泥浆壁钻孔挤扩支盘桩的施工与应用

1、泥浆壁钻孔挤扩支盘桩的施工与应用李启伦 (山东省城乡建设勘察院)【提要】 本文简介挤扩支盘桩的特点及适用范围并结合具体工程的施工经验，介绍了泥浆护壁挤扩支盘桩的施工工艺、机具及单桩竖向极限承载力标准值的计算。 【关键词】 挤扩支盘桩 承载力 施工 应用 1 概 述挤扩支盘桩是在普通直线型灌注桩的基础上，依靠机械外力在桩孔适当位置，将孔壁纵向挤扩成垂直分支或盘而成，见图1。其施工工艺和受力性能既不同于一般树根桩，也不同于普通直线型混凝土灌注桩，且有以下特点：桩的单位立方混凝土的承载力高，为相同地层普通混凝土桩的2倍左右，有良好的承压、抗拔能力。在同等承载力情况下，节省材料、经济效果好。机械化程度

2、高，施工快，成本低。提高地基强度，盘或分支周土经挤扩后，坚硬密实，改善了支盘周围原有土的物理力学性质，有效地提高地基强度。支盘桩能充分利用桩身上下各部位的硬土层，改变普通直线型桩的受力机理，变摩擦桩为变截面的多支点摩擦端承, 使建筑结构更加稳定。沉降量小。 图1桩身构造示意图该桩型适用于工业与民用建筑、高层建筑及高耸构筑物的桩基础，可在粘性土、粉土、粉质粘土、细砂土及含少量姜石的软土层中挤扩，但不适合于淤泥质土、中粗砂层、砾石层以及液化砂土层中分支和成盘。2 工程概况江苏省丰县农村信用联社营业楼工程，设计主楼12层，高48.30m，两侧为裙楼，总建筑面积6988m2。主楼最大荷载4800kN,

3、裙楼荷载900kN，钢筋混凝土框架结构，主裙楼间不设沉降缝，采用水下灌注挤扩支盘桩基础。主楼桩径500mm，桩长17.20m，在桩身底部有二道盘，盘径940mm，主筋6，14×11420，绕筋6，124根桩，设计单桩轴向承载力1400kN。裙楼桩径500mm，桩长16.50m,在桩身底部设一道盘,盘径940mm,主筋614×13420,绕筋6,66根桩,设计单桩轴向承载力700kN。3 场地地质条件工程地质概况及桩身结构见表1。表(1) 工程地质概况及桩身结构层号岩 性 描 述柱状图桩身结构图1素填土:由粉土、粉质粉土组成:中等压缩性，标准贯入3.7,厚度15.1m, 承载

4、力标准值fk=80kpa。2m, fk=110kpa。3m, fk=150kpa。4粘土:灰色、饱水、可塑、中等压缩性，标准贯入7.5,1.9-4.6厚度1.9-4m, fk=150kpa。5m, fk=180kpa。6粉土:棕黄色、饱水、中密=密实,夹数层硬塑状粘土薄层,中等压缩性，标准贯入18,厚度大于15m, fk=200kpa。4 方案选择根据荷载要求和场地地质条件，本工程曾考虑三种桩基方案，即沉管灌注桩、钻孔灌注桩、挤扩支盘桩，通过对比（见表2）分析认为，挤扩支盘桩是既经济又可行的最佳施工方案。表2. 几种桩基方案的比较项目桩型桩径(mm)桩长(m)桩数(支)单桩标准承载力(kN)单

5、方砼承载力(kN)砼总量(m3)其 它主楼裙楼主楼裙楼主楼裙楼钻 孔灌 注 桩70017.0015.001166212001700183.41116.8材料用量是支盘桩的1.67倍,泥浆处理量大沉 管灌 注 桩45017.5016.0018496750700269.5756.41材料用量是支盘桩的1.13倍,且桩数多承台加大,另外,淤泥层缩径严重难以控制挤 扩支 盘 桩50017.2016.50124661400700414.5667.68材料用量最小,施工技术可行.5 施工工艺及要求51 成桩的施工流程 桩定位放线挖桩坑钻机就位调钻塔垂直测标高开钻至设计深度涮孔壁、换浆至比重1.2钻机移至下

6、一桩位吊入分支器作支盘下钢筋笼下导管冲洗沉渣、换浆至比重1.10灌注砼成桩。52 施工工艺 该工程成孔采用稳定性好、成孔垂直度高的液压步履多功能潜水钻机，正循环回转钻进，自然造浆护壁，泥浆比重为1.31.4，粘度1520s。钻进达到设计深度后，一边涮掉孔壁泥皮，一边换浆至比重1.2然后钻机移至下一桩位继续钻进。用吊车将分支器吊入孔内，在设计挤扩部位，通过液压泵加压使油缸活塞杆下移，推动下端铰链四连杆机构横向扩张（分支器工作原理见图2），对局部孔壁加压形成分支。由于连杆壁宽20cm，故做完一个分支将分支器旋转22.5度，再做一个分支，在同一高度，做八个分支即可成一个盘，每做一个盘约需15分钟。1

7、. 油箱 2.液压泵 3.液压表 4.控制阀 5.油缸 6.挤扩臂 1.钻孔 2.成盘 3.下钢筋笼 4.灌注砼 5.成桩 图2. 分支器工作原理 图3. 支盘桩成桩工艺 分支、盘做完后，将分支器吊出，即可下钢筋笼与导管，之后进行二次清孔并将泥浆比重换至1.10，用吊车灌注混凝土，灌注方法与普通混凝土灌注桩导管水下灌注方法相同，成桩工艺过程见图3。在成桩过程中还应注意： （1） 施工中可根据液压表读数判断地层软硬情况，如达不到设计要求，可在适当位置增加若干分支或盘，以保证达到设计承载力。（2） 在成盘施工中，要计算好每次挤扩的旋转角度，并用刻度盘控制好。成盘的最后一次挤扩完毕后，将分支器在张开

8、的状态下，旋转一周，检查是否存在没有挤扩的部位，以保证成盘的空间。（3） 盘或分支无法配钢筋，靠混凝土的剪力传递压力，因此该处的混凝土要保证密实，除用导管振捣密实外，还要控制好导管埋深和盘处的灌注速度，只有导管埋入砼中的深度在2.5m以上，混凝土的流动才呈垂直顶升状态，而适当的灌注速度可以保证盘内的浮浆有充足的时间完全排除。（4） 由于挤扩成盘，对土层要施加很大的侧压力，当桩的净距小于3倍盘径，且小于2.5m时，应采取间隔成孔，以免造成塌孔，影响桩身质量。（5） 挤扩支盘桩在成孔垂直度及孔径准确度上，要求比普通桩更高，施工中，要严防孔斜和扩径。6. 单桩竖向极限承载力标准值的确定挤扩支盘桩竖向

9、承载力由两部分组成：桩身竖向摩阻力、分支和盘的承载力。由于分支或盘的施工机理和夯扩桩的扩大头相似，故每个分支或盘的承载力可按该层极限端阻力标准和分支或盘截面积之积确定。桩的竖向承载力可按下式计算：Quk=Qsk+Qpk= qsik·Asi +qpjk·ApjQuk：单桩竖向极限承载力标准值Qsk：单桩总极限侧阻力标准值Qpk：单桩中分支和盘总极限承载力标准值qsik：桩侧第i层土极限侧阻力标准值Asi：桩侧与第i层土的竖向接触面积qpjk：分支或盘第j层土的极限端阻力标准值（按沉管桩取）Apj：第j层土中，分支或盘的横截面积检测与效果本工程由徐州市土木建筑工程质量监督站测试中心对主楼桩进行静载试验二组，两组试桩最终荷载均为k，最终沉降量：mm，：mm均满足设计单桩承载力k，同时对的桩进行动测，质量良好。本工程采用挤扩支盘桩比钻孔灌注桩节省的材料，比沉管灌注桩节省的材料，工程费用降低。挤扩支盘桩已在北京、天津、河南等多项工程中应用，均取得显著技术经济效果，具有推广意义。 结束语 （1） 挤扩支盘桩的独到之处是对地基土的横