挤扩支盘桩及后压浆技术在公路桥梁中的应用.doc

1、挤扩支盘桩及后压浆技术在公路桥梁中的应用摘要：在桩基础设计中，为提高承载力，出现了挤扩支盘桩及后压浆技术。本文介绍了这两种技术在桥梁工程中的应用，并分析了两者的优点。研究表明，这两种技术具有良好的工程应用前景及经济、社会效益。 关键词：桩基；挤扩支盘桩；后压浆技术 中图分类号：TU473.1 文献标识码：A 文章编号： 前言：近年来随着城市化进程加快和道路交通事业的迅猛发展，公路、铁路等各项建设如火如荼，道路桥梁建设与邻近建筑物基础之间的相互影响与共存成为工程界研究的热点，新工艺的引进与推广必将对我国道路建设产生深远影响。纵观国内外土木建筑深基础工程中，桩基础是应用最广的一种深基础形式。随着土

2、木建筑向大型化发展，以及软基地带大量工程建设的实施，各式各样的灌注桩也逐渐在各类建筑工程中出现，而超长钻孔灌注桩是其中较为普遍的一种。挤扩支盘桩和钻孔灌注桩后压浆技术可有效缩短桩长，已经成为不可或缺的桥梁基础形式。 1、挤扩支盘桩作用机制及施工过程 1.1 作用机制 挤扩支盘灌注桩类似于树根构造的仿生，能充分利用桩身各部位较好的地基土层，加入挤扩工序，从而改变普通等直径钻孔灌注桩的受力机制，形成“承力盘” ，灌注成桩后发挥其端阻作用力，变摩擦型桩为摩擦端承桩，大大提高了单桩承载力。 图 1：挤扩支盘灌注桩示意图 1.2 施工过程 挤扩支盘桩由钻进成孔及清孔、挤扩支盘施工、二次清孔、下钢筋笼及灌

3、注混凝土成桩等工序完成，以旋挖成孔支盘工法为例来详细分析其施工过程。旋挖钻机成孔速度快，其优点在于孔壁不易产生泥皮、在孔壁上形成较明显的螺旋线，从而有助于增加桩侧摩阻力，提高桩的质量，但由于不易形成泥皮，护壁性相对较差，容易缩径、塌孔。 1.2.1 成孔 旋挖钻机钻进成孔过程如下: 1）场地准备 场地事先需平整压实，使钻机置于坚实的土层上，做到“三通一平” ，防止发生不均匀沉陷。 2）测量放样及桩位定位 在导线点和水准点复测完毕并得到监理工程师的认可后用全站仪放样，准确定出桩位，同时将水准点引至桩位附近。 通过机械开挖，埋设钢护筒固定孔位，校正护筒埋设偏差及钻机就位偏差，将误差控制在规范要求内

4、。 3）泥浆制备 根据勘察报告选用合适泥浆，对于工程地质条件较差的，造桨应选用膨润土，并选用合适的稳定液配合比及粘度。施工中应经常检查泥浆的各项指标，及时调整，并随时注意土层的变化，防止塌孔，做好记录。4）钻孔 在整个钻进过程中通过电子控制和人工观察两个方面来保证钻杆的垂直度，从而保证钻孔垂直。 1.2.2 支盘 1）支盘设备进场及组装、调试 支盘设备组装完并检查支盘机是否能正常收支工作、实测弓臂最大张开尺寸，一切正常方可投入使用。 2）支盘成形 支盘成形设备组装并到位后，由起重设备将支盘成形机主机及接长杆起吊入孔，对中下放，至接长杆上端接近孔口时，再用固定装置将入孔部分固定好，接第二根接长杆

5、，依次重复操作，直到主机位于设计的某一支、盘位深度时为止。 主机到位后，开动液压站，推动弓臂工作机构向外运动，挤压钻孔内壁，每挤扩成型一个承力盘后，应及时补充泥浆，保持水头高度，但不得注清水。 1.2.3 清孔 包括一次清孔和二次清孔：一次清孔在成孔后进行，利用钻机进行清孔，不进行沉渣厚度检验，但须准确记录孔深；二次清孔在下放导管之后进行，主要是为了清除在下放钢筋笼和导管后的下沉渣料和孔底淤积物，是确保灌注桩质量的一道重要工序。另外，当使用井径仪测量孔径及成盘情况时，若孔径及成盘质量不符合设计要求时，同样要进行清孔，清孔位置主要在盘位上下。 1.3 应用现状 该技术于 1990 年获得国家发明

6、专利，目前北京、浙江等地已经发布有挤扩支盘灌注桩的地方标准，在房屋建筑、公路建设中已逐渐得到较广泛应用。 2、钻孔灌注桩后压浆技术的作用机制 钻孔灌注桩后压浆技术是在灌注桩身混凝土达到一定强度后通过桩身预埋压浆管把水泥浆注入桩端、桩侧的泥土,改善桩周土的性质达到加固桩周土的目的，进而提高桩的承载力。钻孔灌注桩后压浆技术在提高承载力方面有重要作用，主要表现在以下几个方面： 1）稳固桩端虚土：钻孔之后掩埋和填充桩端沉渣与受泥浆浸泡而松软的地下岩壳层，在水泥浆液的影响下压力提高。由于渗透作用会在桩端形成一个强度大、结构稳定、化学性能良好的梨形结石体从而稳定了桩端虚土，起到了加固作用。 2）延展桩端受

7、力面 在水泥浆液的压密作用下水泥浆液渗入地层成类似“树根桩” ，桩端土体受压产生压缩变形从而增大了桩端受力面积。 3）水泥与地下物质产生化学作用提高承载力 钻孔压浆作业过程中水泥与砂砾石搅拌并发生化学作用，水化过程中生成 Ca(OH)和 CSH(水化硅酸钙)等物质，形成水泥与砂砾石的结合颗粒，填充了砾石层之间的空隙形成坚硬的类似混凝土的联合体状结构，起到固结作用，从而提高桩基的承载力。 3、两种技术的优点 3.1 挤扩支盘桩的适用范围 挤扩支盘桩适合在多种土层中成盘，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，不受地下水位的限制。支盘应避开流塑状土层、

8、可液化土层及岩层，而对于塑性指数较高的粘土层，需经试验确定成盘的可靠性。 在内陆冲击、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层、密实土层、粉细砂层等均可作为支盘桩基的持力层。成桩工艺适用范围较广，可适用于干作业成孔、泥浆护壁成孔、重锤捣扩成孔及水泥注浆护壁成孔工艺等。同时，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单桩承载力(竖向、水平及抗拨承载力)、桩身稳定性以及抗震性能。 3.2 钻孔灌注桩后压浆技术的主要优点 国内外大量成功的案例已经肯定了该技术对提高桩基承载力的显著效果和其重要的经济社会效益。这些都将进一步推进桩端后压浆技术在工程实践中的应

9、用,其优点主要体现以下两方面： 1）后压浆浆液对土体的作用主要表现为渗透、劈裂和压密，通常情况下,这三种作用在建筑过程中都是同时存在并相互关联的,只是在不同的阶段表现的强弱各有不同。当压浆压力较小，而土体渗透性较强时,浆液以渗透作用为主；当压浆压力较大、土体渗透性不强，具有较大压缩性时，浆液以压密作用为主；但它们都对稳固起到重要作用，在施工中可根据具体环境和地质条件适当添加或减少某些成分，合理利用它们之间的相互关系，起到稳固的效果。 2）相对于传统的灌注桩，钻孔灌注后压浆技术在节约造价方面具有很好的经济效益。后压浆技术具有对各种地质环境适应性强，在施工作业方面操作简便方便易行、可减少作业难度并

10、简化工艺流程，加快桩基施工进度和节约工程造价等优点(一般节约工程造价 30左右)。因而具有良好的社会效益和经济效益。 4、成效比较 以荆州地区(多为软基地带)某高速公路部分 16 米跨空心板桥梁为例，采用上述两种深基础技术与普通钻孔灌注桩技术对比，列表如下： 从上表可以看出上述两种深基础技术在软基地区的优势，有很好的经济价值。挤扩支盘桩适用范围更广泛，同时能更有效缩短桩长，但施工工艺相对灌注桩后压浆技术稍显复杂，同时也是比较新的一项技术，在实际应用中应根据实际情况选择适合项目特点的深基础型式。 5、总结 综上所述，在软基路段，大批量基桩施工时，在做好试桩的条件下，可以优先采用上述两种深基础技术，以节约造价。 参考文献： 1赵素芹。钻孔挤扩多支盘桩的施工工艺与质量控制J。引进与咨询，2006，(7). 2王常清。赵松波。大直径扩底桩底压浆桩的设计与施工J。低温建筑技术，2004(1). 3王东红。谢星。郑建国。等。黄土地区后压浆钻孔灌注桩工程性状研究J。工程勘察，2005(2).