挤扩支盘桩

挤扩支盘桩（精选7篇）

挤扩支盘桩 篇1

1、工程概况

淮安市月季花园G2幢建筑物层数为20层, 采用剪力墙结构, 桩基础采用多节挤扩支盘灌注桩, 桩数76根, 桩径650mm, 桩有效桩长24.0m, 桩身设4个支盘, 支盘间距5.0m, 支盘高度800mm, 支盘直径1550mm, 设计要求各支盘的挤扩首压值不小于8Mpa, 单桩竖向承载力极限标准值为6300KN。

(3) 从强夯施工情况看, 地基比较松散, 有松软地层存在, 强度不匀, 强夯后地基均匀性大大提高。

(4) 强夯大幅度提高了地基承载力, 有利地保证了工程质量。

2、支盘成型施工现状调查及质量影响因素

2.1 现状调查

工艺复杂性:挤扩支盘桩作为建设部门新技术推广项目, 具有承载力高, 造价低, 工期短等优点, 但目前相关施工规范不齐全, 挤扩支盘桩支盘质量影响因素多, 质量控制难度大。

工艺特殊性:挤扩支盘桩支盘面积约为主桩截面的4~7倍, 单桩承载力60%以上是由它的支盘提供的, 支盘成盘的好坏直接影响桩的质量。

2.2 质量影响因素分析

根据本桩基工程施工情况, 经调查, 挤扩支盘桩支盘施工质量缺陷主要是: (1) 支盘饱满度偏差; (2) 支盘直径偏差。

造成支盘成盘质量缺陷的因素主要为: (1) 支盘挤扩压力值不足; (2) 支盘钻杆转角偏差; (3) .孔壁不稳定。

3、支盘成型施工质量控制对策及实施方法

3.1 质量控制对策

针对影响支盘质量的3个要因, 项目部根据5W1H的原则, 研究对策, 制定目标, 采取措施, 专人负责, 具体见要因对策措施表。

要因对策措施表

3.2 质量控制措施实施方法

3.2.1 针对支盘挤扩压力值不足

(1) 主机入孔前应做空载运行, 以检查设备状况是否良好, 避免设备在孔中发生故障影响正常施工。

(2) 支盘设备入孔前检查油缸、油管接头是否漏油, 确保设备正常工作。

(3) 支盘挤扩成型作业过程中, 应随时注意挤扩压力值变化情况、油位下降量及孔内是否有油星冒出, 如出现上述情况, 需提出设备检查。

(4) 施工时检查油压泵流量, 当流量不能满足要求时更换油压泵。

(5) 在较硬土层中挤扩时, 压力表的读数较大, 如出现挤不动或压力太小的现象时, 表明土层的局部特性异常, 可以根据规范对盘位适当调整, 通过上移、下移主机完成, 移动幅度在上下1.0m范围。

(6) 因活塞行程达到极限位置时, 液压缸内的容积是一个常数, 通过油箱液面下降量与液压站油箱横截面积的计算, 判定弓压臂挤扩是否达到极限位置, 同时使液压站尽量保持水平。

3.2.2 针对支盘钻杆转角偏差

(1) 挤扩支盘的过程是通过连续旋转钻杆及主机完成, 旋转角度可以根据设计和施工选用的设备规格确定, 施工时尽量保证转角均匀, 从而使成型效果达到最佳, 以保证承载力。

(2) 根据支盘器上挤扩弓压臂宽度及桩截面周长确定每个盘挤扩次数。

每个盘挤扩次数:n>π×D/L/2

其中:D为支盘处扩大头桩的直径, L为挤扩弓压臂单边宽度

(3) 为确保支盘时钻杆转动的均匀性, 在孔口处设立简易刻度盘, 根据转动次数设立刻度, 每次转动一个刻度, 确保支盘处饱满度。

3.2.3 针对孔壁不稳定, 导致支盘直径不满足要求

(1) 因地质条件的复杂性, 局部土层情况可能会有变化, 导致孔壁不稳定, 或当盘的首压值不能满足预估压力值时, 盘位标高允许依持力层具体高低在0.5-1.0m范围内调整, 从需确保支盘直径。为保证支盘处持力层充分发挥作用, 上下盘位须间隔2.5盘径以上。

(2) 一个支盘根据挤扩次数分次挤扩成型, 挤扩时必然使支盘处桩径扩大, 钻孔中泥浆面随着下降, 此时, 可测量泥浆面下降深度, 通过泥浆面下降量反算支盘体积, 得出支盘直径。当反算出的支盘直径不能满足设计要求时, 及时调整挤扩压力。

(3) 支盘过程中, 测量泥浆面深度后应及时补充泥浆。另外, 当挤扩作业完成后, 主机从孔中提出的过程中, 泥浆液面也会下降, 同样需要及时补充泥浆, 孔内泥浆面标高要求高于地下水位0.5~1.0m。

4、效果检查

采用低应变检测方法对桩身完整性及桩身质量进行检测, 检测桩数64根, 其中桩身完整桩59根, 桩身有轻微缺陷, 不会影响桩身结构承载力的正常发挥的5根, 无桩身有明显缺陷, 对桩身结构承载力有影响、桩身存在严重缺陷桩。Ⅰ类桩占测桩总数的92%, Ⅱ类桩占测桩总数的8%, 其中在支盘处有轻微缺陷的桩1根。

采用高应变检测方法对桩的完整性及单桩极限承载力进行检测, 检测桩数5根, 5根桩桩身均完好, 桩身曲线符合支盘特性, 承载力满足设计要求。

5、结束语

该项目施工结束, 质量、安全、工期各项指标均满足业主要求。因我公司第一次施工挤扩支盘钻孔灌注桩, 通过该项目的施工, 积累了一定的施工经验, 同时也得到了社会的认可。

参考文献

[1]JGJ94-2008, 建筑桩基技术规范[S]

[2]GB50021-2001, 岩土工程勘察规范[S]

[3]GB50007-2002, 建筑地基基础设计规范[S]

[4]苏JG/T012-2004, 多节挤扩灌注桩技术规程[S]

浅析挤扩支盘桩的设计 篇2

挤扩支盘桩是在钻 (冲) 孔后, 向孔下放入专用的挤扩装置, 通过地面液压站控制该装置的弓压臂的扩张和收缩, 对各支和承力盘土体施以三维静压, 挤压成支盘空腔, 经挤密的周围土体与腔内灌注的混凝土桩身, 支盘与桩身紧密地结合为一体, 形成挤扩支盘桩, 发挥了桩土共同承力作用。挤扩支盘桩承力盘的盘径较大, 当桩身直径为400～1000mm时, 挤扩盘径可达1500～2000mm, 其支盘面积为桩身截面的1.6～2.4倍, 若加上多支盘各分支面积的总和可达5倍以上。对普通灌注桩而言, 使桩身结构发生了根本改变, 大大提高了桩的承载力, 减小了桩的沉降, 因而可以缩小桩径、减少桩的数量, 技术经济效果显著。

2 支盘桩的主要特征

2.1 基桩承载力高、沉降变形小。

可以利用桩身深度范围内地基土中的硬土层来设置承力盘和分支, 扩大了基桩与硬土层的接触, 发挥了支与盘的端承作用, 增加了基桩的端承面积, 这样的桩基础会使建筑物稳固, 抗震性能好, 沉降为变形小。

2.2 综合经济效益显著。

支盘桩的单方混凝土承载力为相同直径的普通混凝土灌注桩的两倍以上, 即在相同承载力的要求下, 支盘桩可以比普通混凝土灌注桩节约一半以上的材料。

2.3 对不同土层的适应性强。

在内陆冲积和洪积平原及沿海、河口部位的海陆交替层及三角洲平原下的硬塑粘性土、密实粉土、粉细砂层等均适合做支盘桩的持力层。

2.4 成桩工艺适用范围广。

可用于由泥浆护壁、干作业、水泥注浆或重锤捣扩成桩等各种桩型。

2.5 施工有利于环保。

与打入式预制桩相比, 施工噪音低、低振动。

3 支盘桩的受力机理与计算公式

图1为普通混凝土灌注桩 (简称直孔桩) 与支盘桩的受力机理示意图。从图1可见, 直孔桩的竖向抗压承载力极值quk是由侧摩阻力qsk和桩底的端承力qpk组成。而支盘桩除了侧摩阻力qsk和桩底的端承力qpk以外, 还有各个支盘的支承力qzpk, 因此支盘桩的单桩承载力极限值就大幅度地高于直孔桩。

支盘桩的竖向极限抗压承载力标准值可按下式计算:

式中u为主桩桩身周长;qski为桩侧第i层土的极限侧阻力标准值。如无当地经验时, 可按国家现行标准《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-94) 中取值;qzpkj桩身上第j个支或盘外土的极限端阻力标准值。如无当地经验时, 可按《建筑桩基技术规范》中表5.2.8-1取值;为桩端处土的极限端阻力标准值。如无当地经验时, 可按《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-94) 中取值;qpk为桩穿越第i层土的厚度, 计算时应减去承力盘的高度;Azpj为扣除主桩桩身截面积的支盘的水平投影面积;Azp为主桩桩端截面积;Bj为支盘处的极限端阻力标准值的修正系数。

4 施工工艺流程

挤扩支盘桩施工可采用钻孔成孔, 也可采用冲击、振动沉管成孔, 要求必须保证桩孔进入硬土层达到设计要求的深度, 并将孔底清理干净, 孔底沉渣厚度要求小于100mm, 桩孔成型后调入挤扩支盘桩成型机, 完成桩的挤扩支盘成型, 施工工序示意图见图2。

5 结语

支盘桩是通过使用特殊机具, 在普通灌注桩的基础上, 改变桩身的外形来改善桩的受力性能, 达到提高桩的承载力的目的。这是桩基工程中的一项新技术。它弥补了普通灌注桩、预制桩等多种缺点, 使桩基技术有了新的发展。

挤扩支盘桩 篇3

关键词：挤扩支盘桩,沉降,桩端阻力比,Geddes解

1 前言

近年来,随着高层建筑的发展,桩基的沉降计算越来越得到工程设计人员的重视,目前传统理论的计算结果与工程实际相差较大,所使用的经验修正系数范围太大,而且实测资料很少。在计算建筑物基础沉降时,首先得算出地基中的附加应力,目前常用Boussinesq和Mindlin解。Boussinesq解是假定荷载作用在地表而导出的,这与一般基础埋入地基中一定的深度有差异;而Geddes解是以半无限体内受集中力作用的Mindlin解为依据通过积分而得到的,与实际相符。经Boussinesq解计算得出的结果比实测值要大很多,因此本文选用Geddes解。

2 沉降计算方法分析

本文计算单桩和群桩沉降所采用的分层总和法按下式计算:

s——桩基最终计算沉降;

m——桩端平面以下压缩层范围内土层总数;

Esj,i——第j层土第i个分层在自重应力至自重应力加附加应力作用段的压缩模量;

Ip,IS1,IS2——应力影响系数;

α,β——分别为桩端阻力比,沿桩身均匀分布的桩侧阻力比;

Ψp-桩基沉降计算经验系数;

Q——单桩竖向荷载的准永久组合作用下的附加荷载;

l——桩长。

上述公式中桩基沉降计算经验系数Ψp的取值需要大量的工程实测资料,太原地区至今尚没有给出它的取值范围,尤其对于尚处于研究阶段的支盘桩,本文试图结合某工程支盘桩的实测资料对沉降计算值进行修正,为以后进一步的统计分析做一点工作。单桩的荷载分担由图1所示,把盘分担的荷载折算成沿桩身均匀分布的侧阻力,根据桩身埋设的钢筋应力计的实测值经计算得出桩端阻力比α和承力盘分担的阻力比β(见表1)。

从图1可以看出支盘桩由于盘的承力作用比较明显,传递到桩底的荷载较少,承力盘分担的荷载比桩端荷载高出20%～30%左右,桩端阻力比α在整个加荷过程中都比较小;另外,桩端阻力比α和盘分担的阻力比β随荷载的增加而增大,所以在使用Geddes解分析桩的沉降时有必要考虑荷载的变化对α和β的影响,计算群桩的沉降时应取相应荷载作用下单桩静载荷试验中得出的荷载分配系数。考虑桩端阻力比α和盘分担的阻力比β的变化以后计算得出的单桩曲线是Q-s曲线,而非直线,这与实际静载荷试验的Q-s曲线形状是相符的。

3 工程实例分析

3.1 工程概况

太原某高层住宅楼为34层剪力墙结构,建筑基础长63.6 m,宽18.6 m,埋深7 m,采用钻孔挤扩支盘桩,共209根,桩径700 mm,桩长24.6 m,桩身设有两个承力盘。桩底土层分布及其参数见图2,本工程于2003年初竣工,建筑的沉降观测曲线如图3所示,楼房封顶后平均沉降约为23 mm。

3.2 沉降计算与实测分析

根据上述桩的沉降计算理论与方法编制了计算程序,并分别对本工程单桩和群桩基础的沉降进行了计算,在计算过程中桩底土层的压缩模量对沉降计算的结果比较显著。由于桩底土层模量等参数的取值影响造成单桩沉降计算值与实测值之间存在一定的差异。由于单桩静载荷试验的Q-s曲线内包含丰富的桩土共同作用的信息,本文通过对比单桩沉降的实测值和计算值比较得出修正系数K见表1,来消除桩土参数选取的影响,从表中可以看出随荷载的增大,修正系数K也在逐渐增加,用K来修正群桩的沉降,得出预测值,如图5所示,预测值与观测值曲线吻合得较好,所以用该方法预测支盘桩群桩的沉降是可行的。纵观图3、4、5,单桩和群桩沉降曲线的变化趋势及形状是相似的。

4 结论

(1)使用Geddes法用于计算桩基沉降时,由于涉及桩端荷载比和桩侧阻力比,对挤扩支盘桩的荷载分配系数有待积累实测资料进一步研究。

(2)单桩的静载荷试验和计算值建立的修正系数K对群桩进行修正是可行的,该法具有一定的实用价值。

(3)建筑施工过程中不同层数所对应的沉降计算值修正系数是随层数增加而增大的。

参考文献

[1] 杨敏,王树娟,王伯钧,周融华.使用Geddes应力系数公式求解单桩沉降.同济大学学报,1997,(4) .

[2] 袁聚云,赵锡宏.竖向均布荷载作用在地基内部时的土中应力公式.上海力学,1995,(3) .

[3] Geddes JD. Stresses in foundation soils duo to vertical subsurface load. Geotechnique, 1966, 16: 231-255．

挤扩支盘桩 篇4

挤扩支盘桩是在原有钻孔灌注桩的基础上发展而来的新技术,其在钻孔灌注桩的基础上增加了专用液压挤扩设备与现有钻孔灌注桩桩机配套使用,产生了桩体、承力盘和分支,使桩身、支盘和周围土体紧密结合,挤扩支盘桩集预制桩、夯扩桩、灌注桩的优点,根据需要可对不同的部位进行加固挤密,形成支盘。挤扩支盘桩在提高桩基承载力,减少沉降,增加桩基安全性,降低工程造价和缩短工期方面都有显著效果。挤扩支盘桩不仅适用于承受竖向荷载的普通抗压桩,也可作为抗拔桩应用于地下建筑的抗浮设计,同时也有学者试图将它应用于深基坑围护工程中。挤扩支盘桩施工质量的好坏受到现场管理、技术操作及地层条件等诸多具体因素的影响。笔者以某电厂前后两次挤扩支盘桩试验桩检测,对单桩极限承载力偏低的问题进行了分析。

1 工程概况

某电厂前期施工3根挤扩支盘试验桩,有效桩长30m,桩径700mm,每根桩设置两个盘,承力盘直径为1 400mm,下盘距离设计桩底8.50m,上下盘间距为5m,设计单位预估单桩极限承载力为6 200kN。

2 岩土地层构成

拟建场地地貌上处于河流堆积地貌的黄淮冲洪积平原地带。地形较为平坦,地势开阔,地貌单一。

厂区地基土主要由第四纪黄淮河冲洪积(Q4al+pl)粉土、粉质粘土和砂土组成。勘探深度内揭露的岩土地层依据物理工程特性自上而下可以划分为以下10个主层和3个亚层:

(1)层粉土;(1)1层杂填土;(2)层粉质粘土;(3)层粉土;(3)1层粉质粘土;(4)层粉质粘土;(5)层粉土;(6)层粉细砂;(7)层粉质粘土;(8)层粉质粘土;(9)层粉土;(9)1层粉质粘土;(10)层粉质粘土;(10)1层粉土。

整个拟建厂区东西方向上地层变化较大:西部地层较完整,但上部地基土工程特性较差,东部砂层顶板埋深较浅,地基土地层构成自西向东存在较大差异;从南北方向上看,地层变化则较为平稳,地层呈缓坡状,层位较为稳定。总的来说,砂层埋深呈锅底状,中间深,四周浅,砂层与上覆地层相比,其承载力和压缩模量明显要高,致使本地段地基土工程特性变化剧烈,综合评价地基为不均匀地基。

3 试验桩检测

本工程试验桩采用锚桩法,试验桩检测所得各桩的Q—S曲线如图1所示,3根桩极限承载力(S=40mm)极差小于30%,单桩极限承载力为4 770kN,与设计单位预估极限承载力相差很大。

4 极限承载力影响因素

4.1 施工因素

挤扩支盘桩在施工中采用泥浆护壁钻孔作业,在钻孔过程中和灌注前由于外部原因导致泥浆外运不及时,以致钻孔和灌注前孔内泥浆相对密度大,没有达到规范的要求,造成挤扩支盘桩泥皮厚、沉渣厚等原因,致使挤扩支盘桩摩阻力减小,影响极限承载力。

施工单位在钢筋笼下放时有可能与孔壁接触,刮伤孔壁或撞击支盘空腔使其坍塌,最终影响极限承载力。在挤扩过程中可能没有及时补充泥浆,当挤扩作业完成后,主机从孔中提出过程中,泥浆液面也会下降,同样没有及时补充泥浆,导致塌孔;还有在挤扩时挤不动土,没有形成有效的承力盘,支盘效果不好等因素,影响极限承载力。

4.2 地层条件因素

工程地质勘察报告显示第(6)层为粉细砂,土性不均匀,局部有粉土团块,具有低压缩性。砂层埋深呈锅底状,中间深,四周浅,砂层与上覆地层相比,其承载力和压缩模量明显要高,致使本地段地基土工程特性变化剧烈。在施工过程中,挤扩支盘桩下盘刚好在本层粉细砂中,在挤扩时由于粉细砂坍塌,支盘效果不好或者没有形成承力盘,影响承力盘发挥,导致极限承载力偏小。

5 第二次试验桩检测

根据对施工因素和地层条件因素的分析,设计单位重新设计3根试验桩,要求施工单位严格按照规范施工,在施工过程中如果支盘位置在粉细砂层上,需要调整上下盘的位置,躲开粉细砂层。本次试验桩检测所得各桩的Q—S曲线如图2所示,3根桩极限承载力(S=40mm)极差小于30%,单桩极限承载力为5 986kN,与设计单位预估极限承载力相近。

6 挤扩支盘桩质量控制

结合本工程出现的问题,挤扩支盘桩施工应严格按照规范要求进行每一工序的作业,支盘桩质量控制主要包括如下内容:

1)采用泥浆护壁钻孔作业是支盘桩的主要成孔工艺方法,由于支盘挤扩施工会对孔壁有所扰动,造成塌孔甚至可能埋住主机,所以成孔过程中,必须防止塌孔。支盘桩施工时,护壁泥浆的性能指标应严格控制,必须按照工程施工的技术规范要求执行并及时调整,以保证成孔质量,满足支盘桩施工要求。

2)钻孔的垂直度,一般要求1%以下,偏差超限时,设备不能入孔,并回钻进行补救,将偏差部位纠正。偏差严重超限时,要用粘土进行充填并重新钻孔。

3)支、盘挤扩施工时,对于多支、多盘作业,一般由下向上一次进行挤扩,如果由上向下作业,上盘挤扩后所产生的沉渣有可能导致设备不能到达底盘盘位。挤扩过程中,要认真观测钻孔中泥浆液面的下降,并进行测量,及时补充泥浆,防止塌孔。当挤扩作业完成后,主机从孔中提出的过程中,泥浆液面也会下降,同样需要及时补充泥浆。

4)如果出现塌孔,应采取补救办法,即根据塌孔的程度,一般可采用粘土进行充填,重新在原位钻孔,达到要求后,再在原盘位重新挤扩施工。

5)根据液压站压力的变化判断挤扩状况时,如出现挤不动现象,表明土层的局部特性异常,可以根据规范要求适当进行盘位调整,调整的幅度一般不超过上下1m的范围,以保证必要的盘间距符合规范要求。

6)如果泥浆面出现大量气泡,压力值突然变小,可能是严重塌孔,应及时提出主机,以防止主机被埋入孔内而无法出孔,并要重新测量孔深。

7)钢筋笼下放时,应垂直起吊并慢放入孔内,尽量避免与孔壁接触,防止刮伤孔壁或撞击支盘空腔使其坍塌。

8)沉渣的存在对承力盘承载力有较大的影响。钢筋笼下放后,通过导管进行二次清孔,直至检测后泥浆相对密度、沉渣厚度符合规范要求为止。

9)钻孔深度一般要考虑支盘桩设计选用的成型机规格,底盘下部所留的盘根高度至少要保证主机能够顺利到达预定盘位,但不能过深,以免造成混凝土的浪费,甚至减小桩端承载力。

7 结语

挤扩支盘桩由于其多个承力盘的作用使其充分发挥场地桩周地基土的承载力,大幅提高了单桩竖向及抗拔承载力。支盘桩挤扩施工应从技术规范的要求出发,结合工程现场的具体状况,强化施工管理;现场管理要渗透到各个施工工序过程中,严格按照规范要求进行每一工序的作业;灵活处理和解决施工中发现的问题;对特殊情况下出现的质量问题,应采取积极主动的补救措施。在施工过程中应严格控制施工质量,避免出现支盘桩承载力降低的不利施工因素。

摘要：针对某电厂挤扩支盘桩单桩极限承载力偏低的问题,对施工因素及工程地质地层因素进行了分析,对存在的问题提出了建议,经过第二次试桩检测,单桩极限承载力有了很大提高,达到了设计单位预期的目的。

关键词：挤扩支盘桩,单桩极限承载力,试验桩,检测

参考文献

[1]史佩栋.桩基工程手册[M].北京:人民交通出版社,2008.

[2]JGJ 94-2008,建筑桩基技术规范[S].

挤扩支盘灌注桩的载荷测试与分析 篇5

1 工程地质概况

拟建场地地貌上应属于昆都仑河冲洪积扇、大青山前冲洪积扇及黄河冲积地段的交汇处。桩周地层结构及岩性构成如表1所示。

2 挤扩支盘灌注桩成桩工艺流程及参数

采用反循环钻进成, 成孔至设计深度后进行第一次孔底沉渣清理→将挤扩装置放入孔内→按设计位置结合地层情况自下而上依次挤扩形成承力盘 (岔) 腔体→移走挤扩装置→测定盘 (岔) 腔体的位置与尺寸→下放钢筋笼→下入导管→第二次清理孔底沉渣→按要求进行混凝土灌注, 提升、拆卸导管→拔出护筒, 成桩。如下图1所示:

根据委托单位提供的设计及施工资料, 设计单桩极限承载力及其他有关桩参数见表2

3 单桩竖向静载试验

3.1 加载方法

本次试验采用锚桩法, 由主梁、附梁构成加载反力系统, 加载采用二台5000k N油压千斤顶。加载和沉降记录采用RSM-JCⅢ静载荷测试仪。所有百分表均用磁性表座固定于基准梁上, 基准梁的刚度和基准桩的分布符合检测规范要求。

3.2 分层侧摩阻力及端阻力测定

在挤扩桩的桩身, 分4个测试断面, 每个测试截面对称布置3个测点, 将3个振弦式钢筋计焊接在桩身钢筋笼的主筋上, 桩底安设振弦式土压力计以测定桩底端承力, 如图2所示。在静载试验进行的同时记录钢筋计和每级载荷作用下的应力, 并换算出各个截面的轴力。

3.3 静载试验测试

图1和图2分别为№1挤扩支盘灌注桩和№2挤扩支盘灌注桩的Q-S曲线。由图可以看出, №1挤扩桩和№2挤扩桩在达到最大加载值6600k N时, 桩及周围土体均无破坏状况出现, 试桩累计沉降量分别为18.91mm和19.72mm, Q-S曲线发展平缓, 未出现明显第二拐点, 表明两桩均未进入塑性状态。两桩的回弹率分别为43.73%和37.78%, 也说明两桩还基本处于弹性阶段。表3为两桩的静载试验结果汇总表。

3.4 分层摩阻力测试

本次测试运用弹性模量法计算桩周侧摩阻力。该方法是通过直接测定钢筋计应力, 然后换算钢筋应变, 或者直接测定钢筋应变。在钢筋和混凝土等同形变条件下, 混凝土的应力为:

采用本方法必须确定好钢筋和混凝土的弹性模量, 只有在这个前提下, 才能获得准确的试验数据。本次工程采用的钢筋和混凝土的弹性模量分别为2.1×105N/mm2和3.0×104N/mm2。

表4和表5分别是№1挤扩桩和№2挤扩桩实测各截面轴力, 图5和图6为轴力曲线图。

注:上表深度为距地表标高深度, -26m处轴力为桩底盒测量桩端承力数据。

从图3和图4两桩Q-S曲线看, №1、№2挤扩桩在加载至3300k N和3960k N时分别出现一个小的拐点, 分析认为拐点是由于-5m处的支盘在持续加载的作用下破坏所致。№1、№2挤扩桩累计沉降量分别为18.91mm和19.72mm, Q-S曲线发展平缓, 两桩均未进入塑性形变状态, 还处于弹性形变状态。在逐步加荷过程中, 沿桩身各土层摩阻力随载荷的增加而逐步发挥作用。在桩加至6600k N稳定时, №1、№2挤扩桩桩端承力为零, 载荷完全由支盘承担, 桩端承力未发挥, 表明挤扩桩竖向极限承载力大于6600k N。

4 结束语

挤扩支盘灌注桩是近年来刚开始应用的新桩型。本文结合工程实际, 重点对挤扩桩的载荷测试及侧摩阻力和端阻力测试方法进行了阐述, 分析了挤扩支盘灌注桩的载荷传递特征。通过实际测试, 挤扩支盘灌注桩桩顶荷载主要由支盘承担, 较等截面灌注桩, 具有承载力高、桩顶变形小的优势, 具有较好的应用前景。

摘要：挤扩支盘灌注桩工艺是新近发展起来的一项基桩施工技术, 有着良好的应用前景, 但是针对其测试分析研究远不能适应工程应用的需要。本文通过对挤扩支盘灌注桩的载荷测试及侧摩阻力和端阻力测试, 分析了挤扩支盘灌注桩的载荷传递特征。

关键词：挤扩支盘灌注桩,载荷试验,侧摩阻力

参考文献

[1]DX (多节扩孔灌注桩) 《设计施工技术规定》 (企标) [S].

浅谈新型桩挤扩支盘灌注桩设计 篇6

土木建筑设计与施工中, 当建筑物上部结构荷载较大, 天然地基上的浅基础沉降量过大, 或地基稳定性不能满足地基基础设计承载力和变形的要求时, 可将地基下部较坚硬的土层作为基础的持力层, 采用桩基础将上部结构的荷载传递到地基深处承载力较大的土层上, 或者是使软土层被挤密实, 以提高土的承载力和密实度。

灌注桩包括人工挖孔桩和机械钻孔桩两大类。挤扩多分支承力盘混凝土灌注桩 (简称支盘桩) 是在等截面钻孔灌注桩基础上发展起来的一种新型桩, 是北京俊华地基基础工程技术集团发明的专利技术, 挤扩支盘灌注桩外形图如图1所示。挤扩支盘桩从桩身伸展出去的盘支提供了比该段桩身侧摩阻力大得多的盘支底阻力, 从而大大提高了桩的承载力, 减少了桩基沉降。

二、挤扩支盘桩的特征

灌注桩按其成桩过程对桩侧土体的影响程度, 可分为普通灌注桩、挤扩支盘桩和沉管灌注桩等三大类。挤扩支盘桩由桩身、底盘、中盘、顶盘及数个分支所组成。按照土质情况, 在硬土层中设置分支或承力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, 从而使桩承载力大幅度增加。

挤扩支盘灌注桩是采用普通钻机成孔, 通过专用挤扩装置液压挤密成支或承力盘, 属于部分挤土灌注桩。在所需挤扩支或盘的土层, 支盘成型设备加较大的油缸压力 (10MPa～28MPa) , 最大挤扩压力可达300t, 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600mm支盘为例, 一个挤扩成1.6m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挤密加固, 提高了地基土的承载力和桩侧摩阻力, 如图2所示。

挤扩支盘灌注桩可适用于一般粘性土、砂性土、粉土等均匀或软硬交互的土层, 以及黄土、膨胀土、残积土、回填土、强风化岩等其他可以形成桩孔的地基上, 且地下水位上下均可选用不同的适用工法进行施工。

三、挤扩支盘灌注桩的构造

与普通灌注桩相同, 支盘桩一般采用钢筋混凝土构造, 在制作好符合要求的钢筋笼后, 再浇灌混凝土。

(1) 配筋。

挤扩支盘桩配筋与普通灌注桩基本相同。①配筋率。轴向受压桩的配筋率不应小于0.25%, 考虑受弯时配筋率不宜小于0.4%;纵向主筋直径不宜小于Φ12mm;当主桩直径为Φ600～1200mm时, 截面配筋率可取0.4%～0.65%;对于受水平荷载特别大的支盘桩和抗拔支盘桩, 应根据计算确定配筋率。②主筋长度。对于抗压桩, 宜沿桩身进行分段变截面配筋, 钢筋截面变化处宜设置在盘底面500mm以下, 且不宜小于桩长的2/3。沿桩长全长配筋不宜少于全部纵向主筋的1/3。对于承受负摩阻力和位于坡地岸边的支盘桩, 应通长配筋。抗拔桩也应通长配筋。③箍筋配置。箍筋采用Φ6.5～8@200～300mm, 宜用螺旋式箍筋;受水平荷载较大的桩基, 桩顶 (3～5) d (d-桩身直径) 范围内箍筋应适当加密;当钢筋笼长度超过4m时, 应每隔2m左右设一道Φ12～18的焊接加劲箍筋。

(2) 混凝土材料。

①一般情况下, 混凝土强度等级不得低于C15～C20;水下灌注混凝土时, 强度等级不得低于C20～C25;遇有特殊地质条件时, 强度等级不得低于C30。②主筋的混凝土保护层厚度一般不小于35mm;水下灌注混凝土时, 保护层厚度不得小于50mm。

(3) 承台。

①桩基承台的构造尺寸, 要满足抗冲切、抗剪切、抗弯和上部结构的需要。承台最小宽度不应小于500mm, 承台边缘至桩中心的距离不宜小于桩的直径或边长, 且边缘挑出部分不应小于150mm。对于条形承台梁边缘挑出部分不应小于75mm。条形承台与柱下独立桩基承台的厚度不应小于300mm;柱下单桩基础, 宜按连接柱、连系梁的构造要求将连系梁高度范围内桩的圆形截面改变成方形截面。②承台混凝土。承台混凝土强度等级不宜小于C20, 采用Ⅱ级钢筋时, 混凝土强度等级不宜低于C20。承台底面钢筋的混凝土保护层厚度不宜小于70mm。当设素混凝土垫层时, 保护层厚度可适当减少, 但不应小于400mm;垫层厚度宜为100mm, 强度等级宜为C10。③承台的钢筋配置。承台梁的纵向主筋直径不宜小于Φ12, 架主筋直径不宜小于Φ10, 箍筋直径不宜小于Φ6;柱下独立桩基承台的受力钢筋应通长配置, 最里面三根钢筋相交围成的三角形应位于截面范围以内;箱型承台

顶、底板的配筋, 应综合考虑承受整体弯曲钢筋的配置部位, 以充分发挥各截面钢筋的作用。当仅按局部弯曲作用计算内力时, 考虑到整体弯曲的影响, 钢筋配置量除符合局部弯曲计算要求外, 纵横两方向支座钢筋尚应有1/2～1/3且配筋率分别不小于0.15%、0.10%贯通全跨配置, 跨中钢筋应按实际配筋率全部连通。④桩与承台的连接。桩顶嵌入承台的长度对于大直径桩, 不宜小于100mm;对于中等直径桩不宜小于50mm。支盘桩顶主筋应伸入承台内, 其锚固长度不应小于30倍主筋直径, 对于抗拔桩基不应小于40倍主筋直径。⑤承台之间的连接。柱下单桩宜在桩顶两个互相垂直的方向上设置连系梁。当桩与柱的截面直径之比大于2且柱底剪力和弯矩较小时可不设连系梁;两支盘桩承台, 宜在其短向设置连系梁, 当短向的柱底剪力和弯矩较小时可不设连系梁;有抗震要求的柱下独立支盘桩承台, 纵横方向宜设置连系梁;连系梁顶面宜与承台顶位于同一标高, 连系梁宽度不宜小于200mm, 其高度可取承台中心距的1/10～1/15;连系梁配筋应根据计算确定, 不宜少于4Φ12。

四、支盘桩施工工艺

就目前支盘桩工程应用的实际状况来看, 工程施工主要采用的是干作业成孔和泥浆护壁成孔两种工艺。其中, 泥浆护壁成孔工艺占据了绝大多数, 因而泥浆护壁成孔的支盘桩施工技术是比较成熟的技术。

当地下水位较高时, 通常利用孔内地层中的粘性土, 原土造浆以泥浆护壁成孔, 根据地质情况选择持力层设置分支及承力盘, 按盘支设计深度, 下入全液压支盘成形机, 操作液压工作站, 将弓压臂挤出, 收回, 反复转角, 经多次挤压成盘, 再由上层至下或由下至上完成多个支盘的作业, 然后安放钢筋笼、清孔, 灌注混凝土成桩。泥浆护壁成孔支盘桩施工工艺过程为:泥浆护壁成孔——磨孔及清孔——支盘挤扩成形——沉放钢筋笼——吊放导管并浇注混凝土。

五、结束语

支盘桩技术在工程施工中的应用, 为桩基工程技术尤其是钻孔灌注桩技术带来了革命性的变化, 该技术的先进性和科学性是显著的。就目前国内外同类技术的研究和应用来看, 挤扩支盘灌注桩技术具有施工机具简单, 适应土层广泛, 能充分利用地基承载土层, 工程造价低, 可大量节省钢材和水泥, 能有效减少桩的直径和桩长, 提高桩承载力, 减少沉降量, 抗水平力和抗拔力好, 施工周期短和低公害等众多优点, 具有潜在而巨大的经济利用价值, 受到工程技术人员和专家们的极大关注和欢迎。

支盘桩技术作为一项新型工程技术, 近十几年来, 众多专家、学者和工程技术人员做了大量的技术开发和研究工作, 为支盘桩的技术进步、应用和推广做出了贡献。随着对支盘桩的不断深入拓展与研究, 必将促进这项技术的完善和提高, 为我国建筑地基基础工程开创新局面。

摘要：桩基础是最古老的基础之一, 支盘桩技术在工程施工中的应用, 为桩基工程技术尤其是钻孔灌注桩技术带来了革命性的变化。实践表明, 支盘桩在许多方面表现出了其他桩型无可比拟的优点, 具有潜在的、巨大的工程实用价值。

关键词：支盘桩,灌注桩,配筋,承台

参考文献

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[2]吕海滨, 张学忠.浅谈挤扩灌注桩竖向抗压承载力施工影响因素[J].山西建筑.2010, 36 (4) :128-129

挤扩支盘桩 篇7

20世纪90年代挤扩支盘桩开始在建筑工程中使用。它是在原有等截面钻孔灌注桩的基础上发展而来的, 其专用液压挤扩设备与现有桩基机械配套使用。多年来已在全国多个省市的上百项工程中采用。在提高桩基承截力、减少沉降、增加桩基安全性、降低工程造价和缩短工期等方面都取得了显著效果, 应用前景十分广阔。

1挤扩支盘灌注桩的优点

(1) 可以利用沿桩身不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。这样的桩基础会使建筑物更稳定, 抗震性好, 沉降变形更小。

(2) 有显著的经济效益。其单方混凝土承载力为相应普通灌注桩的两倍以上。也就是在同样承截力要求下, 挤扩支盘桩可比普通直孔桩节约材料一半以上。

(3) 对不同土质的适应性强。在内陆冲积和洪积平原及沿海、河口部位的海陆交替层及三角洲平原下的硬塑粘性土、密实粉土、粉细砂层或中粗砂层等均适合作支盘桩的持力层。而且不受地下水位高低的限制。

(4) 成桩工艺适用范围广。可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挤扩成孔工艺等。

(5) 由于单桩承载力较大, 在负荷相同的情况下, 可比普通直孔桩缩短桩长, 减小桩径或减少桩数, 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, 而且施工方便、工期短、造价低、质量优。

(6) 对环境保护有利。与打入式预制桩相比, 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。

2工程及地质概况

中铝河南分公司70万t氧化铝工程是河南分公司重点工程, 对公司氧化铝生产扩大产量, 增效节能具有重大而深远的意义。该项目紧邻原厂区西南部, 由于工艺设备的配置要求, 有相当部分的子项基础上部荷载非常大, 而场地受限制, 显然采用天然地基是困难的, 甚至是行不通的。因此, 本次70万t/年氧化铝扩建项目原设计大部分工程的地基基础均采用普通钢筋混凝土灌注桩 (以下简称为普通灌注桩) , 并且桩长多为36 m以上长桩。

该场地地形较平坦, 扩建部分厂区自然地面标高介于151.49～152.93 m, 最大相对高差1.44 m, 地貌单元属黄河中游南岸冲积平原。根据《岩土工程勘查报告》可知:该部分场地地层自上而下依次由人工填土 (Qml) 、第四系上更新统冲积 (Q3al) 黄土状土、粉质粘土 (夹粉土、中沙) 、圆砾及中更新统冲积 (Q2al) 粉质粘土、卵石等组成。

3支盘桩的建议方案

支盘桩技术简介:挤扩支盘桩是混凝土灌注桩的一种新的桩型。它是由主桩 (桩杆) 、承力盘或分支组成。

在钻孔完成后, 下入液压挤扩机, 在设计选定的适当位置 (在普通灌注桩基础上, 按承载力要求和工程地质条件的不同在桩身不同部位设置分支和承力盘) , 对钻孔周围土体进行三维挤压、挤扩, 形成支盘或分支。在灌注混凝土后, 桩身、承力盘或分支共同受力。由于支盘桩是沿桩身不同部位设置支盘或分支, 变普通以侧摩阻为主的普通直杆灌注桩为摩擦端承桩, 从而改变了桩的受力机理。支盘桩侧阻先于端阻力发挥出来, 随着荷载增加, 桩侧阻力和桩端阻力以不同速率增长, 桩侧阻力逐渐趋于稳定, 而桩端阻力不断增加, 且上盘阻力先于下盘阻力发挥出来, 桩身阻力减小而桩端阻力增加。这种由主桩、分支或承力盘和在它周围被挤扩密实的固结料组成的桩, 类似树根系, 但施工工艺方法及受力性能又不同于一般树根桩和普通直线型混凝土灌注桩, 而是一种介于摩擦桩和端承桩之间的变截面桩型。实践证明, 支盘桩具有单桩承载力高的同时, 且具有抗震抗拔性能好、沉降变形小等显著特点。

多分支承力盘灌注桩的造型、尺寸、承力盘与分支数量根据上部建筑物的荷载量结构形式、地质情况及使用的分支器尺寸而定, 如果盘或支间距太近, 则承力盘间的土体就可能被剪裂, 甚至塌落至下面承力盘的临空面缝隙中, 从而破坏了这一段桩土间的摩擦力, 因此当设置两个以上承力盘时, 进行合理的盘间距的确定是设计多支盘桩的重要因素。有关试验资料显示, 支盘在桩体中设置不宜过多, 一般以三至四个支盘较适宜, 超过四个支盘的作用发挥就不显著。

多分支承力盘灌注桩的最小中心距一般取 (1.5～2.3) D或+1m (D为桩径) 。桩端持力层应选在较硬的土层上, 厚度应大于3 m, 下卧层不可有软弱层。混凝土采用C25～C30, 配筋主筋用Φ12～Φ16 mm, 长度一般要求在L/2～2/3L (L为桩长) , 不小于L/2, 其配筋率P=0.4～0.6%, 箍筋用Φ8～Φ10 mm, 间距100～200 mm, 另设加强筋。

本工程桩基设计为支盘桩, 根据地质情况及设计规程综合考虑, 经过详细计算最后确定用选取桩端进入第五层4.5 m, 即有效桩长27 m, 选取桩径800 mm, 在第四层中设两个承力盘, 盘径1 400 mm, 在第五层中设一个承力盘, 盘径为1 400 mm, 本工程支盘桩只设盘不设分支。

4挤扩原理与机具设备

利用支盘成型器在桩孔的某一位置进行挤压, 使周围的土壤变得密实, 灌注混凝土后形成承力分支或盘, 增大支撑面积, 从而提高桩的竖向承载力和抗拔力。支盘成型装置由接长管、液压缸, 支盘成型器、液压胶管和液压站五个部分组成, 由液压站提供动力, 由支盘成型器实施支盘的成型。本工程选用YZJ型系列液压挤扩支盘成型器, 该系列挤扩设备技术成熟, 并已推广应用, 可根据工程技术选取不同设备型号。

5施工工艺方法要点

(1) 施工工艺程序为:桩定位放线→挖桩孔、设钢板护套→钻孔机就位→钻孔至设计深度→钻机移位至下→桩位钻孔→第一次清孔→将支盘成型器吊入孔内→在设计位置压承力盘→下钢筋笼→下导管→二次清孔→水下灌注混凝土→清理桩头→拆除导管、护筒。

(2) 成孔采用泥浆护壁, 采用SY-120型钻井机

(3) 当成孔达到要求深度后, 将钻机移至下一桩位继续钻进。清孔后用吊车将支盘成型器吊起对准桩孔中心徐徐放入孔内, 由上而下按设计要求位置挤扩成型, 形成类似竹节状承力盘。

(4) 压分支成盘时, 要控制油压, 对一般粘性土应控制在6～7 MPa, 对密实粉土、沙土为15～17 MPa。支盘机弓压臂挤出或收回过程应该认真读取表头压力值、设备起伏高度、液压油位差、起止时间等, 并做好记录。

(5) 每一承力盘挤扩完后, 在不收回挤扩臂情况下, 应将成型器转动两周扫平渣土, 以使扩盘均匀对称。

(6) 承盘完成后将支盘成型器吊出, 即可将稀泥浆注入孔内置换浓泥浆至密度为1.1～1.5 t/m3为止。浇筑混凝土前孔底500 mm以内的泥浆密度应小于1.25 t/m3, 含砂率小于8%, 粘度28 s, 沉渣厚度小于100 mm。

6挤扩支盘成型检验及标准

(1) 液压站油位计油面下降值与空载液面下降相比偏差在3 mm以内。

(2) 在没有泥浆补给的情况下, 泥浆下降体积不易小于承力盘体积的50%。

(3) 本工程质量控制体系规定了三级监督过程:施工班组通过油压值 (油压值即首次挤扩压力值直接反映, 承力盘所处土层的压缩特性) 、油面下降量 (油面下降量是反映支盘机弓压臂状态的直观指标) 等指标进行自检为一级检查, 如果施工中挤扩压力值与预估压力值相差较大 (超出15%) , 应立即报告现场技术人员, 并根据情况对盘位进行适当调整;现场质检员进行现场监督检查为二级检查;监理工程师检查认证为三级检查。

(4) 清孔后应在0.5 h内进行下道工序, 吊入钢筋笼, 用短钢管吊挂在孔口上, 下导管, 安浇灌架进行水下混凝土浇筑, 坍落度应为16～18 cm为宜, 利用卷扬机吊导管不断上下翻插窜动使达到密实, 在浇筑至扩盘部位时应集中多次冲捣上下窜动反插, 使扩盘处混凝土密实, 浇筑方法同导管法水中浇筑混凝土相同。

7施工注意事项

(1) 盘位应选定较好的持力层, 施工中如地质变化, 持力层深度不能满足设计要求, 为提高承载力应根据具体情况适当加深0.5～1.5 m, 或在桩上增加2～4个分支或1～2个承力盘以保证达到设计要求。

(2) 由于对土层施加很大侧压力, 钻机应采取相隔跳打以免造成塌孔影响桩身质量。

(3) 桩的分支或盘未配钢筋, 靠混凝土的剪力传递压力, 因此该处的混凝土要保证密实, 除控制配合比外还应控制坍落度和用导管反插捣固密实。

(4) 挤扩盘过程中随着盘体体积增大应不断补充泥浆, 尤其在支盘成型器上提过程中。

8质量控制

(1) 浇筑桩用的原材料质量和混凝土强度必须符合施工规范的规定和设计要求。

(2) 成孔深度、分支及承力盘位置必须符合设计要求, 沉渣厚度不得大于100 mm。

(3) 钢筋笼制作应对钢筋规格、焊条规格、品种、焊口规格、焊缝长度、焊缝外观及质量、主筋和箍筋的制作偏差等进行检查。

(4) 桩的位置偏移不得大于d/6 (d-桩直径) , 且不大于100 mm, 垂直度偏差不得大于L/100 (L—桩长) 。

(5) 桩应取总数1%, 且不少于3根做静载试验, 取桩总数的10～15%作动力测试, 检验桩体竖向承载力;用应力反射法对桩体质量进行检验, 不得有缩径、夹层、混凝土不密实等缺陷。

9结语

通过本次支盘挤扩灌注桩的设计及成功实施, 进一步证明了挤扩支盘灌注桩具有以下特点:

(1) 显著的经济效益。其每立方混凝土承载力为相应普通灌注桩的1.3倍以上, 以及在同样承载力要求下, 挤扩支盘桩可比普通直孔桩节约材料30%以上。

(2) 不同土质的适应性强。尤其在内陆冲积和洪积平原的硬塑粘性土、密实粉土、粉细沙层或中粗沙层等均适合作支盘桩的持力层。而且不受地下水位高低的限制。

(3) 以利用沿桩身不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。这样的桩基础会使建筑物稳定, 抗震性好, 沉降变形更小。

(4) 桩工艺适用范围广。可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挤扩成孔工艺等。

(5) 环境保护有利。与打入式预制桩相比, 施工噪音低、无振动;与普通泥浆护壁直孔桩完成等值承载力相比, 泥浆排放量显著减少。

(6) 由于单桩承载力较大, 在负荷相同的情况下, 可比普通直孔桩缩短桩长, 减少桩径或减少桩数, 作为高层建筑或重要构筑物的基础, 可供设计灵活使用, 既可作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, 而且施工方便、工期短、造价低、质量优。

参考文献

[1]GB50007-2002, 建筑地基基础设计规范[S].

[2]JGJ94-2008, 建筑桩基技术规范[S].

[3]余永祯.建筑施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社, 2008.