挤扩支盘灌注桩的应用
韩 斌
（镇江方圆建设监理咨询有限公司）
一、发展概况：
挤扩支盘灌注桩是指钻孔或冲孔后，向孔中放入专用挤扩设备，挤压出扩大的分岔（分支）或锥形盘状的腔体，放入钢筋笼并灌注砼后，形成由桩的扩径体（承力分岔、分肢承力盘）与筒体组成的桩，是在等截面钻孔灌注桩基础上发展起来的一种新桩型，简称“DX ”桩（见图2）。该技术1990年获国家发明专利， 1992年在工程中使用，应用效果较好。目前镇江还未有应用。
（图1） （图2） （图3）
二、挤扩支盘灌注桩的特点和优点：
1、挤扩支盘灌注桩有点像树根构造的仿生（见图3），它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（直孔桩）的受力机理，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。即桩身单位方量砼所提供的承载力显著提高，其桩的实例见图1。
2、多支盘桩是一种多个承力盘的桩型，与直孔桩相比，有显著的经济效益。在荷载相同的情况下，可比直孔桩缩短桩长、减小桩径或少减少桩数，乃至减小承台面积，因此能节省投资，缩短工期。
3、挤扩支盘灌注桩一个“承力盘”的面积是主桩截面积的2倍，所以挤扩灌注桩轴向抗压力、抗拔力、抗剪力都显著提高。对比破坏静载荷试验表明：直孔桩为剪切刺入破坏模式，Q-S 曲线陡变型，而挤扩灌注桩为渐进压缩破坏模式，Q-S 曲线渐变形。
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单桩承载力（坚向抗压、水平承载力、抗拔力）、桩身稳定性及抗震性能；挤扩支盘桩适用于粘性土、粉土、中等密实及密实的砂性土；DX 桩还适用于强风化岩层与土层分界面。
5、具有显著的低公害性能，与打入式预制桩相比，施工噪音低振动，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。
三、施工工艺及控制要点：
挤扩支盘桩的成桩工艺分四种：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、重锤捣扩成孔工艺。
现重点以扬州京华城房产二期四标28#、33#楼桩基工程为例介绍泥浆护壁成孔挤扩支盘桩的成桩工艺。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。
（一）、工程概况：
1、扬州京华城房产二期四标28#、33#楼是目前京华城房产二期开发楼层较高的两幢高层建筑。工程规模分别为地下一层，地上23层和20层，建筑总高度分别为75m 和66m ，建筑面积分别为9509.36平方米和7782.4平方米。
2、现场地质情况：
根据勘察报告，在勘探孔揭露深度范围内，该场地内岩层可分为10层，⑥-⑨层分别为：
2.1、第⑥层粉质粘土：灰色-灰黄色，可塑，中压缩性，稍有光泽，该层分布不稳定，土质尚均匀，层厚0.2-8.5米。
2.2、第⑦层粉质粘土：黄褐色，硬塑-坚硬，中偏低压缩性，稍有光泽，分布稳定，土质尚均匀，含铁锰质结核，底部50CM 左右夹有碎石，碎石岩性为石英砂岩，呈棱角状和次棱角状，该层最大厚度10.4米。
2.3、第⑧层强风化角砾岩：褐黄色夹灰白色，密实，坚硬，遇水易软化，手扳易碎，砾石岩性由长石、暗色矿物组成，砾径10-50MM ，呈棱角状及次棱角状，泥质胶结，该层厚1-4.3米。
2.4、第⑨层强风化砂质泥岩：为白垩系上统浦口组K 2P 地层，棕红色，密实，坚硬，遇
水易软化，该层最大厚度7.5米。
3、本次桩基工程两幢楼均采用的是泥浆护壁成孔挤扩支盘桩。28#楼桩径为650mm ，桩长分别为18.5m 和21.5m ，总桩数为99根桩，桩端进入持力层⑨号土层（强风化砂质泥岩），设承力盘两只，盘直径1400 mm ，分别置于第⑥层土和第⑨层土中，承力盘间距为3.75m ，桩身砼强度等级为C30；33#楼桩径650mm ，桩长分别为18.5m 、21.5m 、 24.5m，总桩数为93根，桩端进入持力层⑧号土层（强风化角砾岩），设承力盘两只，盘直径1400 mm，分别置于第⑦层土和第⑧层土中，承力盘间距3.75m ，桩身砼强度等级为C30。
（二）、施工要点：
1、泥浆制备：成孔采用泥浆护壁，可采用原土造浆或粘土制备泥浆。正常钻进时，泥浆比重应控制在1.1-1.3之间，泥浆比重是成孔质量的保证，制备泥浆的性能指标应符合规范要求。根据本工程施工现场表面土层含砂率较高，容易出现塌孔现象，故采购粘土制备泥浆加以补充，提高泥浆相应的性能指标以符合规范要求，当自身具备制浆条件后，不再添加粘土。
2、成孔：钻机移动就位后，钻头准确对准桩位中心，同时再次核对钻机平台、钻杆的水平及垂直度无误，此时可以开机钻进；开孔时，采用慢进尺，保证开孔的钻孔垂直度，待钻进3-5米后，可恢复正常进尺速度；加接钻杆时，应先将钻具提离孔底，待泥浆循环1-3min 后再加钻杆；孔深、孔径必须达到设计要求，垂直度允许偏差不大于1%。
3、清孔：清孔方法采用正循环法，并用两次清孔。第一次清孔是在终孔后进行。钻进至设计深度后，采用正循环清孔换浆，先将钻头提离孔底80-100MM ，采用泵送方法向孔内输入比重1.1-1.2，含砂率
4、挤扩盘腔：
4.1将挤扩装置按自下而上次序在所设盘位进行挤扩，每盘挤扩8次，依据为：设计盘径1.4M, 挤扩臂宽0.21M, 挤扩次数=(1.4X3.14)/(0.21X3)=6.978次，因此每次参照角度盘均匀转动角度约17。，共转角7次（360/3=120。转角），完成8次挤扩，可形成盘腔。
4.2操作要点
4．2．1首扩压力值要与试桩吻合。试桩施工，底盘首扩压力值达到23Mpa ，工程桩施工，底盘首扩压力值不低于23 Mpa，其它盘位的首扩压力值亦参照试桩相应压力值执行。为提高工程桩的施工要求，保证施工质量，每盘的首扩压力值可提高1-2 Mpa。挤扩时，挤扩装置下至底盘设计位置，当首扩压力值上升至23 Mpa ，挤扩时间维持3S 。连续三次油表压力值不
下降，或油压表指针出现突然向上偏移，超过25 Mpa 额定工作压力。表明该位置土层坚硬无法挤开。根据规程及经验，成盘遇到此种地质条件复杂变化时，应进行盘位调整。盘位调整由下往上试挤进行，根据试挤压力变化趋势，逐渐缩小调整幅度，直至首扩压力值达到要求，盘位确定。如试挤压力反映偏低，应相反往下微调，达到要求的盘位。首扩压力值（无论底盘与其它位置的盘位）应与试桩指标吻合，不小于试桩时的首扩压力值，这是保证工程桩施工质量的重要控制点。根据勘探报告与设计要求，28#楼承力盘选择在第⑥和第⑨土层中，33#楼承力盘选择在第⑦和第⑧土层中，施工时要引起充分注意，保证承力盘置于合适的持力层，在挤扩过程中，认真读取和记录油表压力值，记录盘位标高和深度等有关施工作业详细记录。
4．2．2挤扩过程中应及时补充护壁泥浆，保持水头压力，防止坍孔，因为本场地土性主要为砂性土，含砂率比较高，施工中要充分注意孔口坍塌的问题，所以在挤扩中，每完成一次挤扩，遇泥浆液面下降明显，就要及时补浆，始终保持孔口水头压力，防止塌孔。此时记录泥浆下降量反映盘腔体积为次要矛盾（泥浆下降量为参考指标），挤扩盘腔可通过盘径检测器测取。
4．2．3挤扩过程中如遇坍方、流砂等情况，应立即停止操作，提出挤扩装置，进行妥善处理后，再继续挤扩进行成桩作业。
4.3设计持力层层位、盘位、盘间距、盘数检查：
4.3.1查护筒标高，检查机身上各盘位标记尺寸是否准确。
4.3.2当硬土持力层出现减薄或增厚层位变化时，盘位是否随之变更，查原设计盘位挤扩压力值记录，调整盘位的压力值记录及相关尺寸记录。
4.3.3盘顶是否坍塌：查挤扩前后孔深记录，当沉渣厚度超过1米时，并检查泥浆比重、泥浆胶体率。
4.3.4查盘腔，孔壁是否缩径，原因及处理措施。
4.3.5查各盘位距下卧软弱层的距离是否符合要求。
4.4转角次序及角度控制：
4.4.1查角度盘的设计及加工尺寸。
4.4.2查转角次数及压力值。
4.4.3查各次挤扩时间（与土层硬度成反比）。
4.5盘径检测：
用盘径检测器进行检查。利用该装置的三对测杆在盘腔处张开下滑时副绳零点（始点）的落差，与测杆张开角度的换算关系，从而测出盘腔直径。检测时，提紧主、副绳将盘径检测器缓慢放至孔内被测盘腔深度，松开副绳，三对测杆自重下落，主副绳稍作调整，测杆即张开位于挤扩盘腔内，此时观察记录主、副绳零点（始点）落差，并根据落差和盘径换算关
系表（实际量测检测器获取），查得实际挤扩盘腔直径必须符合设计要求。（盘径检测器示意图如下）
盘径检测器示意图
（三）、施工结果：
从施工后的静载荷检测结果来看，单桩承载力完全符合设计要求。192根桩施工工期要求为40天，实际施工时间为29天，为主体阶段的施工赢得了宝贵的时间，并且通过与直孔桩进行比较，同荷载钢筋、砼用量进行对比，为业主节约工程造价约32万元。
（四）、控制要点：
1、挤扩装置施工前的检查，填写《液压装置性能现场检测记录》，确认挤扩设备正常后方可进行挤扩作业。
2、检查桩孔直径、垂直度、孔深合格后，将挤扩装置放入孔内，挤扩工序自上而上进行。
3、根据DX 挤扩装置与多支盘挤扩装置的不同，分别确定成盘挤扩次数，达到设计要求。
4、挤扩过程中应认真观测挤扩压力值的变化及挤扩时间的有关数据，详细填写《挤扩施工记录》，此外应注意观察孔内泥浆的降落数值，以作为成盘效果的参考依据之一。
5、挤扩过程中应及时补充泥浆，维持泥浆面的标高。
6、当地质条件复杂多变，在取得监理、设计同意的情况下，可调整盘肢竖向位置，但需符合盘、肢间距要求。
7、因承载力或控制沉降的要求，需将底承力盘置于土层与岩层分界面上，此时应选择DX 挤扩器，而不能采用多支盘挤扩器。
四、综上所述：
综上所述，挤扩支盘灌注桩能节省造价，同样亦可加快工期，有着适用性、可行性，在镇江地区具有一定的推广价值。
挤扩支盘灌注桩的应用
韩 斌
（镇江方圆建设监理咨询有限公司）
一、发展概况：
挤扩支盘灌注桩是指钻孔或冲孔后，向孔中放入专用挤扩设备，挤压出扩大的分岔（分支）或锥形盘状的腔体，放入钢筋笼并灌注砼后，形成由桩的扩径体（承力分岔、分肢承力盘）与筒体组成的桩，是在等截面钻孔灌注桩基础上发展起来的一种新桩型，简称“DX ”桩（见图2）。该技术1990年获国家发明专利， 1992年在工程中使用，应用效果较好。目前镇江还未有应用。
（图1） （图2） （图3）
二、挤扩支盘灌注桩的特点和优点：
1、挤扩支盘灌注桩有点像树根构造的仿生（见图3），它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（直孔桩）的受力机理，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。即桩身单位方量砼所提供的承载力显著提高，其桩的实例见图1。
2、多支盘桩是一种多个承力盘的桩型，与直孔桩相比，有显著的经济效益。在荷载相同的情况下，可比直孔桩缩短桩长、减小桩径或少减少桩数，乃至减小承台面积，因此能节省投资，缩短工期。
3、挤扩支盘灌注桩一个“承力盘”的面积是主桩截面积的2倍，所以挤扩灌注桩轴向抗压力、抗拔力、抗剪力都显著提高。对比破坏静载荷试验表明：直孔桩为剪切刺入破坏模式，Q-S 曲线陡变型，而挤扩灌注桩为渐进压缩破坏模式，Q-S 曲线渐变形。
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单桩承载力（坚向抗压、水平承载力、抗拔力）、桩身稳定性及抗震性能；挤扩支盘桩适用于粘性土、粉土、中等密实及密实的砂性土；DX 桩还适用于强风化岩层与土层分界面。
5、具有显著的低公害性能，与打入式预制桩相比，施工噪音低振动，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。
三、施工工艺及控制要点：
挤扩支盘桩的成桩工艺分四种：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、重锤捣扩成孔工艺。
现重点以扬州京华城房产二期四标28#、33#楼桩基工程为例介绍泥浆护壁成孔挤扩支盘桩的成桩工艺。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。
（一）、工程概况：
1、扬州京华城房产二期四标28#、33#楼是目前京华城房产二期开发楼层较高的两幢高层建筑。工程规模分别为地下一层，地上23层和20层，建筑总高度分别为75m 和66m ，建筑面积分别为9509.36平方米和7782.4平方米。
2、现场地质情况：
根据勘察报告，在勘探孔揭露深度范围内，该场地内岩层可分为10层，⑥-⑨层分别为：
2.1、第⑥层粉质粘土：灰色-灰黄色，可塑，中压缩性，稍有光泽，该层分布不稳定，土质尚均匀，层厚0.2-8.5米。
2.2、第⑦层粉质粘土：黄褐色，硬塑-坚硬，中偏低压缩性，稍有光泽，分布稳定，土质尚均匀，含铁锰质结核，底部50CM 左右夹有碎石，碎石岩性为石英砂岩，呈棱角状和次棱角状，该层最大厚度10.4米。
2.3、第⑧层强风化角砾岩：褐黄色夹灰白色，密实，坚硬，遇水易软化，手扳易碎，砾石岩性由长石、暗色矿物组成，砾径10-50MM ，呈棱角状及次棱角状，泥质胶结，该层厚1-4.3米。
2.4、第⑨层强风化砂质泥岩：为白垩系上统浦口组K 2P 地层，棕红色，密实，坚硬，遇
水易软化，该层最大厚度7.5米。
3、本次桩基工程两幢楼均采用的是泥浆护壁成孔挤扩支盘桩。28#楼桩径为650mm ，桩长分别为18.5m 和21.5m ，总桩数为99根桩，桩端进入持力层⑨号土层（强风化砂质泥岩），设承力盘两只，盘直径1400 mm ，分别置于第⑥层土和第⑨层土中，承力盘间距为3.75m ，桩身砼强度等级为C30；33#楼桩径650mm ，桩长分别为18.5m 、21.5m 、 24.5m，总桩数为93根，桩端进入持力层⑧号土层（强风化角砾岩），设承力盘两只，盘直径1400 mm，分别置于第⑦层土和第⑧层土中，承力盘间距3.75m ，桩身砼强度等级为C30。
（二）、施工要点：
1、泥浆制备：成孔采用泥浆护壁，可采用原土造浆或粘土制备泥浆。正常钻进时，泥浆比重应控制在1.1-1.3之间，泥浆比重是成孔质量的保证，制备泥浆的性能指标应符合规范要求。根据本工程施工现场表面土层含砂率较高，容易出现塌孔现象，故采购粘土制备泥浆加以补充，提高泥浆相应的性能指标以符合规范要求，当自身具备制浆条件后，不再添加粘土。
2、成孔：钻机移动就位后，钻头准确对准桩位中心，同时再次核对钻机平台、钻杆的水平及垂直度无误，此时可以开机钻进；开孔时，采用慢进尺，保证开孔的钻孔垂直度，待钻进3-5米后，可恢复正常进尺速度；加接钻杆时，应先将钻具提离孔底，待泥浆循环1-3min 后再加钻杆；孔深、孔径必须达到设计要求，垂直度允许偏差不大于1%。
3、清孔：清孔方法采用正循环法，并用两次清孔。第一次清孔是在终孔后进行。钻进至设计深度后，采用正循环清孔换浆，先将钻头提离孔底80-100MM ，采用泵送方法向孔内输入比重1.1-1.2，含砂率
4、挤扩盘腔：
4.1将挤扩装置按自下而上次序在所设盘位进行挤扩，每盘挤扩8次，依据为：设计盘径1.4M, 挤扩臂宽0.21M, 挤扩次数=(1.4X3.14)/(0.21X3)=6.978次，因此每次参照角度盘均匀转动角度约17。，共转角7次（360/3=120。转角），完成8次挤扩，可形成盘腔。
4.2操作要点
4．2．1首扩压力值要与试桩吻合。试桩施工，底盘首扩压力值达到23Mpa ，工程桩施工，底盘首扩压力值不低于23 Mpa，其它盘位的首扩压力值亦参照试桩相应压力值执行。为提高工程桩的施工要求，保证施工质量，每盘的首扩压力值可提高1-2 Mpa。挤扩时，挤扩装置下至底盘设计位置，当首扩压力值上升至23 Mpa ，挤扩时间维持3S 。连续三次油表压力值不
下降，或油压表指针出现突然向上偏移，超过25 Mpa 额定工作压力。表明该位置土层坚硬无法挤开。根据规程及经验，成盘遇到此种地质条件复杂变化时，应进行盘位调整。盘位调整由下往上试挤进行，根据试挤压力变化趋势，逐渐缩小调整幅度，直至首扩压力值达到要求，盘位确定。如试挤压力反映偏低，应相反往下微调，达到要求的盘位。首扩压力值（无论底盘与其它位置的盘位）应与试桩指标吻合，不小于试桩时的首扩压力值，这是保证工程桩施工质量的重要控制点。根据勘探报告与设计要求，28#楼承力盘选择在第⑥和第⑨土层中，33#楼承力盘选择在第⑦和第⑧土层中，施工时要引起充分注意，保证承力盘置于合适的持力层，在挤扩过程中，认真读取和记录油表压力值，记录盘位标高和深度等有关施工作业详细记录。
4．2．2挤扩过程中应及时补充护壁泥浆，保持水头压力，防止坍孔，因为本场地土性主要为砂性土，含砂率比较高，施工中要充分注意孔口坍塌的问题，所以在挤扩中，每完成一次挤扩，遇泥浆液面下降明显，就要及时补浆，始终保持孔口水头压力，防止塌孔。此时记录泥浆下降量反映盘腔体积为次要矛盾（泥浆下降量为参考指标），挤扩盘腔可通过盘径检测器测取。
4．2．3挤扩过程中如遇坍方、流砂等情况，应立即停止操作，提出挤扩装置，进行妥善处理后，再继续挤扩进行成桩作业。
4.3设计持力层层位、盘位、盘间距、盘数检查：
4.3.1查护筒标高，检查机身上各盘位标记尺寸是否准确。
4.3.2当硬土持力层出现减薄或增厚层位变化时，盘位是否随之变更，查原设计盘位挤扩压力值记录，调整盘位的压力值记录及相关尺寸记录。
4.3.3盘顶是否坍塌：查挤扩前后孔深记录，当沉渣厚度超过1米时，并检查泥浆比重、泥浆胶体率。
4.3.4查盘腔，孔壁是否缩径，原因及处理措施。
4.3.5查各盘位距下卧软弱层的距离是否符合要求。
4.4转角次序及角度控制：
4.4.1查角度盘的设计及加工尺寸。
4.4.2查转角次数及压力值。
4.4.3查各次挤扩时间（与土层硬度成反比）。
4.5盘径检测：
用盘径检测器进行检查。利用该装置的三对测杆在盘腔处张开下滑时副绳零点（始点）的落差，与测杆张开角度的换算关系，从而测出盘腔直径。检测时，提紧主、副绳将盘径检测器缓慢放至孔内被测盘腔深度，松开副绳，三对测杆自重下落，主副绳稍作调整，测杆即张开位于挤扩盘腔内，此时观察记录主、副绳零点（始点）落差，并根据落差和盘径换算关
系表（实际量测检测器获取），查得实际挤扩盘腔直径必须符合设计要求。（盘径检测器示意图如下）
盘径检测器示意图
（三）、施工结果：
从施工后的静载荷检测结果来看，单桩承载力完全符合设计要求。192根桩施工工期要求为40天，实际施工时间为29天，为主体阶段的施工赢得了宝贵的时间，并且通过与直孔桩进行比较，同荷载钢筋、砼用量进行对比，为业主节约工程造价约32万元。
（四）、控制要点：
1、挤扩装置施工前的检查，填写《液压装置性能现场检测记录》，确认挤扩设备正常后方可进行挤扩作业。
2、检查桩孔直径、垂直度、孔深合格后，将挤扩装置放入孔内，挤扩工序自上而上进行。
3、根据DX 挤扩装置与多支盘挤扩装置的不同，分别确定成盘挤扩次数，达到设计要求。
4、挤扩过程中应认真观测挤扩压力值的变化及挤扩时间的有关数据，详细填写《挤扩施工记录》，此外应注意观察孔内泥浆的降落数值，以作为成盘效果的参考依据之一。
5、挤扩过程中应及时补充泥浆，维持泥浆面的标高。
6、当地质条件复杂多变，在取得监理、设计同意的情况下，可调整盘肢竖向位置，但需符合盘、肢间距要求。
7、因承载力或控制沉降的要求，需将底承力盘置于土层与岩层分界面上，此时应选择DX 挤扩器，而不能采用多支盘挤扩器。
四、综上所述：
综上所述，挤扩支盘灌注桩能节省造价，同样亦可加快工期，有着适用性、可行性，在镇江地区具有一定的推广价值。