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：
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（a） |
（b） |
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（c） | |
图4.1.2 支盘机设备的挤扩成盘质量图示
（a）支盘机巨臂的正面形状；（b）支盘机设备普通臂的挤扩质量图示；（c）支盘机设备巨臂的挤扩质量图示。（阴影部分表示两次挤扩支盘的重叠部分）
大型支盘成形设备的主要技术参数列表如表4.1.1所示：
表4.1.1 大型支盘成形设备主要技术参数
|
桩孔直径（mm） |
1100～1800 |
|
设备外径（mm） |
1000 |
|
弓压臂挤扩最大尺寸（mm） |
3000 |
|
弓压臂宽度（mm） |
580 |
|
挤扩最大尺寸时两臂夹角（°） |
80 |
|
液压系统额定工作压力（MPa） |
25 |
|
油缸公称输出压力（kN） |
10000 |
|
油泵流量（L/min） |
117 |
|
电机功率（kW） |
75 |
|
机身防护设施 |
有 |
|
密封件 |
专配设计 |
该设备自主创新缸内增压技术，可挤扩深层地质、密实砂土、卵砾石土、强风化岩石土质，改变原有技术只适合软土地质条件工作；大动力缸采用国际先进液压密封系统，设计结合支盘桩工况改进设计，实现和创造了国际工程机械最为恶劣工作条件下液压元件的保障，使设备液压元件寿命提高一倍。完成了超宽弓臂设计同时优化结构；全机身防刮土设计。有利于盘腔的成形质量、提高成盘检测合格率、孔内设备旋转和减少沉渣，以提高成桩效率。
研发成功大直径盘腔清孔工艺及装置
(1)盘腔清孔工艺
大盘径的支盘腔，盘腔体积增大，钻孔泥浆正（反）循环不能将盘腔中的大泥块携带出盘腔，将影响盘腔质量，进而影响支盘桩承载力。设计出专用的盘腔清理装置，既是为了解决盘腔泥块存留的问题，使盘腔质量达标。 在挤扩支盘施工结束后，将专用的盘腔清理装置，下方到孔内直至盘位标高，在孔口动力的驱动下，装置旋转，带动盘腔中泥浆，泥浆携带泥块清理盘腔。
(2) 盘腔清理装置
盘腔清理装置主要结构如图4.1.3所示：
图4.1.3 盘腔清理装置结构图
其中，L1 —— 钻头部分的长度； L2 —— 安装有叶片部分的长度；
L3 —— 稳定环部分的长度； L4 —— 叶片连接装置的长度；
L5 —— 叶片的长度； L6 —— 叶片的宽度；
D1 —— 钻头的外径； D2 —— 钻杆的外径；
D3 —— 稳定环的外径；
其中，盘腔清理装置现在分为三种型号，分别是1000mm、1200mm、1500mm三种型号，各型号的结构参数的具体数据可参看表4.12。
表4.12 盘腔清理装置结构参数
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结构参数 |
盘腔清理装置的型号 | ||
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1000(单位：mm) |
1200(单位：mm) |
1500(单位：mm) | |
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L1 |
1100 |
1200 |
1300 |
|
L2 |
1600 |
1600 |
1600 |
|
L3 |
1100 |
1100 |
1100 |
|
L4 |
840 |
840 |
840 |
|
L5 |
200，400 |
200，400 |
200，400 |
|
L6 |
350 |
450 |
600 |
|
D1 |
975 |
1175 |
1475 |
|
D2 |
90 |
90 |
90 |
|
D3 |
970 |
1170 |
1470 |
4.2支盘成形过程
如图4.2.1所示，支盘成形机挤扩施工的基本过程是：
图4.2.1 挤扩支盘过程及成孔形状图示
a)成形设备布置图 b)分支形式 c)整体断面及挤扩转位图
1－支盘成形机主机 2－桩孔 3－液压站 4－液压胶管
5－接长杆 6－旋转定位装置 7－起重设备 8－工臂
(1)钻孔结束后，支盘成形设备组装并到位，由起重设备将支盘成形机主机及接长杆起吊入孔，对中下放，至接长杆上端接近孔口时，再用固定装置将入孔部分固定好，抽拉出第二根接长杆，一边下放一边把液压胶管固定于接长杆上，依次重复操作，直到主机位于设计的某一支、盘位深度时为止。
(2)主机到位后，开动液压站，使液压缸作伸缩运动，推动工臂工作机构向外运动，挤压钻孔内壁；将主机绕吊挂中心线旋转规定的角度，控制液压缸作第二次伸缩运动，对钻孔内壁进行第二次挤压。重复上述动作若干次(约8～9次)，即可挤扩出一个上下呈锥体状的盘形空间。
(3)改变深度位置，可以在同一钻孔中挤扩出若干个盘形空间 (整体支盘)、十字异形空间(十字分支)或一字异形空间(一字分支)，形状如图4.2.1b所示。
(4)挤扩可由上向下进行，也可由下向上进行，但为了保证挤扩出底盘，一般要选择由下向上的顺序，在下一个位置挤扩完毕后，起重设备将主机起吊到上一个支、盘位置，依次实现所有支、盘的挤扩施工。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1 施工工序
挤扩支盘桩由钻进成孔及清孔，挤扩支盘施工，二次清孔，下钢筋笼及灌注混凝土成桩几道工序完成。施工工艺简单，仅在普通灌注桩施工的基础上多了挤扩支盘以及二次清孔的过程。具体的工艺流程见图5.1.1工艺流程详图。
图5.1.1 泥浆护壁变桩径支盘桩（钻孔灌注桩）施工工艺流程图
挤扩支盘桩施工包括有正循环支盘工法（图5.1.2）、反循环支盘工法、管桩支盘工法（图5.1.3）、旋挖支盘工法（图5.1.4）、冲击成孔支盘工法。
图5.1.2 正反循环支盘工法
图5.1.3 管桩支盘工法
图5.1.4 旋挖成孔支盘工法
5.2 施工要点
5.2.1施工准备
1．从事挤扩支盘桩工程施工、承包的企业应具有该技术的专业施工能力和具有相关资质的人员，工程技术人员，应了解并掌握挤扩支盘桩原理、钻孔施工与挤扩施工的要点，具有“再勘察、再设计”的理念，以便做好施工管理、控制质量，向设计部门和业主负责。
2．施工前根据工程需要确定试成孔数量，一般试成孔为1-2个，中小桥或同条件工程具有较丰富经验可不打试成孔。试成孔终孔后，需按一定间隔对需检验土层进行旁压检测，分析试成孔挤扩压力值、反力上升值等资料，核对地质勘察资料，判断各土层物理力学性能后，提出支盘挤扩施工时的质量要求和检查内容、检验标准，做出调控支盘桩承载能力的初步方案。
3．在粘性土、粉土和砂土层中一般可采用正循环法成孔，当淤泥土、粘土和卵石所占成孔工作量比例不大时，宜采用旋挖工法成孔，可提高效率和质量。
在圆砾、卵石、碎石层中，宜采用旋挖工艺、冲击成孔工艺或反循环工艺成孔，当采用反循环成孔工艺时，应适当调配泥浆质量，以满足挤扩支盘要求。
当采用水上作业或基桩桩身上部采用管桩结构时，应采用管桩支盘工法。管桩部分的沉桩可采用锤击、静压、振动沉入等方法，沉管部分可采用钢管桩、预应力混凝土管桩等。
5.2.2 泥浆
1 泥浆在施工中起到初判土层、保障成孔质量、保障支盘腔质量的三重作用。
2 循环泥浆可将地质原状土粒、土块带至孔口，可供鉴别。
3 成孔护壁泥浆的比重一般控制在1.2~1.5（反循环为1.5~1.2）；当穿过宜塌孔土层时，可增大至1.3~1.5；终孔时要求泥浆比重大于1.25，混凝土灌注前要求泥浆比重应小于1.15，泥浆胶体率不小于90%、含砂量应小于8%、粘度为18~22秒。
4 在粘土、粉质粘土、淤泥质土和淤泥层中钻进时，可用原土造浆护壁；在较厚的粘土、砂土、碎石土中钻进时，应采用高塑性粘土、膨润土、蒙脱土制备泥浆。
5 制备泥浆应采取措施尽可能少掺入化学物质，以降低被排放的泥浆造成的环境污染。（因旋挖支盘工法采用静态泥浆护壁，泥浆排放量明显减少，工程出于环保要求时推荐使用。）
6 挤扩成盘时，泥浆面应高于护筒底边，泥浆下降明显时，应及时补浆。施工期间，泥浆面应高出地下水位1m以上，在受水位涨落影响时，泥浆配比应适当调整，并应高出最高水位1m以上。
5.2.3 成孔
1 桩的中心距≤4D时，宜间隔施工，也可在相邻支盘桩灌注完成6小时后进行施工，钻进中应认真鉴别并记录各土层的层位和厚度变化，确定各支、盘位置是否需要调整；若需调整应严格执行施工图或现场支盘工程师的要求。（钻进过程中如遇土层塌孔，应认真鉴别塌落土层状况并记录，如遇支盘位土层塌孔，应向监理提出调整建议。）
2 钻孔进入设置支盘土层时，如遇复杂地层应根据钻孔要求严格控制。成孔后，应对其孔壁稳定性做出判断。在渗透性较好、地下水丰富的土层中设置支盘时，应在成孔过程中采取有效措施，避免塌孔，减少泥浆流失。
3 终孔后应检查孔深、孔径、钻孔垂直度、泥浆和沉渣厚度。
4 变桩径支盘桩成孔宜采用先成孔较大直径段，确定标高后，换较小钻头继续钻进，完成变径桩孔。变径桩孔质量检查应按施工图要求进行。
(1)当钻进接近变径深度时，对钻机机位的平稳状况、水平度进行复检、调整；
(2)当钻进达到变径深度时，将钻具全部提出孔口；
(3)将钻盘向后滑移，此时机架保持原位；
(4)安装变径钻头，转盘向前滑移复位；
(5)测量同心偏差，并调整至允许值内；
(6)连接钻具，按施工要求进行正常钻进；
(7)终孔验收；
当钻孔深度至设计标高时，测量孔外上余钻杆长度，以计算孔内下入钻具长度，并以测锤复测孔深。终孔验收应在机组人员自检合格并由质检人员复验的基础上，会同业主及监理代表共同验收，并在有关施工记录上签字认可。
5 管桩支盘桩的成孔部分是在管桩定位后管内取土钻孔形成，水上作业搭设平台，应兼顾沉桩和成孔两套设备的作业，应进行流水交替作业。
6 水上作业成孔，护筒的设置应考虑支盘机作业过程对其稳定性的要求，要求内容包括最小内径、护筒壁厚、外壁刚度加强、垂直度、入土深度等。
7 遇软弱土层等复杂地质，成孔作业后应对支盘作业可能造成的影响提出事前要求，内容包括：对上部软土层或支盘位土层有塌孔扩径判断时，应提出由支盘工程师对孔径进行检测；当出现桩孔严重扩孔或缩径时，应提出补救方案，并要求支盘工程师多次孔径检测，并明示由此可能对支盘工序造成的影响。
8 成孔过程穿越不同土层时，应不断调整泥浆指标、钻机转速、钻头进尺速度，并控制钻机稳定。必要时，调整钻机型号，以此保证成孔质量及确保支盘工序作业条件。
9 旋挖支盘工法可提高成孔效率、成孔质量、并减少泥浆排放；需采用泥浆循环成孔作业时，应采取调整钻进方法、制备优质泥浆、泥浆循环利用、必要时选用泥浆处理设备等措施实现泥浆排放等环保指标。
10 变桩径支盘桩成孔的变径应配备相应钻具，小钻头下空对中时应满足施工要求，必要时应采取对中措施。
5.2.4 支盘
图5.2.4.1 设备在坚硬土层中和在软硬交互层界面成型
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图5.2.4.2 盘腔成型示意图
1、施工准备
检查油管、液压装置、弓压壁分合情况，一切正常方可投入运行。按设计要求支盘位置标高，在支盘成型机伸缩管醒目地方及盘径测量器测绳处标注挤扩支盘深度标志。制作支盘成型转动刻度盘。
设备入孔前，要将设备在孔中找正对中，保证设备下放时尽量不碰击孔壁，处于自由落放状态。下放时速度适中，避免下放过程中的紧急停车。
支盘成型全部设备入孔后，使用设备本身长度二次复测孔深。同时检验桩身垂直度、孔径。
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图5.2.4.3 成形机主机 |
图5.2.4.4 成形机与旋挖机配合 |
2、挤扩支盘施工
按技术交底顺序挤扩成型支盘。每次挤扩支盘时，弓压臂压出或回收过程，要求认真读取表压值、设备起浮高度、液压油位差、孔口泥浆下降高度、起止时间等，及时根据有关规程内容进行对照判别，发生异常应及时停机，查明情况，正确处理。成型支盘过程中由班长详实纪录支盘时间、支盘压力以及一些特殊情况的发生经过和处理措施。若挤扩支盘各项数据不能满足要求，或遇有挤不动或压力低于设计预估压力值的90%时，要及时将情况汇报给技术负责人，经相关人员批准后可按地质情况变更支盘标高。
每挤扩成型一个承力盘后，应及时补充泥浆，保持水头高度，但不得注清水。成孔后遇有缩颈、坍孔或流砂时，会造成投放设备困难，应终止操作，提出支盘成型机，妥善处理后，再继续挤扩支盘成型。
承力盘成型机离孔后，立即补充泥浆，保持水头压力。
挤扩成型支盘完成后，在岗人员应对设备清理检查，发现问题及时处理。
挤扩支盘检验合格后，应连续施工下道工序。成型完成时间至开始灌注砼时间间隔应控制在3～7小时以内。
3、挤扩支盘成盘检验
支盘成型挤扩首次压力值
检验方法：观测、检查记录压力表值，观察检查和检查施工记录。
液压站油位计反映油压液面下降值。
检验标准：油面下降值与支盘机空载油压液面下降值比较，允许偏差±3mm。
挤扩成盘中泥浆下降情况
支盘成型机挤扩之后将在土体中形成盘腔，将使孔内水泥浆面下降，理论上讲泥浆下降的高度乘以钻孔的截面面积所得体积等于盘腔的体积。因此，通过测得每次挤扩后泥浆面下降的高度就可以检验盘腔的成型效果。考虑到在挤扩过程中要形成一部分沉渣以及挤扩后土体要有一部分回弹（这一部分在设计中已经考虑）。因此，测得的体积会略小于理论值。
检验标准：泥浆面要有明显下降。
检验方法：观测记录孔口泥浆面下降值。
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图5.2.4.5 支盘机施工参数监测 |
图5.2.4.6 挤扩成盘中泥浆下降测量 |
支盘成型机上升情况
由设备的结构特点和力学特征所决定，该支盘成型机在施工过程中会发生设备向上移动的现象，施工中统称为“上浮”, 支盘成型机上升尺寸可以反映成盘质量。如果上升尺寸不够，则说明弓压臂没有完全打开；反之则说明弓压臂已经打开。同时，由于不同的土体对于下弓压臂的作用力不同，使得上升尺寸也不同。例如：如果在沙卵石层进行挤扩，YZJ-800A设备上升高度大于400mm；在粉土层进行挤扩上升高度大约在250~350mm左右。因此只要测得支盘成型机的上升高度即可判断成盘所在土层情况和成盘情况。
检验标准：支盘成型机有明显上升。
检验方法：观测记录支盘成型机上升值。
成盘直径
检验标准：盘径按图纸要求。
检验方法：井径仪。
设计持力层层位、盘位、盘间距、盘数
检验标准：按设计、施工图、勘察报告。
检验方法：查阅图纸、勘察报告、施工记录、现场观测
转角次序及角度控制
检验标准：施工规程，盘体转角每次不大于22度、不少于10次。
检验方法：现场观测、查阅记录。
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图5.2.4.7 支盘成型机上升测量 |
图5.2.4.8 桩孔径、盘腔数字三维扫描检测设备 |
5.2.5 清孔
1 支盘作业完成后，应及时进行清孔，清孔工作直至泥浆及孔径盘径检查合格。
2 桩径大于800mm，盘径大于1500mm的支盘桩，必须采用反循环清孔。
3 支盘清孔完成时，泥浆比重应小于1.15，含砂量、粘度等指标应合格。
4 清孔后、下钢筋笼前的井径扫描数据图形资料作为工程桩孔、支盘质量检查验收依据
5 下钢筋笼后如测得沉渣不合格，再次反循环清孔，直至合格后灌注混凝土。。
5.2.6 钢筋
1 变径钢筋制作应满足护孔壁要求，主筋折弯应严格按施工图要求制作。折弯段上下两倍桩径范围不得有焊接点。
2 钢筋接头须避开变径处。
3 盘腔钢筋过密时，应保证盘腔处主桩钢筋最小间距为混凝土粗骨料的4~6倍。
5.2.7 灌注
1 支盘桩工程宜采用商品混凝土，一般初次灌注量不应小于3m3。
2 砼灌注时塌落度不应小于180mm，宜采用180~220mm。
3 特殊砼的配比、制作、灌注等应制订专门方案。
4 浇注混凝土时要求导管离孔底不大于 0.5m, 混凝土初灌量要求保证灌入混凝土面高出底盘顶 1.0m 以上，严禁将导管底端拔出混凝土面。
5 砼充盈系数根据不同土层、成孔工艺和成盘工艺、终孔至灌注的时间等因素，宜为1.05~1.25。
6.材料与设备
本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6.1.1。
表6.1.1 机 具 设 备 表
|
序号 |
设备名称 |
设备型号 |
单位 |
数量 |
用途 |
|
1 |
钻机 |
台 |
1 |
灌注桩施工 | |
|
2 |
挤扩支盘机 |
台 |
1 |
挤扩支盘 | |
|
3 |
正铲装载机 |
ZL50 |
台 |
1 |
运土 |
|
4 |
卷扬机 |
3t |
台 |
1 |
拉直钢筋 |
|
5 |
泥浆机 |
3PNL |
台 |
1 |
成孔及排污 |
|
6 |
泥浆泵 |
7.5 KW |
台 |
1 |
成孔及排污 |
|
7 |
灌砼管架 |
φ219×50mmφ250×50mm |
套 |
1 |
砼灌桩 |
|
8 |
电焊机 |
250A |
台 |
2 |
焊接钢筋笼 |
|
9 |
泥浆测试仪 |
套 |
1 |
监测泥浆性能 | |
|
10 |
空压机 |
YV-6/8 |
台 |
1 |
清障及洗孔 |
|
11 |
泥浆运输车 |
辆 |
1 |
泥浆外运 | |
|
12 |
吊 车 |
QY16-25T |
台 |
1 |
吊钢筋笼机具 |
|
13 |
孔口套管 |
φ1300、φ1600 |
台 |
1 |
成孔及排污 |
|
14 |
砼导管 |
φ230mm |
套 |
1 |
成孔及排污 |
|
15 |
砼搅拌车 |
台 |
1 |
7.质量控制
7.1施工必须遵守执行现行的国家、行业标准。
7.1.1《建筑地基基础设计规范》（GB5007—2002）；
7.1.2《建筑桩基检测技术规范》（JGJ106—2003）；
7.1.3《建筑桩基技术规范》（JGJ94—2008）；
7.1.4《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）；
7.1.5《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202—2002）；
7.1.6《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-99）；
7.1.7《公路桥涵施工技术规范》（JTT041-2000）；
7.1.8《建筑钢结构焊接规程》（JGJ81-91）；
7.2 质量检查
7.2.1 挤扩支盘桩的成桩质量检查是对各工序的检查，即主桩成孔、支盘、泥浆质量、清孔（盘腔）、钢筋笼制作及安装、混凝土制作及浇注等工序过程的质量检查。
挤扩支盘桩应对其施工质量和承载力质量进行检验。
1 挤扩支盘桩在完成主桩孔、支盘的挤扩工序过程中均应对孔位、孔深、清孔、以及支盘成形的施工质量进行检查。 对主桩孔径和倾斜度以及支盘成形状况，应进行测定。
2 挤扩支盘桩施工时应对支盘挤扩压力值、挤扩设备的反力上升值等基桩承载性能质量进行测定。
7.2.2 在浇注混凝土前，应对孔的中心位置、孔深、孔径、垂直度、盘（支）径、盘（支）腔沉渣或悬浮物、孔底沉渣厚度、 钢筋笼安放实际位置等的检查，并填写相应质量检查记录。主要项目的允许偏差见表7.1.1.
除上述检查内容外，还应在成孔过程初步鉴别土层类别，挤扩过程检查土质物理力学性能。
成孔过程中可通过直接钻取土样鉴别土层，泥浆循环工艺成孔可通过泥浆及其悬浮物鉴别支盘土层和桩端土层，挤扩工艺可通过挤扩压力值、反力上升值、泥浆下降值检验地质物理性质量及成盘效果。
表7.1.1 主要项目允许偏差
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桩径允许偏差mm |
盘径允许偏 差 mm |
支长(R1)允许偏差mm |
挤扩旁压值允许偏差（MPa） |
支盘纵向标高允许偏差 mm |
孔底/盘腔允许沉渣厚度mm |
泥浆比重允许偏差g/cm3 |
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≤50 |
-0.05D且≤-100 |
-0.1R1且≤-20 |
增压型-1 普通型-1.5 |
R1≤500时<200 R1>500时<300 |
≤50/30 |
终孔时≤0.1 灌注前≤0.05 |
7.2.3 重要工程或地质复杂情况下盘腔质量不稳定，可选择相应基桩在原设计顶盘上方增设一个盘，做取芯试验以检查盘体砼质量和盘端土体状况。
7.2.4 钢筋笼制作应对变径折弯、钢筋规格、焊条规格、品种、焊口规格、焊缝长度、焊缝外观和质量、主筋和箍筋的制作偏差等进行检查。钢筋笼制作的允许偏差见表9.1.3。
表 7.1.2 钢筋笼制作允许偏差 (mm)
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主筋间距 |
箍筋间距或螺旋筋螺距 |
钢筋笼直径 |
钢筋笼长度 |
|
±10 |
±20 |
±10 |
±50 |
7.2.5 混凝土拌制应对原材料质量与计量、混凝土配合比、坍落度、混凝土强度等级等进行检查；混凝土浇注应检查混凝土初灌量、浇注的连续性、端口埋入砼深度、混凝土导管规格和质量、桩身混凝土充盈系数等。
7.2.6 桩身及盘周土质量检查
1 桩身和盘体质量检测可采用预埋管超声检测、钻孔取芯、有可靠经验的动测法等方法；检测数量根据具体情况由设计确定。
2 支盘周土体可采用静力触探、标贯等原位测试方法检测其物理性质。
3 支盘周土体经压浆处理后可采用静力触探、标贯等方法检查其物理性质，检验盘端桩端部压浆质量，也可采用钻孔取芯的方法检查。
表7.1.3 钻 孔 桩 成 桩 允 许 偏 差
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项 次 |
检 查 项 目 |
规定值或允许偏差 |
检查方法和频率 | |
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1 |
混凝土强度（Mpa） |
在合格标准内 |
按JTJ071-98附录D检查 | |
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2 |
桩位（mm） |
排桩 |
50 |
用经纬仪检查纵、横方向 |
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3 |
钻孔倾斜度 |
直桩 |
1% |
查灌注前记录 |
|
4 |
沉淀厚度（mm） |
支承桩 |
不大于图纸规定 |
查灌注前记录 |
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5 |
钢筋骨架底面高程（mm） |
±50 |
查灌注前记录 | |
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6 |
双套管间距 |
±10 |
制作及套管沉至标高检查 | |
8.安全措施
8.1根据国家有关规定、条例，结合施工单位实际情况和工程的具体特点，组成专职安全员和班组兼职安全员以及工地安全用电负责人参加的安全生产管理网络，执行安全生产责任制，明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产。
8.2坚持“安全第一，预防为主”的方针，加强对职工的安全教育，并体现全面、全员、全过程的原则，确保只有经过安全教育的人员才能上岗。
8.3施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。
8.4室内配电柜、配电箱前要有绝缘垫，并安装漏电保护装置。
8.5建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。
8.6操作人员持证上岗，并进行安全技术交底，遵守国家有关建筑工程安全操作规程。
8.7遵守用电安全规则。电源线的搭接应符合安全要求，电路操作必须有专人负责，禁止非专业人员进行电路操作。
8.8加强施工过程中的检查，做到不合格的设施不使用，不合可知的过程不通过，不安全的行为不放过。
8.9针对挤扩设备，定期检查油泵站、油管，以及检查油管的绑扎，防止油管的破损、爆裂、油管脱落，造成挤扩设备的损失。
8.10 挤扩设备在挤扩时，因要旋转设备，要防止油管的缠绕。
8.11所有现场施工人员必须戴安全帽，以防高空坠物伤人及其他意外事故。
8.12施工机械应落实班前检查和定期保养。操作人员应遵守设备的操作规程。
9.环保措施
9.1 建立环保管理体系，切实贯彻国家及地方环保法规。
9.2成孔过程中的废弃泥浆应集中排至泥浆池中，及时消纳处理掉。
9.3实行环保责任制，保持施工区域和生活区域的环境卫生，及时收集各种生活、生产垃圾，按照相应要求进行处理，生活施工污水经处理纳入市政污水系统。
9.4施工噪声较大的工序（如空压机、切割机、钻机等），要选择合适的时间进行施工，并在工程中采用相适宜的隔音降噪措施，降低施工噪音对环境的影响。
9.5成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工燃油、工程材料、设备、废水、生产生活垃圾、弃渣的控制和治理，遵守有防火及废弃物处理的规章制度，做好交通环境疏导，充分满足便民要求，认真接受城市交通管理，随时接受相关单位的监督检查。
10.效益分析
10.1挤扩支盘桩单方承载力是普通灌注桩的2倍以上。且由于单桩承载力大，在荷载相同的情况下，可比普通灌注桩缩短桩长、减小桩径或者减少桩数，乃至减小承台尺寸，因此能节省投资、缩短工期。通常可以节约基础费用约20%，缩短工期25%左右。
10.2施工设备和工艺简单。支盘桩施工时，只需在常规钻孔桩的工序中增加一道支、盘的挤扩工序，即完成钻孔后，用配套的支盘成形设备实施支盘的成形，然后进行钢筋笼入孔等后续工序。液压支盘成形机具有机械强度高、挤扩力大、工作安全、成型可靠、工艺简单、操作灵活和维修方便等特点。
10.3具有显著的低公害性能，与打入式预制桩相比，施工低噪音、低振动；与普通泥浆护壁直孔桩完成的等值承载力相比，成孔后排泥（土）即泥浆排放量显著减少；
10.4挤扩桩的操作过程是对实际孔位的勘察，实质上也是对该地质情况的“审核”过程，消除场区地质突变带来的基础工程风险。
随着该施工方法的日臻成熟，其逐步获得了明显的社会和经济效益。
11.应用实例
11.1 2008年，唐山古冶外环路工程，挤扩支盘灌注桩施工，直径1200mm、1500mm，桩长30-50m。采用挤扩支盘桩技术，使造价降低了20%，施工过程快捷便利，取得了良好的社会效益和经济效益。
挤扩支盘机及施工照片如图11.1.1和11.1.2所示。
图11.1.1 挤扩支盘机
图11.1.2 施工中的挤扩支盘机
11.2桂江大桥位于广西梧州市倒水镇四坡村东南侧约150米处，跨越桂江。桂江大桥在桩基施工中，采用了挤扩支盘桩施工技术，取得了良好的效果，施工功效高，是典型的节能减排和环保施工技术，并节省了投资。
11.3宁波市绕城高速公路东段是宁波市绕城高速公路的重要组成部分，起自姜山北互通，经云龙、五乡、好思房、临江、沙河，止于颜家桥，全长43.495km，连接甬台温复线，同三高速公路、穿山疏港高速公路及舟山大陆连岛工程，是杭州湾南岸高速公路网核心的重要组成部分。本项目采用挤扩支盘桩技术节省工程量40%，节约工程造价20%，取得了良好的效果。
图11.3.1 挤扩支盘桩施工现场
通过施工应用实例，很明确的证实了挤扩支盘灌注桩施工工法的可靠便捷，安全稳定，具有一定的先进性和实用性，值得大力推广。
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