承压式挤扩支盘灌注桩施工技术
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摘要：通过挤扩支盘灌注桩在浙江诸永高速公路温州段10标桥梁基础中的应用和实践，主要论述了该种新型灌注桩施工的工艺流程和技术要点，可为类似工程提供一些参考。
关键词：桥梁；挤扩支盘灌注桩；基础；施工技术
Abstract: through the application of squeezed branch pile in Zhejiang Wenzhou Expressway, Zhu Yong paragraph 10 standard bridge base and practice, discusses the process and techniques of the new types of pile construction, can provide some references for similar projects.
Key words: bridge; squeezed branch pile; base; construction technology
中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
挤扩支盘灌注桩又称为多级扩盘灌注桩、多支盘钻孔灌注桩，按其受力形式分有承压式、抗拔式两种。此类桩是在原有直孔灌注桩的基础上发展而来的，发展初期主要应用于房屋建筑工程，近年来已逐步向公路、铁路等交通建设工程领域推广普及。其基本原理是在直孔桩成孔体上增设多个外扩的支盘结构，经灌注成桩后通过这些支盘与周边土体的接触面承压力和摩阻力，改变了直孔桩的受力机理（见图1），成为摩擦端承桩，其单桩的承载力和稳定性较之相应的直孔桩提高显著。通过此类桩的应用，总体达到缩短桩长、减小沉降、节省投资、缩短工期的目的。
支盘结构是挤扩支盘灌注桩与普通等截面灌注桩的主要区别，同时也增加了桩基的总体施工技术难度，特别是增加了成盘、成桩质量控制难度。本文以诸永高速公路温州段10标项目承压式挤扩支盘灌注桩施工为例，对该项施工技术作一叙述。
1工程概况
浙江诸（暨）永（嘉）高速公路温州段10标项目位于浙南地区，实物工作量以桥隧工程为主。其中，部分桥梁桩基设计为承压式挤扩支盘灌注桩，总数160根，桩长40～60m不等，按地质情况设有两种桩型：Z1型桩在桩顶以下15m处变径，由1.2m桩径变为1.0m，变径段主筋根数不变，钢筋直径由25mm变为22mm，上下3m范围内箍筋间距加密至10cm，支盘直径1.9m、平均间距5m，最低支盘距桩底2m；Z2型桩在桩顶以下15m处变径，由1.5m桩径变为1.2m，变径段钢筋布置同Z1类桩，支盘直径2.5m、平均间距6m。同时，支盘结构根据地层地质条件分别设有承力盘、十字支、预设盘3种类型，通常是每隔2～4个承力盘设1个十字支或预设盘。承力盘、十字支见图2，预设盘直径略小于承力盘，在设计层面上为应力储备之用。
2成孔、挤扩设备选择
结合工程实际，主要选用GPS-15型正循环钻机成孔，并配备φ1.0m、φ1.2m、φ1.5m三种相应主桩桩径（含变径）的钻头；选用PZJ-800、PZT-3000型挤扩支盘机成盘，并配备相应支盘直径的支盘器。支盘器的工作原理是通过控制液压装置使弓压臂向周边土体有组织地施加三维静压，以挤扩成各种类型的支盘（见图3）。
3施工工艺流程及主要技术措施
挤扩支盘灌注桩施工工艺简明流程见图4。
3.1 主桩成孔
主桩成孔工艺与普通钻孔灌注桩基本相同，本文仅予以简述。成孔工艺流程为：施工准备桩位放样钻机就位护筒安设泥浆制备验收开钻钻进成孔。当桩的中心距≤2D时，宜间隔施工，亦可在相邻支盘桩灌注完成6h后进行施工。
本工程主桩为两级变径桩，则应先成孔上部15m的较大直径段，达变径处标高后，再换较小钻头下孔定位继续钻进，成孔下部变径段。钻孔时，应保护好现场设置的轴线、高程定位桩，并经常予以校核。终孔后，应及时检查孔深、孔径、孔斜度、泥浆比重、沉渣厚度和变径处标高、变径同心度，合格后方可进入支盘挤扩作业。
3.2 支盘挤扩
挤扩支盘灌注桩中约60%的承载力是由支盘承担的，支盘挤扩质量直接影响成桩质量。为此，支盘质量控制是此类桩质量控制关键点。而支盘质量控制主要在于正确、规范操作支盘器，即通过支盘器在孔内进行的定位、挤扩、提升、定位的一连串循环作业，从孔底到孔口自下而上地将各个支盘逐一挤扩成型。
3.2.1 定位
支盘器经吊杆逐节连接并下放至孔内支盘设计标高位置，通过吊杆节数及杆体上的标线掌握和调整支盘器定位标高及弓压臂首压方向。
3.2.2 挤扩
支盘器定位后，启动液压装置撑开弓压臂对井壁土体进行挤扩。支盘必须放置在设计选用的持力层内，而不同地质的持力层的抗压强度、弹性模量也不相同。为此，挤扩过程中应记录挤扩次数及通过压力表读取历次挤扩压力值，并将其与设计提供的预估挤扩次数及相应的理论压力值作对比，以验证实际地层地质情况与设计勘测地层地质情况是否相符。若不相符，应变更支盘的位置或结构类型，严禁将支盘设在软土层内。
不同的支盘结构类型有不同的挤扩成型过程。其中，承力盘是在支盘标高平面上，以支盘器轴心为圆心，经多次旋转并挤扩而成的；十字支是支盘器的弓压臂先在一个方向挤扩，再旋转90°挤扩而成的；预设盘与承力盘挤扩成型过程基本相同，其区别是挤扩时弓压臂无须完全撑开。
挤扩过程中泥浆顶面将出现明显下降，一定程度上反映了成盘体积和挤扩质量。为此，每个支盘挤扩成型后，应及时测量并记录泥浆变化量，测量后应立即补充泥浆，保持水头压力（水头压力通常应保持在高于地下水位1.0m以上），方可进入后一个支盘的挤扩作业。
3.2.3 提升
前一个支盘挤扩成型后，通过提升吊杆将支盘器提升至后一个支盘设计标高位置，定位后进入该支盘的挤扩作业。
3.2.4 监控
挤扩时，应指派专业技术人员进行旁站，对每个支盘施作时的支盘器定位、旋转角度、挤扩次数及压力、泥浆变化量，以及支盘器提升高度（即支盘间距）等技术参数进行监控，并形成记录。成盘后，使用电阻式井径仪对支盘进行检查，承力盘的环宽、支面积、盘高、盘间距、挤扩比，十字支的支长、支宽、支高、支面积应符合设计及规范要求。
3.2.2清孔
支盘挤扩作业全部完成后，应及时进行清孔。清孔工作直至孔径、盘径检查合格。清孔完成时，泥浆比重宜小于1.15。
3.3 钢筋笼、声测管设置
清孔完成并经检测合格后，立即向孔内布置钢筋笼和声测管。
3.4 水下砼灌注
灌注前应进行二次清孔。初灌时导管距孔底不大于0.5m，初灌量应保证灌入砼面高出导管底部1.0m以上。水下砼坍落度不应小于18cm，宜采用18～24cm。应连续灌注水下砼，中途不得停顿，防止塌孔。
3.5 成桩检测
挤扩支盘灌注桩的成桩检测主要有声测管检测和三维扫描检测两部分。声测管检测与普通灌注桩相同，本文不再赘述。三维扫描检测则是使用专用的三维扫描检测设备对成桩桩体进行检测，其检测成果（见图5）更为清晰、直观地显示成桩结构尺寸，可与声测管检测结果相互验证。
4结语
浙江诸永高速公路温州段10标项目完成的160根挤扩支盘灌注桩，经检测部门检测，均为Ⅰ类桩，其中主桩及支盘位置、尺寸均符合设计及规范要求。实践证明，此类桩型只要在严格主桩施工工艺的基础上，重点掌握支盘器性能并施以正确、规范的操作，施工质量的可控度和稳定性还是较高的，值得推广应用。
参考文献：
[1]公路桥涵挤扩支盘桩工程技术规范[S],浙江省地方标准,DB33/T750-2009
[2]刘建涛等,挤扩支盘桩在厂房基础中的应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程).2011.05
[3]汤丽君等，挤扩支盘桩工程性状的研究进展[J].浙江工业大学学报.2006.06