钻孔灌注扩底桩的施工
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摘要：钻孔灌注扩底桩是在灌注桩的基础上，加用相应的扩孔钻头在柱状的底部进行扩孔，形成一个混凝土扩大头来提高桩端承载力，目前在浙江省的应用实例较少，国家尚无该类桩型扩底部分的施工规范和图集，只能套用相应的钻孔灌注桩施工规范，由于它具有施工简便易行，工程费用低和单桩承载力高等优点，日益得到重视和发展。本文介绍GPS-10型钻机加用机械式扩底钻头的实例。
关键词：钻孔灌注扩底桩；质量技术措施
一、项目实例情况简介：
杭州市滨江区盛元.慧谷工程位于浙江省杭州市滨江区内，为二层地下室，建筑面积52653平方米。
1.根据工程勘察报告，该工程施工现场自上到下的地层为7层：
岩土名称
岩性描述及物理力学特征值指标
承载力
KPa
侧阻力
KPa
端阻力
KPa
1层杂填土、塘泥2层砂质粉土、砂质粉土
3层粉质粘土
该层力学性能较好，稍密～中密，承载力较高，一般可作为短桩持力层，土层饱和，基坑开挖时易发生流砂、管涌。
110
18
4层淤泥质粉质粘土
该层力学性能差，流塑状，具高压缩性，是场地主要压缩层，该层承载力低，抗剪强度低，一般不宜利用。
70
8
5层粉质粘土
该层力学性质较好，具有塑～硬可塑特点，压缩性中等，一般可作为中长桩持力层。
150
30
600
2.根据岩土工程分析，地下二层基础埋深13m，地下室基础底面单位面积荷载仅为60KPa，地下室基础底板持力层为3层，其地基土承载力远远能满足地下室基础底面的荷载要求，但由于地下水位较高，工程主要解决地下室整体抗浮，桩型故以抗拔桩为主。设计时从经济方面考虑，选用桩径￠650、￠550两种型式的钻孔灌注扩底桩。
二、钻孔灌注扩底桩的施工
本文以桩径￠650的抗拔桩为例。地面标高+8.00m，桩顶标高-5.3m，桩底标高-23.3m，（黄海高程）砼C35，加灌高度1.5m，扩底直径1.300m，扩底高度1.500m，设计要求：允许误差扩底直径
（一）、设备选型：该工程采用GPS-10型钻机，机械式扩底钻头及配套设备。
（二）、本案例钻孔灌注扩底桩工艺流程图
一次清孔检验孔深 二次清孔
三次清孔
从钻孔灌注扩底桩施工工艺流程图上可看出：钻孔灌注扩底桩是在钻孔灌注桩的基础上增加了扩底工艺，因此，本文重点介绍本案例扩底部分的要点。
1.钻孔扩底施工：
（1）移动钻机，使转盘中心与桩位中心重合，再找平垫实，使机座周正水平。
（2）连接钻具，下￠650三翼刮刀钻头钻进，钻进到离设计底标高以上0.3m（具体根据试桩情况确定钻进预留标高参数H。本案例钻至5b层粉质粘土，根据试桩情况确定钻进预留标高参数H=0.3m）处，即达到预计桩底标高-23.0M后，钻头在原位慢速回转大泵量冲孔，提钻。
（3）提钻，换扩底钻头下到孔底，先开泵冲孔，等泥浆循环正常后，合上离合器，使扩底钻具慢速回转，放松钢缆绳，靠钻杆自重加压和孔底土体反力，在旋转的情况下，扩底钻头的切削臂陆续张开，切削土体形成扩大头，直到切削壁完全张开，达到扩底直径。在扩底的同时，因扩底钻头对孔底土体的作用力会向下钻进约0.3M，当扩底钻头完全张开后，达到设计桩底标高-23.3M。图3
（4）二次清孔测沉渣。扩底钻进完成后，让钻头在原位慢速回转，大泵量冲孔20分钟，停钻，不时提动钻具，使切削臂不断收拢、张开，将切削下来的土块搅成泥浆推出孔外。
2.本案例保证扩底、成孔质量技术措施：
（1）扩孔钻头的型式
本案例采用四翼扩孔钻头，扩孔钻头靠切削臂张开，切削土体形成扩大头，因此，合金应焊接在切削臂外侧，支撑杆处不应有合金，以保证钻头横向切削土体且向下钻进距离小，扩底钻头的切削臂张开应符合设计的成孔形状，即扩底钻头的切削臂完全张开的角度a符合设计扩底的角度。本案例扩孔理论设计角度a≈15°9/图2，实际测量张开角度为a=15°10/，为保证张开的角度，设置限位器（钻杆表面焊接铁块即可）。扩底钻头张开前与张开后的距离即为扩底钻头的张开行程，本案例扩底钻头张开行程为14cm，在该位置设置限位器。底盘为圆盘，圆盘上口内侧留孔，保证土块搅成的泥浆通畅，圆盘运转自如。
（2）工程桩开始前做试成孔
试成孔前应保证扩底钻头使用能伸缩自如。此时，尚未知扩底钻头钻进参数，假定0.1M。下￠650三翼刮刀钻头钻进，通过测量机上余尺，钻到指定标高-23.2m，然后，换扩底钻头，把此时扩底前机上余尺L1记录下来，开始扩孔，扩底是否成功，需现场用井径仪测试，直至测试结果合格。扩底后桩底形状为锅底形。扩底完成后，把扩底后机上余尺记录下来L2。计算扩底前孔深和扩底后孔深的差值，确定钻进预留标高参数H（H=L1-L2），并根据试成孔的情况调整钻头的各项参数，保证成孔质量。本案例试成孔钻进预留标高参数H的范围30-35cm，取其下限值30cm。
（3）测试孔壁稳定性
试成孔还需测试成孔稳定性，便于对后续工作的控制及掌握，根据试成孔的情况调整泥浆比重、后续施工工序控制时间等指标，一般只需用井径仪测试成孔后4小时、6小时、8小时的孔壁稳定性即可。本案例中，6小时内有轻微缩径现象，8小时则出现了缩径、塌孔现象，因此对后续工作如清孔、下钢筋笼、焊接、下导管、浇注砼的总时间控制在6小时之内。
3、清渣方式的选择
本案例一、二次清孔采用正循环，下导管后采用气举反循环清孔。
（三）、工程测试
本案例实施中，委托杭州市勘测院对扩孔质量进行井径测试，井径测试的比例为50%，工程完工后，对29根桩进行了单桩竖向抗拔、抗压静载试验及20%的工程桩动测。其中静载试验￠650L的桩共18根，9根抗拔桩（非破坏性试验桩）的单桩竖向抗拔极限承载力均不小于1900KN；2根抗拔桩（破坏性试验桩）的单桩竖向抗拔极限承载力为2660KN；5根抗压桩（非破坏性试验桩）的单桩竖向抗压极限承载力均不小于2900KN；2根抗压桩（破坏性试验桩）的单桩竖向抗压极限承载力4060KN；经动测检验的570根工程桩中，521根一类桩，二类桩49根，达到了设计要求。实践证明，钻孔灌注扩底桩在该工程中是成功的。
四、结束语
通过工程实践证明，钻孔灌注扩底桩用于砂质粉土、粘土等地质，只需增加扩孔钻头，而不必对现有钻机进行改造，技术上的要求不是很高，有经济方便、快速、高效等优点。与相同口径的普通钻孔灌注桩相比，桩端承载力可大幅度提高，大大地减少了钻进工作量，造价低20%以上。在总负载力相同的情况下，可通过减少桩数、缩小桩径、缩短桩长等手段，有效地减少钻进工作量，或缩短工程建设周期，或降低工程造价，取得较好的社会和企业的综合经济效益。因此，是非常值得推广和应用的一种桩型。
参考文献
[1]中国建筑科学研究院.建筑桩基技术规范（JGJ94-94）[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.
[2]桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.