擠擴(kuò)支盤(pán)樁在寧波繞城高速公路橋梁施工中的應(yīng)用

周靜波 謝 波

（1、寧波交通工程建設(shè)集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315000 2、寧波繞城東段高速公路有限公司，浙江 寧波 315000）

1 前言

擠擴(kuò)支盤(pán)樁是一項(xiàng)仿生學(xué)的發(fā)明，其受力機(jī)理明確，它采用支盤(pán)擠擴(kuò)機(jī)械，根據(jù)地質(zhì)情況在硬土層中通過(guò)液壓擠擴(kuò)，對(duì)各分支和承力盤(pán)周?chē)馏w施以三維靜壓，擠擴(kuò)支盤(pán)樁空腔，經(jīng)擠密的周?chē)馏w與空腔內(nèi)灌注的砼樁身、支盤(pán)緊密地結(jié)合為一體，發(fā)揮了樁土共同承力作用形成擠擴(kuò)支盤(pán)樁。該技術(shù)能充分利用地基承載土層，在有效地減小樁徑和樁長(zhǎng)的同時(shí)大幅度提高樁的承載力，并減少樁體沉降量。與傳統(tǒng)的砼灌注樁相比它具有如下的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)：

（1）能充分利用樁身上下各部位的硬土層，從而改變了普通等直徑鉆孔灌注樁（以下簡(jiǎn)稱直孔樁）的受力機(jī)理。變摩擦端承樁，這樣的樁基礎(chǔ)會(huì)使建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定耐震，沉降變形更小。一般說(shuō)來(lái)，直孔樁的破壞形式為剪切刺入型，而擠擴(kuò)多支盤(pán)樁則為漸進(jìn)壓縮型；

（2）擠擴(kuò)支盤(pán)樁是一種較好的樁型，與直孔樁相比，有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。其單方混凝土承載力為相應(yīng)的直孔樁的2倍以上；

（3）成樁工藝適用范圍廣，即適用于泥漿護(hù)壁成孔工藝、干作業(yè)成孔工藝、水泥注漿護(hù)壁成孔工藝和重錘搗擴(kuò)成孔工藝等；

（4）適應(yīng)性強(qiáng)，可在多種土層中成樁，不受地下水位高低限制，可根據(jù)承載力的需要，充分利用硬土層，采用增設(shè)分支和承力盤(pán)數(shù)量以提高以提高單樁承載力（豎向抗壓承載力、水平承載力、抗拔承載力）、樁身穩(wěn)定性以及抗震性能。

（5）具有顯著的低公害性能，與打入式預(yù)制樁相比，施工低噪音、低振動(dòng)；與普通泥漿護(hù)壁直孔樁完成的等值承載力相比，成孔后排泥（土）即泥漿排放量顯著減少；

（6）產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益。擠擴(kuò)支盤(pán)樁單方承載力是普通灌注樁的2倍以上。且由于單樁承載力大，在荷載相同的情況下，可比普通灌注樁縮短樁長(zhǎng)、減小樁徑或者減少樁數(shù)，乃至減小承臺(tái)尺寸，因此能節(jié)省投資、縮短工期。通常可以節(jié)約基礎(chǔ)費(fèi)用約20%，縮短工期25%左右。

（7）變徑支盤(pán)樁，樁上部直徑大滿足樁水平承載力要求，樁下部直徑小，盤(pán)環(huán)面積大，樁承載力相對(duì)普通支盤(pán)樁更大，同時(shí)節(jié)省砼用量。

2 工程概況

基于變徑擠擴(kuò)支盤(pán)樁的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，也為進(jìn)一步的推廣該技術(shù)在公路橋梁施工中的實(shí)際應(yīng)用，確定寧波市繞城高速公路東段東錢(qián)湖互通和五鄉(xiāng)互通中部分橋梁樁基礎(chǔ)采用變徑擠擴(kuò)支盤(pán)技術(shù)。

工程區(qū)域地形較平緩，分布在寧波平原上，主要屬濱海淤積平原區(qū)，上部為第四系亞粘土、淤泥、淤泥質(zhì)亞粘土等，厚度在20-38m左右，高含水量，高壓縮性，工程力學(xué)性質(zhì)差；中部亞粘土、砂礫石等，中-低壓縮性，工程力學(xué)性質(zhì)較好；下伏基巖為白堊統(tǒng)金華組（K2J）粉砂巖、砂礫巖、砂巖，上侏羅統(tǒng)西山頭組（J3X）凝灰?guī)r、晶屑凝灰?guī)r等，該區(qū)域工程地質(zhì)性質(zhì)較好，承載力較高。按地層形成時(shí)代劃分地層組，分為17個(gè)工程地質(zhì)層，48個(gè)工程地質(zhì)亞層，主要工程地質(zhì)層為:根據(jù)成盤(pán)機(jī)理及所用設(shè)備存在適于成盤(pán)的底層。經(jīng)勘測(cè)判定在地表20米范圍以內(nèi)飽和亞砂土，在抗震設(shè)防烈度為Ⅶ度時(shí)不會(huì)產(chǎn)生地震液化影響。

樁基類型如下：工程樁為Ф1000/1200、Ф1200/1500變樁徑支盤(pán)樁，總樁數(shù)為270根，其中Ф1000/1200變樁徑支盤(pán)樁202根、Ф1200/1500變樁徑支盤(pán)樁68根。具體分布如下：東錢(qián)湖互通46根Ф1000/1200，20根Ф1200/1500；五鄉(xiāng)互通156根Ф1000/1200，48根Ф1200/1500。樁基C25砼量約為15823立方米。

3 變徑支盤(pán)樁設(shè)計(jì)方案

根據(jù)樁所在的地質(zhì)情況共采用五種樁基類型，分別為兩至四個(gè)盤(pán)加一個(gè)預(yù)設(shè)盤(pán)或支，支盤(pán)樁在樁頂以下15米處變徑，1.5米樁徑變?yōu)?.2米，盤(pán)直徑2.5米，盤(pán)間距6米；1.2米樁徑變?yōu)?.0米，盤(pán)直徑1.9米，盤(pán)間距5米。底盤(pán)中心距樁底2米。預(yù)設(shè)盤(pán)或支用于承載力安全儲(chǔ)備。

變徑處主筋根數(shù)不變，鋼筋直徑由25毫米變?yōu)?2毫米，上下3米范圍內(nèi)箍筋間距加密至10厘米。

4 變徑支盤(pán)樁施工工藝流程

支盤(pán)樁的施工工藝為:施工準(zhǔn)備-成孔-支盤(pán)-清孔-下鋼筋籠-灌注砼-檢查驗(yàn)收。施工準(zhǔn)備（見(jiàn)圖）

5 變徑支盤(pán)樁施工、檢測(cè)要點(diǎn)

5.1 變徑控制

當(dāng)鉆孔深度至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，測(cè)量孔外上余鉆桿長(zhǎng)度，以計(jì)算孔內(nèi)下入鉆具長(zhǎng)度，并以測(cè)錘復(fù)測(cè)孔深。

a.當(dāng)鉆進(jìn)接近變徑深度時(shí)，對(duì)鉆機(jī)機(jī)位的平穩(wěn)狀況、水平度進(jìn)行復(fù)檢、調(diào)整。b.當(dāng)鉆進(jìn)達(dá)到變徑深度時(shí)，將鉆具全部提出孔口。c.將鉆盤(pán)向后滑移，此時(shí)機(jī)架保持原位。d.安裝變徑鉆頭，轉(zhuǎn)盤(pán)向前滑移復(fù)位。e.測(cè)量同心偏差，并調(diào)整至允許值內(nèi)。f.連接鉆具，按施工要求進(jìn)行正常鉆進(jìn)。g.終孔驗(yàn)收，終孔驗(yàn)收應(yīng)在機(jī)組人員自檢合格并由質(zhì)檢人員復(fù)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，會(huì)同業(yè)主及監(jiān)理代表共同驗(yàn)收，并在有關(guān)施工記錄上簽字認(rèn)可。

5.2 支盤(pán)施工、檢查要點(diǎn)

擠擴(kuò)支盤(pán)樁承載力60%以上是由它的支盤(pán)提供，成盤(pán)的好壞直接影響樁的質(zhì)量，所以擠擴(kuò)支盤(pán)是擠擴(kuò)支盤(pán)樁的關(guān)鍵。

a.擠擴(kuò)之后將在土體中形成盤(pán)腔，并使孔內(nèi)水泥漿面下降，可以通過(guò)每次擠擴(kuò)后漿面下降高度可以檢測(cè)盤(pán)腔成型效果。理論上泥漿下降的高度乘以樁孔的截面積所得體積等于盤(pán)腔的體積，但考慮到擠擴(kuò)過(guò)程中要形成一部分沉渣及擠擴(kuò)后土體要有一部分回彈，因此測(cè)得的體積略小于理論值。b.觀察設(shè)備首壓值可以判定盤(pán)體所在土層請(qǐng)況從而判斷支盤(pán)樁的承載力情況。c.測(cè)定支盤(pán)成型機(jī)的上升高度來(lái)控制成盤(pán)情況。d.擠擴(kuò)機(jī)入孔前必須全面檢查，正常后才能進(jìn)行擠擴(kuò)成孔，擠擴(kuò)成盤(pán)自上而下進(jìn)行；擠擴(kuò)次數(shù)不少于5-7次，擠擴(kuò)機(jī)采用人工轉(zhuǎn)動(dòng)，每次20度左右；泥漿擴(kuò)壁成孔工藝中，要求泥漿質(zhì)量好，交孔完工時(shí)，泥漿比重在1.3~1.4之間，擠擴(kuò)成盤(pán)后應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充泥漿并維持水頭壓力。e.支盤(pán)機(jī)吊入孔吊位線找中準(zhǔn)確后徐徐下入，避免碰撞擴(kuò)筒及刻度盤(pán)孔壁等。f.液壓站操作；按在設(shè)計(jì)盤(pán)位深度進(jìn)行擠擴(kuò)，觀測(cè)記錄各盤(pán)的擠擴(kuò)壓力值和支盤(pán)成型起止時(shí)間及油箱油位，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)試成孔時(shí)各持力層擠擴(kuò)壓力范圍值，推測(cè)各支盤(pán)壓力，為操作中盤(pán)位提供依據(jù)。g.當(dāng)盤(pán)的首壓值不能滿足預(yù)估壓力值時(shí)，盤(pán)位標(biāo)高允許依持力層具體高度而在0.5-1.0之間調(diào)整，并滿足最小盤(pán)間距要求（上下盤(pán)位須間隔4倍樁徑以上）。

擠擴(kuò)支盤(pán)樁技術(shù)在寧波繞城東段的應(yīng)用是在2006年浙江省交通廳超長(zhǎng)灌注樁研究課題、本工程實(shí)驗(yàn)研究基礎(chǔ)上的擴(kuò)大應(yīng)用項(xiàng)目。為實(shí)現(xiàn)寧波地區(qū)交通工程的節(jié)能減排和樁基安全性的提高，本工程為科研性應(yīng)用。施工期間對(duì)支盤(pán)樁技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)性的完善和總結(jié)，為支盤(pán)樁技術(shù)在交通行業(yè)的推廣創(chuàng)造條件，有力地推動(dòng)交通工程領(lǐng)域的節(jié)能減排工作。

[1]楊勇新,王敬,張小冬.碳纖維布加固混凝土結(jié)構(gòu)耐久性能初步研究[J]港工技術(shù),2002,(02)

[2]陳瑜,關(guān)建光,徐福泉.碳纖維布加固混凝土構(gòu)件的粘貼構(gòu)造與錨固技術(shù)[J]建筑科學(xué),2000,(06)