挤扩支盘灌注桩技术

　　挤扩支盘灌注桩技术挤扩支盘灌注桩又称“多级扩盘桩”“多支盘钻孔灌注桩”、“挤扩多支盘DX灌注桩”或简称“DX”桩，是在等截面钻孔灌注桩基础上发展起来的一种新型桩，起成功应用并迅速发展的基础是八十年代末期俊华集团张俊生先生发明了支盘挤扩成型的液压设备一支盘机。技术及其设备在1990年取得了国家发明专利，随后又在美国、欧洲、日本、加拿大、泰国等取得或申请了专利。与此同时，俊华集团的挤扩支盘桩技术被列入重点国家级火炬计划项目和北京市火炬计划项目，同时被国家科技部、税务总局、对外贸易经济合作部、质量技术监督局、环境保护总局联合定为“国家新重点产品”，北京、天津、江苏、山西、河南、黑龙江等省市的科委或建委都以文件形式在本地区推荐使用该技术。

　　挤扩支盘灌注桩最早于1992年在工程中使用，迅速发展到包括北京、天津、河北、山东等十余省市的百余项工程中，应用效果良好。浙江省于2000年由北京俊华地基基础工程技术集团在杭州高新开发区软件园9号楼（软件开发中心）首先实验应用成功，并于2000年12月24日通过了省建设厅的认证。

　　挤扩支盘灌注桩技术引发了诸多专家、学者的兴趣，唐业清教授（1992，北方交通大学）主持完成了《挤扩多分支承力盘混凝土灌注桩手力机理及承载力性状的实验研究》课题，提出用标贯击数计算支盘桩承载力的公式。中国水利水电科学研究院（1994）对挤扩支盘灌注桩周围土的挤密效果作了深入研究，得出了不同土层的挤密效果和成型规律。顾晓鲁教授（1995，天津大学）对天津软土地区挤扩支盘灌注桩的传力机理和竖向承载力作了研究，为沿海软土地区应用挤扩支盘灌注桩提供了经验。《多分支承力盘混凝土桩的成桩技术与效用》（张俊生、张国梁等，1994，杭州结构与地基国际学术交流会浙江大学）和《论多分支承力盘地基加固混凝土桩的成桩技术与效用》（张俊生等，1994，西安）是最早较全面介绍挤扩支盘灌注桩技术的正式发表的论文，随着支盘桩的推广应用和研究的进展，有关挤扩支盘灌注桩的文献也不断增加，《建筑施工手册》和《地基基础施工手册》中也列入了支盘桩的相关内容。杭州市结构与地基处理研究会在2000年12月召开了挤扩支盘灌注桩技术的学术交流会，参加的成员有设计、施工、房地产开发、高校和科研单位百余人，与会者对该项技术表现出极大兴趣，会后已有多家设计和房产开发单位拟在合适工程中采用支盘桩技术。目前正结合浙江省的地区特点进行对挤扩支盘桩的研究。

　　通过多年的工程实践和研究，俊华集团已编制成《挤扩多支盘灌注桩基础设计与施工规程》作为设计、施工和检测标准，该标准得到北京城乡建委和天津城乡建委的批准使用。此外，国家电力公司电力规划设计总院也编制了《火力发电厂支盘灌注桩暂行技术规定》，于2000年5月1日在系统内正式使用。浙江省挤扩支盘混凝土灌注桩技术规程的编制工作也正在酝酿之中。

　　我们相信，在各位同行的关心下，在诸多技术人员的努力下，在政府有关部门的支持下，挤扩支盘桩这一美好技术在神州大地会具有广阔的应用前景。

　　挤扩多分支承力盘砼灌注桩（以下简称支盘桩）由主桩、底盘、中盘、顶盘及数个分支所组成。根据地质情况在硬土层中设置分支及承力盘。支盘桩通过液压挤扩，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。支盘桩承力盘盘径较大，φ600mm—φ1000mm的主桩，盘径可达标500mm—2000mm。其面积为主桩截面的3.556倍，若加上各盘环和各分支的面积总和可多达20倍。对钻孔桩而言，支盘桩的桩身结构发生了根本改变，其成桩工艺和设备也为之一新，变革结果是桩基“家族”产生了新成员——挤扩支盘桩。

 

	支盘桩的特点和优点：
	（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（以下简称直孔桩）的受力机理。变摩擦端承桩，这样的桩基础会使建筑结构稳定耐震，沉降变形更小。一般说来，直孔桩的破坏形式为剪切刺入型，而挤扩多支盘桩则为渐进压缩型；
	（2） 多支盘桩是一种较好的桩型，与直孔桩相比，有显著的技术经济效益。其单方混凝土承载力为相应的直孔桩的2倍以上；
	（3） 成桩工艺适用范围广，即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） 适应性强，可在多种土层中成桩，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以提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；挤扩支盘桩在内陆冲积、洪积平原及沿海河口部位的海陆交替沉积三角洲平原下的硬塑粘性土、密实粉土、粉细砂层均适合作支盘桩基的持；力层，如天津、上海、苏州软土下的上述地层。支、盘位置恰当，支盘桩能充分利用各持力层使单桩承载力得以充分发挥。15—30层高层层建筑最适合使用支盘桩基。大型工业厂房、水塔、烟囱、电厂冷却塔、水厂清水池、市政立交桥、复合地基、基坑支护……等均可采用支盘桩基。
	（5） 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；
	（6） 产生显著的经济效益。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。

　　1998年4月国家科学技术委员会组织了国家重点火炬计划项目“挤扩多支盘桩及其专用设备”大的几个部的有关专家平生，平生委员会一致认为该项技术达到了国内领先水平及国际先进水平，该项技术成熟、安全、可靠，经济效益、社会效益显著，建议国家科技部会同有关国家和地方主管部门大力推广。 

多分支称承力盘灌注桩已编入有关建筑施工手册：

　　1997年4月在“建筑施工手册”（第三版）3卷中，第12章地基与基础的泥浆护壁成孔灌注桩（508页）编入了《多分支承力盘灌注桩》。1997年7月“地基与基础施工手册”在其6.6节砼灌注桩中也编入《多分支承力盘灌注桩》的章节（第377页），内容包括支盘桩的特点、适用范围、工艺工法、承载力计算、质量要求、工程实例、效果评价等。

　　支盘成型机是支盘成型的专用设备，通过液压传动，产生三维挤扩功能，从其挤扩压力值的大小反映地层的软硬程度。通过对支盘机深浅尺寸的控制，还可掌握各地层的厚薄软硬变化来弥补勘察精度之不足，从而可有效地控制持力层及设计盘位尺寸，保证单桩承载力能充分满足设计要求。这种调控功能（其他桩机难以办到）是支盘桩成桩工艺的突出特点。其次是成型机操作简单，生产率高，维修方便，设计新颖，适合地层广，能与现有普通钻孔机械配套使用。支盘机为专利产品，已序列投产，由本集团统一销售。

支盘成型尺寸及其设备规格详见下表：

二、施工工艺简介

	挤扩支盘桩的成桩工艺分为四种：
	（一） 泥浆护壁成孔工艺：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，按支盘设计深度，下入全液压挤扩支盘成型机，操作液压工作站将弓压臂（承力板）挤出、收回、反复转角、经多次挤压成盘，再由上至下或由下至上完成挤扩多个支盘的作业，然后安放钢筋笼、清孔、灌注砼成桩。如天津塘沽金宝大厦，蚌埠自来水公司19层综合楼，哈尔滨一面街19层综合楼，北京发展大厦管理楼，海口市欣安花园28层写字楼等工程。
	（二） 干作业成孔工艺：当地下水位较深时，水位以上可采用螺旋钻机进行干作业成孔后，下入挤扩支盘机，按设计支盘位尺寸进行挤扩作业、处理虚土、下钢筋笼、灌注砼成桩。该法进度快。如北京四环制药厂厂房桩基工程，河南安阳机床厂4栋18层住宅楼，湖北襄樊二汽基地50000m2厂房，北京太平湖8号（16层）楼。
	（三） 水泥注浆护壁成孔工艺：干砂成桩时，孔壁易坍塌，成盘作业无法进行。这时必须采用灌注水泥浆工艺，稳住孔壁后，芳能挤扩成盘。
	（四） 重锤捣扩成孔工艺：浅层软土分布区，上部荷载不大的一般多层建筑物，利用浅部可塑粘性土层为依托，通过插入孔内的外套加入建筑废料（破碎砖瓦、砼碎片、碎石、小石块等），在管内用重锤冲捣将废料挤入孔壁，到设计厚度后，放入支盘机，按设计盘位尺寸再挤扩成盘，下钢筋笼、灌注砼成桩，获取理想的单桩承载力。该法可以大量节约材料和投资，用于不受噪音和振动限制的场区，如北京良乡住宅楼。 　　各种工艺的核心，都必须把支盘成型作业中的盘腔做好。成盘作业有多项指标实施监督与检测，作业规程中已有严格规定。