大直径挤扩支盘桩施工技术

 大直径挤扩支盘桩施工技术
     肖剑、梁彦伟、张国梁   （中冶交通工程技术有限公司）

 摘要：大直径挤扩支盘桩技术，是一项仿生学的发明，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，中冶交通工程技术有限公司率先在将该技术引入交通工程，经过多个项目的施工，总结和完善了该施工技术，该技术具有很强的先进性和节能减排效果，值得大力推广。本文详细介绍了该施工技术。
 关键词：大直径挤扩支盘、支盘桩、桥梁工程
 1.前言
 在市政、公路和铁路领域，桥梁类型，特别是结构形式不断更新、荷载特性愈加复杂和多变，水文地质环境等工程条件日趋复杂，在同一基础上承受不同方向、不同形式的承载力越来越大。从而需要桩及桩基不断革新和创造，以适应在桩结构、桩工艺（工法）、桩设备、监测、检测及信息化技术的需求。
 大直径挤扩支盘桩就是顺应上述形势出现的新桩型。该技术是一项仿生学的发明，其受力机理明确，竖向承载能力高，受荷变形小，抗震性能好，该技术可大幅度提高桩承载力。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大直径挤扩支盘桩。该技术能充分利用地基承载土层，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，。
 针对桥桩桩径大多约为1000mm～2500mm的特点，为在桥梁工程中采用支盘技术，需要挤扩支盘直径至少能达到3000mm以上的挤扩支盘机。

大直径挤扩支盘桩实体模型及施工设备
 大直径支盘桩技术，解决了众多技术难题，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，为该技术在桥梁工程的应用奠定了基础；
 大直径支盘变径桩，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，大直径挤扩支盘桩技术具有很强的先进性，具有显著的节能减排效果，值得推广和借鉴。
 2.技术特点
 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 大直径支盘变径桩，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 大直径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
 该技术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
   大直径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。
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