多支盘灌注桩,螺旋灌注桩清单

大直径挤扩支盘灌注桩施工工法

1.前言

挤扩支盘桩是一种新型结构的钢筋混凝土灌注桩，其受力机理明确，它采用支盘挤扩机械，根据地质情况在硬土层中通过液压挤扩，对各分支和承力盘周围土体施以三维静压，挤扩支盘桩空腔，经挤密的周围土体与空腔内灌注的砼桩身、支盘紧密地结合为一体，发挥了桩土共同承力作用形成挤扩支盘桩。该技术能充分利用地基承载土层，在有效地减小桩径和桩长的同时大幅度提高桩的承载力，并减少桩体沉降量。

图1.1 挤扩支盘桩示意图

挤扩支盘桩技术被国家五部局批准为“国家重点新产品”；被国家科学技术部评定为“重点国家级火炬项目”；是国家火炬计划重点推广项目；北京市科委列为“北京市重大科技成果推广计划”；宁波市节能减排重点项目。在工业与民用建筑工程中得到了大量的应用，桩长自7米多至50多米，桩径约430mm～850mm。

近些年来，随着支盘桩的发展，支盘桩应用桩径逐渐增大，对盘径的要求也逐渐增大。特别针对桥桩桩径约1000mm～3000mm的特点，原有的挤扩支盘设备不能适应于大直径桩（直径大于1000mm）的需求，为在桥梁工程中采用支盘桩，需要开发出挤扩支盘直径能达到2500mm以上的挤扩支盘机。

对小型支盘机进行技术升级，解决众多技术难题，研发成功盘径3米的大型支盘施工设备及配套工艺，设备最大工作压力为35MPa，为国际工程机械深孔作业最大液压动力，也是国内外最大挤扩支盘设备，为支盘桩在桥梁工程的应用奠定了基础；

为充分发挥支盘桩优势，研发出大直径变径挤扩支盘桩。变径支盘桩，是指支盘桩主桩直径是变化的，通常是主桩上部直径大，主桩下部直径小，在成孔过程中，首先用大钻头施工上段主桩，然后更换小钻头施工下段主桩。桩上部直径大满足桩水平承载力要求，桩下部直径小，盘环面积大，桩承载力相对普通支盘桩更大，同时节省砼用量。

通过多个工程应用对大直径挤扩支盘灌注桩施工新技术进行了系统性的完善和总结。从工程实例的使用效果来看，该工法具有很强的先进性，具有显著的节能减排效果，值得推广和借鉴。

2.工法特点

2.1 能充分利用桩身上下各部位的硬土层，从而改变了普通等直径钻孔灌注桩的受力机理。增加了土的端承力，提高了抗压、抗拔的能力，其单方混凝土承载力为相应的直孔桩的1.5～3倍,有显著的技术经济效益。由于其特殊的挤压成盘工艺，使桩具有支盘的承载结构同时又挤压密实了盘周土体，将桩土刚度共同提高，从而大大减小了基础的工间和工后沉降。

2.2大直径挤扩支盘桩，盘径达到3m，竖向承载力大幅度提高，可解决不断增加的桥梁荷载和基础结构安全间相互的矛盾，提高了安全储备。

2.3变径支盘桩，桩上部直径大满足桩水平承载力要求，桩下部直径小，盘环面积大，桩承载力相对普通支盘桩更大，同时节省砼用量。

2.4支盘桩承载能力发挥受施工影响较小，对地质变化采用可调控手段，避免了灌注桩诸多问题。

3.适用范围

该工法适用多种土层中成盘，一般为软可塑～坚硬状态的粘性土、稍密～密实的粉土、砂土和碎石土、极软岩和节理很发育的软岩，不受地下水位高低限制，可根据承载力的需要，充分利用硬土层，采用增设分支和承力盘数量高以提高单桩承载力（竖向抗压承载力、水平承载力、抗拔承载力）、桩身稳定性以及抗震性能；成桩工艺适用范围广，可适用于泥浆护壁成孔工艺、干作业成孔工艺、水泥注浆护壁成孔工艺和重锤捣扩成孔工艺等；

4.工艺原理

挤扩支盘桩是在已钻孔内放入专用挤扩支盘机设备，按承载力要求和地层土质条件，在设计要求部位对土体进行侧向挤压，挤扩成支或盘状孔腔，提离挤扩支盘机，放入钢筋笼，灌注桩身混凝土，形成的带有支盘结构的基桩同周围部分被挤密的土体共同作用的混凝土灌注桩。

支盘的成形首先要钻孔，在实施钻孔之后，即可进行支盘的挤扩成形：

4.1 盘成形配套设备

图4.1.1中所表示的支盘成形设备是现有的较为通用的挤扩支盘机，该设备主要由五个部分组成，即起重设备、液压站(包括液压胶管)、接长杆、支盘成形机主机和固定装置。各个部分的作用如下：

(1)支盘成形机主机(简称主机) 主机是实现支、盘成形的主要部件，其结构组成如图4.1.1a所示，主要有机架1、工臂工作机构 (四连杆机构)2和液压驱动缸3等，图中b为其工作原理图。当活塞杆推出时，位于机身内的工臂向外支出，挤压孔壁实现支盘成形。挤扩完成后，工臂随活塞杆回缩恢复到机身内的原始位置。

图4.1.1 支盘成形机结构原理

a)结构组成示意图 b)机构工作原理图

1－机架 2－工臂工作机构 3－液压驱动缸

(2)接长杆 是一个连接部件，上端与起重设备的吊钩连接，下端与主机连接。主机的出入孔、在孔内的上下移动、旋转以及定位都要通过接长杆来完成。

(3)液压站 是提供设备工作动力并完成对设备工作状态实施控制的部件。包括为主机液压缸提供液压动力，控制二臂的伸出与回缩，同时还可在挤扩过程中实时检测挤扩状况，为操作者提供挤扩过程中的动态信息等。

(4)起重设备 主要用于支盘成形设备主机的出入孔起重，对主机在钻孔中的位置实施控制和调整。还兼有施工场地设备组装拆卸的作用。目前的施工作业中，起重设备多选用汽车式起重机或履带式起重机。

(5)孔口定位装置 现场上常称固定装置，也叫转位器，用于通过接长杆使主机绕其中心线旋转并定位，从而确定主机的工作位置和挤扩方向，实现准确施工。但目前由于该装置在孔口的定位难度较大，故实际施工中还没有有效地利用其转位功能。

近些年来，随着支盘桩的发展，工程中支盘桩的桩径逐渐增大，对盘径的要求也逐渐增大。特别针对桥桩桩径约1000mm～3000mm的特点，研发成功大型挤扩支盘机设备，设备可挤扩成形3m大盘，具有很高的工程应用价值和经济意义。

大型挤扩支盘设备用图形的方式表示如图4.1.2所示：