挤扩支盘桩在福建省防震减灾中心大楼的应用

挤扩支盘桩在福建省防震减灾中心大楼的应用郭春楚（厦门市建设监理事务所 361004）Squeezed Branch Pile Applied to Fujian Earthquake Resistance & HazardReduction Center BuildingGuo Chunchu提 要 结合工程实例阐述挤扩支盘桩施工质量控制和技术措施，对施工过程出现的异常情况提出对策，为类似工程提供借鉴。关键词挤扩支盘桩；挤扩作业；持力层；后压注浆 Abstract: Combining with practical project, the author introduces the squeezed branch pile construction quality control and construction technical measures, and gives the countmessures of accidents in the construction procession. It may provide references for other similar projects.Key words: squeezed branch pile； squeezed work； supporting layer； postpressure grouting1 前言钻孔挤扩支盘桩是上世纪90年代初在传统灌注桩基础上发展起来的新型桩基础。它是一种多端承、多段侧摩阻共同作用的变截面多支点摩擦端承桩，通过发挥桩身长度范围内各较硬地层的潜力，发挥桩土共同承力的作用，提高桩的端承阻力和桩侧摩阻力，使桩承载力大幅度提高。采用这种桩型，有利于提高单桩竖向承载力、抗震性好、沉降变形小、减少桩长和桩径及桩数、节约成本、缩短工期。近年来省外已有多项工程采用了多支盘技术，取得了良好的社会效益和经济效益。而此前福建省仅在厦门、漳州各有一个工程使用过此桩型。本文试图通过阐述福建省防震减灾中心大楼挤扩支盘桩的应用来说明如何正确合理有效地使用挤扩支盘桩，为该桩型在福建省的推广应用提供参考。2 工程概况、地质情况及设计施工参数2.1 工程概况该工程地下1层、地上11层，楼高46.90m,建筑面积9870m2，框架剪力墙结构。地下室顶板梁下设橡胶隔震垫进行隔震设计。使用功能为抗震减灾指挥中心和科研两大部分。2.2 地质情况场地土层自上而下可分为：杂填土：厚1.802.30m；粉质粘土（）：可塑、厚0.601.00m；淤泥：流塑、厚12.0013.00m；粉质粘土（）：可（硬）塑、厚1.103.50m；含泥粗中砂：稍中密、厚0.603.00m；粉质粘土（）：可（硬）塑、厚0.905.40m；碎卵石（）：中密密、厚4.905.50m；含砾粉质粘土：可（硬）塑、厚0.901.40m；碎卵石（）：中密密、最大揭示厚度6.60m，未揭穿。本场地属软弱场地土类型与类建筑场地。2.3 设计施工参数根据本工程建筑场地地基土的特性，结合建筑物的结构荷载特征，从满足建筑物的功能要求及采用隔震设计需要稳定性较好的基础类型要求出发，设计方通过技术、经济等方面分析比较，因第层含泥粗中砂层适宜作上承力盘持力层、第层碎卵石层适宜作桩端和底承力盘持力层，确定采用挤扩支盘钻孔灌注桩。桩端进入持力层1m，桩身混凝土强度等级C30、桩径650mm、盘径1400mm、盘间距3m。单桩竖向承载力设计值3100kN、极限承载力标准值5100kN。根据地质勘察报告选择有代表性的桩号进行试成孔、试挤扩后确定：桩端进入持力层深度12m或钻进持力层速度25cm/h进行双控终孔；挤扩分支和承力盘以首压力值进行控制：底盘1520MPa、上承力盘810MPa、十字分支57MPa。如果首压力值不能满足以上预估压力值且经盘位调整仍不能满足时，则将十字分支改做承力盘或采取桩底高压注浆。3 质量控制与技术措施根据挤扩支盘钻孔灌注桩的荷载传递性可知，支盘承载力与分支和承力盘径、盘间距、支盘持力层等因素有关，施工中应采取措施确保挤扩作业相关环节的施工质量。3.1 桩孔垂直度和孔径垂直度偏差超限和孔径不足势必影响桩基承载力和受力特性，挤扩设备也无法进入孔内进行挤扩作业。挤扩前应检查垂直度、孔径、孔深，垂直度偏差应1%、孔径偏差应20mm。（1）成孔设备在成孔过程中保持平稳，避免产生倾斜、移动；桩机水平架与钻杆垂直、转盘中心与钻架上吊滑轮在同一垂直线上，经常检测钻杆（或吊绳）在孔口的居中情况，发现偏差及时纠正。（2）根据设计桩径、地层特点选用高导正性能的三翼梳齿梨式正循环钻头。钻进时保持孔内足够水头高度和合理的泥浆性能指标，平衡土层压力，防止缩孔和塌孔。3.2 承力盘持力层判定钻进过程中应经常取渣样，确定所进的地质层与地质勘察报告是否相符，便于查实桩端进入持力层的厚度及选择设计要求的持力层位置设置分支及承力盘。3.3 挤扩作业(1)碎卵石层泥浆含砂率高,造成泥浆表观密度高、粘度低、沉淤增加,影响泥浆护壁效果和桩身混凝土质量。挤扩支盘时弓压臂始终与土体紧密接触，极易造成塌孔。因此，应及时对泥浆进行净化或置换，使成孔第一次清孔后及挤扩过程中泥浆比重控制在1.31.5、含砂率6%、粘度1828s。(2)挤扩机具入孔前检查接长杆、油管、液压装置、弓压臂分合情况，一切正常方可投入运行。按设计要求支盘位置标高，在支盘成型机接长管醒目位置标注挤扩支盘深度标志。桩孔垂直度、孔径、孔深经检查符合要求后，挤扩机方可入孔至设计支盘标高自下而上依次进行挤扩分支成盘。(3)挤扩压力值反映了各土层的软硬程度，此值可判断勘察报告所提供的持力层好坏程度和层位（减薄或起伏）变化。挤扩作业时应仔细观察此值并与勘察报告、实际揭示的地层对照以复核保证承力盘处于良好的持力层面。如遇地质条件复杂多变，承力盘首压力值不能满足预估压力值，可在满足设计盘间距3m条件下进行盘位调整。经盘位调整仍不能满足时，则将十字分支改做承力盘。(4) 本工程采用YZJ600支盘成型机，根据弓压臂宽0.3m、半径0.7m，可算出一个完整的承力盘至少需挤扩8次方可成盘（取9次）。挤扩机采用人工转动挤扩，挤扩前在孔口分度盘做好刻度标志。为确保成盘的完整性，挤扩时注意观察液压站油位变化并及时同空载油位变化进行比较以判断支臂是否完全支出至1400mm,上次挤扩分支结束后旋转20。再进行第二个分支挤扩。（5）每挤扩成型一个支盘后应及时补充泥浆以保持水头高度；随机用井径检测仪抽检孔深、孔径、盘径。3.4 二次清孔桩底沉渣会降低桩端阻力和桩侧阻力，灌注混凝土前应进行二次清孔。通过调制优质泥浆降低颗粒下沉速度，采用反循环清孔工艺提高清孔效率、降低孔底沉渣，沉渣厚度50mm方可停止清孔。清孔完毕立即浇灌砼。4 施工中出现的异常情况及对策从地质报告分析，桩端和支（盘）的持力层动探（重2）试验标贯击数较小，土质强度不高。碎卵石（）层分选性差、粒径悬殊，而含泥粗中砂层稍中密、厚0.603.00m，相邻的地质层粉质粘土（）和粉质粘土（）部分是可塑。因此，施工中出现：17个桩孔进入桩端持力层进尺速度偏快，如15#桩1.25m/10min、53#桩1.0m/9min、34#桩1.0m/13min；15个桩孔的挤扩首压力值不能满足预估的首压力值要求，如34#桩底承力盘12MPa、上承力盘6MPa，15#桩底承力盘14Mpa；经盘位调整，首压力值仍不能满足预估压力值等异常情况。经各方研究确定以下对策。（1）钻进持力层进尺速度偏快和虽经盘位调整但挤扩首压力值仍不能满足预估压力值的桩位，制作钢筋笼时在其外侧对称布置预埋桩端注浆管，以备桩底高压注浆加固处理。（2）挤扩首压力值不能满足预估压力值，在原设计盘位作上下1 m的盘位调整。如15#桩经盘位调整，底承力盘首压力值达17MPa满足要求。（3）虽经盘位调整，首压力值仍不能满足预估压力值，如34#桩经盘位调整，底盘、上承力盘首压力值仅为11MPa、5MPa，仍不能满足要求，采取将十字分支改作承力盘或桩底高压注浆。桩身混泥土强度达70%后通过预埋的注浆管，以设计要求的注浆量（水泥750kg）和注浆压力（36MPa）进行双控，对桩底高压注浆。（4）对于钻进持力层进尺速度偏快但挤扩首压力值满足预估压力值的桩位，待选定有代表性的桩进行静载实验，根据验桩结果确定是否注浆。如53#桩钻进持力层进尺速度虽偏快，但底承力盘首压力值16MPa满足预估压力值。5 单桩竖向抗压静荷载试验结果根据施工记录选定如前所述有代表性的15#、34#、53#桩进行静载试验。试验结果见表1、Qs曲线见图1。表1 静载试验结果桩号最大测试荷载 （kN）最大测试荷载下桩顶沉降（mm）残余变形（mm）回弹量（mm）回弹率（%）单桩竖向极限承载力（kN）15#510011.897.404.4937.8510034#510013.859.304.5532.9510053#510015.019.025.9939.95100 0 510 1020 1530 2040 2550 3060 3570 4080 4590 5100 0.00 Q（kN） 2.00 4.00 6.00 8.00 15# 10.00 34# 12.00 53# 14.00 16.00 s(mm) 图1 Qs曲线图综合分析静载试验的沉降观测数据及Qs曲线，沉降稳定快、沉降量小、沉降差小；Q-s曲线属缓变形态，在最终荷载加至5100kN时曲线斜率增大不多，尚未出现陡降趋势，卸载后桩回弹率高，说明尚未达到极限荷载，承载力尚有一定余量，实际承载力大于设计承载力要求。6 结束语（1）本工程采用挤扩多支盘桩总体上是成功的。支（盘）持力层减薄或变软，挤扩压力值达不到预估压力值时可采取盘位调整、增加承力盘数或桩底高压后注浆技术，提高成桩工作安全度。（2）挤扩多支盘桩充分发挥桩身地基土的潜力，提高单桩竖向承