(e)植入
②砂质粉土
4.3
18.9
5
32.0
2.75
注浆搅拌
注浆搅拌
预制桩
③淤泥质粉质黏土
3.2
17.6
12
17.5
0.46
图1静钻根植桩施工流程
④淤泥质黏土
9.1
16.7
10
11.5
0.61
⑤，粉质黏土
8.9
18.2
19.5
1.04
⑤3粉质黏土夹粉土
11.2
18.2
16
21.0
1.63
载试验、模型试验、数值分析等手段，对静钻根植桩
⑤4粉质黏土
3.1
19.7
40
20.0
2.13
开展了抗压、抗拔、水平受荷性状研究，取得了较丰
⑦黏质粉土
3.8
19.3
6
31.5
4.28
富的理论研究成果。此外，徐礼阁等因基于荷载传
⑧1粉质黏土
4.5
18.4
19
20.5
2.01
⑧2粉土和黏土互层
8.4
18.7
26.5
7.04
递法推导了层状地基中静钻根植桩单桩沉降的计算
⑨粉砂
10.5
19.0
3
35.0
15.21
方法。以往研究注重力学性能测试和分析，很少关
注静钻根植桩桩身质量及形态，而这是正确认识该
天然地面
4.080抗拔试桩组S2抗压试桩组S1试成孔桩K1
①杂填土：松散1.080
新型桩基性能的基础。静钻根植桩施工工艺的可靠
650
时750
②砂质粉土：稍密
-3220
性和稳定性直接决定着该新型桩基的承载变形性
③淤泥质粉质黏土：流塑-6420
能。另外，静钻根植桩在深厚淤泥及软黏土层广泛
④淤泥质黏土：流塑
分布的上海地区的实际工程中应用较少。
-15520
本文以上海彩虹湾医院项目为依托，基于静载
同，粉质黏土：软塑
701
试验、现场开挖及水泥土性状测试，较系统地分析了
-24.420
上海地区静钻根植桩施工成桩效果。本文研究成果
⑤，粉质黏土夹粉土：软塑
可以为今后静钻根植桩的实践与理论研究提供
-35.620
参考。
1
工程地质与试桩概况
⑦黏质粉士：稍密42520
650
1.1工程地质条件
⑧，粉质黏土：可塑
-47.020
上海彩虹湾医院项目位于上海市虹口区江湾社
中密或可塑
桩端扩底
1200
区。主要建筑物包含23层的医技病房楼、7层的门
-55.420
注：括号内数据为预制桩壁厚。
诊楼和行政科研楼等，整体设置3层地下室。
场地地貌属滨海平原地貌类型，根据场地勘察
图2试桩及场地土层剖面图
报告，地表至90.0m深度范围内所揭露的土层，主
要由软弱黏性土、粉土及砂土组成，具有成层分布的
钻机及桩架
特点，属于上海典型地层。地下水位位于地面下
1.5m。场地土层相关参数见表1，表中y为土层重
高强预制桩
吊车
度，cp分别为固结快剪黏聚力和内摩擦角，P.为单
桥静力触探比贯入阻力。试桩范围内土层分布及特
供浆系统
点如图2所示。
1.2试桩概况
挖掘机
本次施工了6根静钻根植桩，其中抗压试桩组
S1共3根（编号为S1-1,S12,S1-3),抗拔试桩组S2
图3现场施工实景
(C)1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
摘要（系统识别）：
第49卷第12期
建筑结构
Vol.49 No.12
2019年6月下
Building Structure
Jun.2019
D0I:10.19701/jjg2019.12.022
上海地区静钻根植桩成桩效果与质量试验研究*
王卫东2，凌造，
吴江斌2，袁聚云
(1同济大学地下建筑与工程系，上海200092；
2华东建筑设计研究院有限公司地下空间与工程设计研究院，上海200002)
摘要]静钻根植桩是一种绿色环保的新型桩基，以往研究工作较少关注静钻根植桩桩身质量及形态，而这是正
确认识这类桩基性能的基础。以上海彩虹湾医院项目为依托，基于静载试验、现场开挖验证、水泥土无侧限抗压强
度试验和静力触探测试，较系统地分析了上海地区静钻根植桩成桩效果与质量。研究结果表明，静钻根植桩适用
于上海地区地层条件，施工效率较高，具有可靠的竖向抗压和抗拔承载力：开挖范围内桩身基本呈圆柱形，水泥土
和预制桩胶结良好；桩身水泥土搅拌较均匀，沿深度水泥土强度较稳定。研究成果可为上海地区静钻根植桩实践
与理论研究提供参考。
[关键词]静钻根植桩：静载试验；水泥土；成桩效果：施工工效
中图分类号：TU473.1
文献标识码：A文章编号：1002848X(2019)12011505
Experimental study on pile-forming effect and quality of pre-bored precast pile with
enlarged base in Shanghai area
(1 Department of Geotechnical Engineering,Tongji University,Shanghai 200092,China;
2 Underground Space Engineering Design Research Institute,East China Architecture Design Research
Institute Co.,Ltd.,Shanghai 200002,China)
foundation.In the past,little attention has been paid to the quality and shape of the PPEB piles,which is the basis for the
accurate understanding of the performance of such piles.Based on static load tests,site excavation validation,unconfined
compression tests and cone penetration tests in Shanghai Rainbow Bay Hospital,pile-forming effect and quality of PPEB
piles in Shanghai area were analyzed.The test results show that the PPEB pile is suitable for the stratum condition in
Shanghai area,with high construction efficiency and reliable vertical compressive and uplift bearing capacity.In the
excavation area,the shape of the pile shaft is nearly cylindrical,cemented soil and inner precast piles are well cemented.
The cement-soil mixing of pile shaft is uniform,the strength of cement-soil is stable along the depth.The test results
provide guidance for the practice and theoretical research of PPEB pile in Shanghai area.
Keywords:pre-bored precast pile with enlarged base;static loading test;cement soil;pile-forming effect;construction
efficiency
0
引言
后形成水泥土包裹刚性桩体的植入桩（图1(e)。
静钻根植桩是近几年研究开发的一种绿色环保
静钻根植桩可以充分发掘桩基的性能，通过预
的新型桩基四。它具有特殊的施工工艺，见图1。
先钻孔来消除挤土效应，通过桩周水泥土来提高侧
首先采用可调节叶片的钻头和以搅拌钻杆为主的组
摩阻力，通过扩底来改善桩端性状，提高桩端承载
合钻杆进行预先钻孔（图1(a)。钻至设计深度
力，控制沉降，利用预应力管桩来提高桩身材料强
后，通过液压系统打开钻头的可调节叶片，进行扩大
度。因此，相较于传统灌注桩或预制桩，静钻根植桩
头成孔（图1(b))。在成孔完成后，向扩大头注入
具有低振动、低噪声、无挤土、少排泥等优点，是一种
水灰比0.6的纯水泥浆，并随着钻杆多次反复升降，
对环境影响小、节能降耗的新型桩基，具有很高的推
将扩大头内泥浆搅拌均匀，形成扩大头水泥土浆液
广价值，并最先在浙江地区得到应用田。
(图1(c))。扩大头水泥浆注入施工完成后，钻头
静钻根植桩的相关研究近几年也逐渐得到开
叶片关闭，随着钻杆的提升，向桩身注入水灰比1.0
的纯水泥浆（图1(）)。最后，在水泥土浆液初凝
*上海市优秀学术/技术带头人计划(18XD1422600)。
作者简介：王卫东，博士，教授级高级工程师，博士生导师，Email:
前，预制桩利用其自重沉入到水泥土中，水泥土固化
weidong_wang@ecadi.com.
(C)1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
116
建筑结构
2019年
共3根（编号为S21,S2-2,S2-3)。另外，在静钻根
植桩施工前，为核对场地地层条件及检验施工工艺，
按抗压试桩组S1预成孔的要求施工了非植入预制
桩的试成孔桩K1。可以认为试成孔桩K1和抗压试
桩组S1桩身的水泥土性质一致。现场施工情况见
纯水泥浆
(水灰比1.0
图3。
土浆液
建筑场地土层参数
表1
纯水
层厚
P.
水或
泥浆
桩端
土层名称
/m
/(kN.m-3)
/kPa
/MPa
(水灰
水泥
比0.6)
土浆液
①杂填土
3.0
(a)钻孔
(b)底部扩孔
(c)扩大头
(d桩周
(e)植入
②砂质粉土
4.3
18.9
5
32.0
2.75
注浆搅拌
注浆搅拌
预制桩
③淤泥质粉质黏土
3.2
17.6
12
17.5
0.46
图1静钻根植桩施工流程
④淤泥质黏土
9.1
16.7
10
11.5
0.61
⑤，粉质黏土
8.9
18.2
19.5
1.04
⑤3粉质黏土夹粉土
11.2
18.2
16
21.0
1.63
载试验、模型试验、数值分析等手段，对静钻根植桩
⑤4粉质黏土
3.1
19.7
40
20.0
2.13
开展了抗压、抗拔、水平受荷性状研究，取得了较丰
⑦黏质粉土
3.8
19.3
6
31.5
4.28
富的理论研究成果。此外，徐礼阁等因基于荷载传
⑧1粉质黏土
4.5
18.4
19
20.5
2.01
⑧2粉土和黏土互层
8.4
18.7
26.5
7.04
递法推导了层状地基中静钻根植桩单桩沉降的计算
⑨粉砂
10.5
19.0
3
35.0
15.21
方法。以往研究注重力学性能测试和分析，很少关
注静钻根植桩桩身质量及形态，而这是正确认识该
天然地面
4.080抗拔试桩组S2抗压试桩组S1试成孔桩K1
①杂填土：松散1.080
新型桩基性能的基础。静钻根植桩施工工艺的可靠
650
时750
②砂质粉土：稍密
-3220
性和稳定性直接决定着该新型桩基的承载变形性
③淤泥质粉质黏土：流塑-6420
能。另外，静钻根植桩在深厚淤泥及软黏土层广泛
④淤泥质黏土：流塑
分布的上海地区的实际工程中应用较少。
-15520
本文以上海彩虹湾医院项目为依托，基于静载
同，粉质黏土：软塑
701
试验、现场开挖及水泥土性状测试，较系统地分析了
-24.420
上海地区静钻根植桩施工成桩效果。本文研究成果
⑤，粉质黏土夹粉土：软塑
可以为今后静钻根植桩的实践与理论研究提供
-35.620
参考。
1
工程地质与试桩概况
⑦黏质粉士：稍密42520
650
1.1工程地质条件
⑧，粉质黏土：可塑
-47.020
上海彩虹湾医院项目位于上海市虹口区江湾社
中密或可塑
桩端扩底
1200
区。主要建筑物包含23层的医技病房楼、7层的门
-55.420
注：括号内数据为预制桩壁厚。
诊楼和行政科研楼等，整体设置3层地下室。
场地地貌属滨海平原地貌类型，根据场地勘察
图2试桩及场地土层剖面图
报告，地表至90.0m深度范围内所揭露的土层，主
要由软弱黏性土、粉土及砂土组成，具有成层分布的
钻机及桩架
特点，属于上海典型地层。地下水位位于地面下
1.5m。场地土层相关参数见表1，表中y为土层重
高强预制桩
吊车
度，cp分别为固结快剪黏聚力和内摩擦角，P.为单
桥静力触探比贯入阻力。试桩范围内土层分布及特
供浆系统
点如图2所示。
1.2试桩概况
挖掘机
本次施工了6根静钻根植桩，其中抗压试桩组
S1共3根（编号为S1-1,S12,S1-3),抗拔试桩组S2
图3现场施工实景
(C)1994-2019 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net
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