挤扩支盘灌注桩技术特性与工程应用

．１３２・　第３６卷第３０期　２　０　１　０年１　０月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣｒＬ爪Ｅ　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ．３０　Ｏｃｔ．　２０１０　文章编号：１００９—６８２５（２０１０）３０，０１３２—０２　挤扩支盘灌注桩技术特性与工程应用　秦摘楠　要：简单介绍了挤扩支盘桩在国内应用现状，阐述了挤扩支盘灌注桩的作用机理，总结９３纳了该桩型的主要特征，并　结合具体工程实例对挤扩支盘桩在高层建筑，多层建筑及工业厂房中的应用作了说明，以促进其推广应用。　关键词：挤扩支盘桩，作用机理，特征　中图分类号：ＴＵ４７３．１４　文献标识码：Ａ　准。为此项技术的全面推广使用提供了科学理论依据。　１概述　挤扩支盘桩是在原有等截面钻孔灌注桩的基础上发展而来　２挤扩支盘灌注桩的作用机理　挤扩支盘可充分利用承载土层：挤扩支盘灌注桩是采用普通　的，其专用液压挤扩设备与现有桩基机械配套使用，产生了桩体、　通过专用装置液压挤密成支或承力盘，属于部分挤土　承力盘和分支。根据地质情况在适宜土层中挤扩成型承力盘及　钻机成孔、分支、承力盘直径较大，如桩身直径６００　ｍｍ的桩体，其承力盘直　灌注桩。在所需挤扩支或盘的土层，支盘成型设备施加较大的油　径可达１　５００　ｎ１ｍ～１　６００　ｉＴｆｆｎ，如表１所示。　表１桩径与承力盘直径关系表　／Ｔｉｆｆ１　缸压力（１０　ＭＰａ￣２８　ＭＰａ），最大挤扩压力可达３００　ｔ，对土强力挤　密成分支或承力盘。因此不仅加大了桩侧、桩端承载面积（以直　径６００　ｍｍ支盘桩为例，一个挤扩成１．６　ｍ承力盘的面积是桩身　截面面积的７倍），同时还对分支或承力盘上下的桩周土进行了　ｌ　ｉ　１　０００　２　５００　ｌ　Ｉ　Ｉ　Ｉ　桩径　直径　ｆ　　ｌ４００　９６０　ｌ　　｛６００　１　６００　Ｉ　　Ｉ８００　２　０００　挤扩支盘灌注桩从２０世纪９０年代开始在建筑工程中使用，　挤密加固，提高了地基土的承载力和桩侧摩阻力。　多年来已在北京、天津、河北、河南、安徽、山东、江苏、黑龙江、湖　水电科学研究院关于《多分支承力盘成型装置支盘成型压密　北、广东、海南、福建等十多个省市的上百项工程中采用。在提高　效果试验报告》的试验研究结论指出：１）多分支承力盘成型挤密　桩基承截力、减少沉降、增加桩基安全性、降低工程造价和缩短工　的效果是明显的，成型挤密的影响范围水平方向在距桩孔外边　期等方面都取得了显著效果。　１．０　ｍ以内，垂直方向在０．５　ｍ以内，干密度的提高幅度量大可　挤扩支盘灌注桩的出现，对于解决灌注桩的许多技术欠缺，　达１５％～２０％左右。２）分支或盘成型挤密的作用，对支或盘下方　提高和改进灌注桩的承载性状有着重大的影响和改进，是一项重　土体的影响比对上方土体的影响要大。由于桩的承载力主要取决　因此该特点对提高桩的承载力是有利的。　要的新技术成果。目前，挤扩支盘灌注桩已由国家权威部门编制　于支盘下部土的性质，了详细的设计规程、施工规程以及施工质量检测和验收评定标　３挤扩支盘桩的主要特征　通常认为在不固结不排水条件下，由于土体体积不发生改变，围　土的渗透性、排水条件及不同工况，采用合理的抗剪强度指标。　压的变化被孔隙水压力的变化所抵消，试件的有效应力保持不　参考文献：　变，故强度包络线为水平直线，即抗剪强度参数　为零。但对于　［１］　张品萃，胥建华．土三轴压缩试验试验方法的对比探讨［Ｊ］．　非饱和的低液限粘土通常具有一定的声值。其原因是在不饱和　地质灾害与环境保护，２００３，１４（１）：６０—６７．　的低液限粘土进行不固结不排水试验时，由于围压的作用导致土　［２］杨　同，徐川，王宝学，等．岩土三轴试验中的粘聚力与内　样孑Ｌ隙率减小，强度增加。当围压加到一定程度时，土样接近饱　三轴试验表明，南水北调穿黄工程南岸低液限粘土的Ｃ　，　统计　值范围分别为１３．４４　ｋＰａ～１７．５４　ｋＰａ，２７．４。～２８．２。；土层９②的　排水条件下受荷剪切，土体的抗剪强度参数有很大的差别，因此，　摩擦角［Ｊ］．中国矿业，２００７，１６（１２）：１０４—１０７．　究［Ｊ］．天津理工大学学报，２００５，２１（３）：８６—８８．　刚．南京地区粉土的不排水三轴压缩试验［Ｊ］．　南京工业大学学报，２００７，２９（２）：４０—４４．　和状态，强度包络线趋于水平，土体抗剪强度不再增加。２）室内　［３］杨金钟，王艳宏．天津市上部地基土三轴剪切试验强度的研　值范围分别为２１．１３　ｋＰａ～５０．３０　ｋＰａ，１６．１。～２６．７。；Ｃｄ，　统计　［４］李苏春，蒋Ｃ　值最大为５０．３０　ｋＰａ，　最小为１６．１。。３）由于土体在不同的　［５］朱志铎，刘松玉，邵光辉，等．粉土及其稳定土的三轴试验研　究［Ｊ］．岩土力学，２００５，２６（１２）：１９６７—１９７０．　采用三轴剪切试验结果作为设计、施工参数时，应充分考虑地基　［６］ＳＬ　２３７—０２８—１９９９，土工试验规程［Ｓ］．　Ｏｎ　ｔｒｉａｘｉａｌ　ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｌｉｑｕｉｄ．１ｉｍｉｔ　ｃｌａｙ　ｉｎ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ　ｐｒｏｊ　ｅｃｔ　ｉｎ　ｓｏｕｔｈ　ｎｏｒｔｈ　ｗａｔｅｒ　ｔｒａｎｓｆｅｒ　ＧＥＭｉｎｇ－ｍｉｎｇ　ＤＵＢｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｈｅｌｐ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｒｉａｘｉａｌ　ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｐｐａｒａｔｕｓ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｕｎｄｅｒｔａｋｅｓ　ｔｈｅ　ｎｏ　ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｎｏ　ｄｒａｉｎａｇｅ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｌｏｗ　ｌｉｑｕｉｄ—　ｌｉｍｉｔ　ｃｌａｙ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｉｎｄｏｏｒ　ｔｒｉａｘｉａｌ　ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ　ｐｒｏｊｅｃｔ，ａｎｄ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｓ　ｔｈｅ　ｓｈｅａｒ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ　ｉｎｄｅｘ　ｂｙ　ｃａｌｃｕ１ａｔｉｏｎ，ｓｏ　ａＳ　ｔｏ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ　ａｎｄ　ａｖａｉｌａｂｌｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　Ｙｅｌｌｏｗ　Ｒｉｖｅｒ－ｃｒｏｓｓｉｎｇ　ｐｒｏｊｅｃｔ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｒｉａｘｉａｌ　ｓｈｅａｒｉｎｇ　ｔｅｓｔ，ｓｈｅａｒ　ｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｌｏｗ　１ｉｑｕｉｄ－ｌｉｍｉｔ　ｃｌａｖ　收稿日期：２０１０—０６，２８　作者简介：秦／￣Ｊ（１９７９一），男，助理工程师，江苏南通中房建设监理有限公司江苏南通，２２６５００　第３６卷第３０期　２　０　１　０年１　０月　秦楠：挤扩支盘灌注桩技术特性与工程应用　・１３３－　挤扩支盘桩由桩柱（桩身）、底盘、中盘、顶盘及整个分支所组　工程地质情况较为复杂，地表下１０．６　ｍ为原大厦回填土，这　成。按照土质情况，在硬土层中设置分支或承力盘。分支和承力　层土不计侧阻力。埋深１７．５　ｍ及２２．７　ｍ分别为⑤层粉细砂层　盘是在普通圆形钻孔中用专用设备通过液压挤扩而形成的。在　和⑦层中细砂，其他为粘性土或粉质粘土层。　支、盘挤成空腔同时也把周围的土挤密。经过挤密的周围土体与　本工程由北京市建筑设计院设计，原桩径为６００　ｍｍ，桩长　腔内灌注的钢筋混凝土桩身、支盘紧密的结合为一体，发挥了桩土　２３．５　ｍ的泥浆护壁成孔的混凝土灌注桩，单桩承载力标准值为　共同承力的作用，提高了桩的侧摩阻力和支承阻力，从而使桩承载　８００　ｋＮ，总桩数７０根，但因场地狭小，地下管网密布，给设计布桩　力大幅度增加。经测算，承力盘的面积约为主桩截面的４倍～　及施工带来极大困难，本楼基础经多次研究最后决定改用承载力　７倍，如把各盘和各分支的面积加起来，其总和约为主桩截面的　大、沉降小、工期短且经济的挤扩支盘桩。　１０倍～２０倍。　布桩方案基本上为单桩单柱，共设１号桩１７根，如．７×２３．５　ｍ，　与其他桩型相比支盘桩具有明显优点：１）可以利用沿桩身不　三盘二支，单桩承载力标准值３　５００　ｋＮ，⑦层为度盘持力层；２号桩　同部位的硬土层来设置承力盘及分支，将摩擦桩改为变截面的多　６根，中０．７×１６．５　ｍ，单盘方案。单桩承载力标准值为１　７００　ｋＮ，⑤　支点摩擦端承桩，从而改变了桩的受力机理。这样的桩基础会使　层为持力层，若遇⑤层缺失时，可增加一盘。总桩数由７Ｏ根减少　建筑物更稳定，沉降变形更小。２）抗拔性能好，具有良好的抗震　到２３根。　性能及承受活荷载的能力。３）有显著的经济效益。其单方混凝　性强。５）成桩工艺适用范围广。可用于泥浆护壁成孔工艺、于作　本技术施工工艺简单，常规工法成孔后，下人支盘成型机械形　本工程提前７０％工期，节约３０％投资。普通灌注桩混凝土　土承载力为相应普通灌注桩的２倍以上。４）对不同土质的适应　支盘，再进入下一道工序，即下钢筋笼、导管及灌注水下混凝土。　ｍ３，挤扩支盘桩大于１　１７４　ｋＮ／ｍ３。现　业成孔工艺、水泥注浆护壁成孔工艺和重锤挤扩成孔工艺等。６）　完成极限承载力４３８　ｋＮ／作为高层建筑及重要构筑物的基础，可供设计灵活使用，既可作　场整洁，做到文明施工。工程质量优良，获得国家建筑质量监测　桩下单桩方案以减少承台施工量，又可沿箱基墙下或筏基柱下布　中心、投资方、设计单位及监理公司的一致好评。　桩以减少底板厚度及配筋量。这不仅能节省投资，而且施工方　４．３　工业厂房　便、工期短、造价低、质量优。７）对环境保护有利。与打人式预制　桩相比，施工噪声低、无振动；与普通泥浆护壁直孔桩完成等值承　载相比，泥浆排放量显著减少。　实例：北京四环制药厂。　北京四环制药厂新建分厂位于良乡镇南关开发区。首期工　程项目为合成车间、锅炉房及食堂，基础工程均采用挤扩支盘桩　基础，由核工业部第二设计院设计，完成挤扩支盘桩５５８根，主桩　４工程实例　４．１　高层建筑　实例：天津市和平区新文化花园。　径４００　ｍｍ，设１个底承力盘及１组十字分支。盘径９６０　ｌｌｌｌｎ，有　效桩长７．０　ｍ，单桩承载力标准值４５０　ｋＮ，桩身混凝土强度等级　主筋６机４。由于该桩桩径小，盘径大，使底盘承载力充分发　新文化花园位于天津市和平区南市荣业大街，一期工程３个　Ｃ２０，挥。工程用混凝土量约６４０　ｍ３，折合混凝土完成承载力比较如下：　组团建筑面积约３０万ｍ２，为层高１５层～２４层不等的高级商住　普通钻孔灌注桩为８０．１５　ｋＮ／ｍ３，支盘桩为３９４．７　ｋＮ／ｍ３。　区，采用挤扩支盘桩，其中占总桩数６０％的是直径　＝６５０　ｍｍ，　若采用普通钻孔灌注桩耗用混凝土３　１００　ｍ３，约需造价　桩长Ｌ＝１９　ｍ的承载桩，沿桩设２个承力盘，盘径１　６００　ａｒｎ２，１组　十字分支，单桩承载力设计值Ｒｄ＝２　７００　ｋＮ；声＝４５０　Ｉ砌，Ｌ＝　１９．５　ｍ的承载桩，沿桩身设２个承力盘，盘径９６０　ｍｍ，１组十字　２４０万元。　桩基工程采用挤扩支盘桩新技术后，取得了良好效果，节约　分支，单桩竖向承载力设计值Ｒｄ＝１　２５０　ｋＮ，这部分桩占总桩数　投资约５０％。由于该地区地下水位较低，采用螺旋钻成孔施工速　每日完成４０根～５０根柱，工期提前一个月。桩的盘位调节　的２０％。另外２０％的挤扩支盘桩为抗拔桩，这是由于挤扩支盘　度快，桩的特殊造型和成型时的静力挤土作用使桩体能更紧密地和桩　周土结合，形成良好的桩土共同工作体系，能有效地提高桩的承　载能力和嵌固效果，从而提高桩的水平承载力和抗拔承载力，新　径９６０　ｎｌｍ，抗拔８００　ｋＮ。　性能好，竖向承载力、抗拔力大、稳定性好，抗震性能良好，结构工　作安全度高。由于首期工程采用支盘桩效益显著，二期工程桩基　７００余根仍全部使用挤扩支盘桩。　文化花园中抗拔桩设计为　＝４５０　ｍｎｑ，Ｌ＝２１　ｍ，２个承力盘，盘　５结语　挤扩支盘桩是通过改进成桩工具，以达到改善桩受力和作用　机理为目的的新型桩基，是桩基工程一项重要新技术、新成果，这　一采用挤扩支盘桩比普通灌注桩节约投资３０％。　４．２多层建筑　实例：北京发展大厦管理楼。　工法的出现弥补了普通灌注桩，预制桩等多种欠缺，使桩基技　术大大向前发展，为桩基的“武器库”中增添一个新成员，今后必　　北京发展大厦有限公司投资兴建的管理楼工程，位于北京东　将得到更广泛的应用与发展。　三环北路五号，为４层框架结构，ｌ层为停车场，本大楼位于原　参考文献：２２层大厦南侧，地面标高３８　ｍ－－３９．０５　ｍ，场地窄小，中部有５　ｍＸ　［１］姚成，宋吉录，谢　波．支盘桩与等截面桩承载性能对比　试验【Ｊ］．山西建筑，２００９，３５（２０）：８８—８９．　８　ｍ×９　ｍ的化粪池。　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ－ｕｎｄｅｒ　ｒｅａｍｅｄ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅｓ　Ｑ　Ｎａｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　Ｄａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｒｅａｍｅｄ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｓ，ｉｅｌｌｕｓｔｒａｔｅｓ　ｔｈｅ　ａｃｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｏｆ　ｒｅａｍｅｄ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｓ，ｅ　ａｎｄ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｓ　ｍａｊｏｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｐｉｌｅ．Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｉｔ　ｅｘｐｏｕｎｄｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｅａｍｅｄ　ｂ。ｒｅｄ　ｐｉｌｅｓ　ｉｎ　ｈｉｇｈ．ｒｉｓｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｍｕｌｔｉｓｔｏｒｙ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ａｎｄ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｗｏｒｋｓｈｏｐ，ｗｉｔｈ　ａ　ｖｉｅｗ　ｔＯ　ｐｒｏｍｏｔｅ　ｉｔｓ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｒｅａｍｅｄ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅｓ，ａｃｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ