呂海濱 張學(xué)忠

擠擴灌注樁是在原有等截面鉆孔灌注樁的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新技術(shù),擠擴支盤樁的機理特征是用特制的擠擴設(shè)備在普通灌注樁的基礎(chǔ)上增加底部擴大頭和中間的支盤來提高承載力的。目前成功和廣泛地應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑等建設(shè)領(lǐng)域,與普通灌注樁相比,能有效地提高樁基承載力、減少沉降、增加安全、降低工程造價。由于擠擴灌注樁承載力大量或大部分由盤端阻力提供,影響抗壓承載力的因素也是比較多的。

1 擠擴支盤樁的受力機理

擠擴支盤樁是采用現(xiàn)有樁基機械設(shè)備成孔,在等截面灌注樁孔身,通過專用裝置液壓擠擴成支或承力盤,在所需擠擴支或盤的土層,支盤成型設(shè)備施加較大的油缸壓力(10 kPa～28 kPa),最大擠擴壓力達到300 t。因此不僅加大了樁側(cè)、樁端承載面積,同時還對分支或承力盤上下的樁周土進行了擠密加固,提高了地基土的承載力和樁側(cè)摩阻力。所以擠擴支盤樁的受力機理和承載力性狀比普通灌注樁要復(fù)雜。通過試驗研究,支盤樁的承力盤端阻力發(fā)揮滯后于側(cè)摩阻力的發(fā)揮,下盤承載力的發(fā)揮又滯后于上部承力盤的發(fā)揮,隨著樁頂附加應(yīng)力的不斷增加,當變形較小時,樁側(cè)摩阻力首先發(fā)揮作用,但變形達到一定量時,樁側(cè)摩阻力就不再增加,達到了極限狀態(tài)。承力盤只有達到一定變形后才發(fā)揮作用,首先是上盤提供承載力,但很快達到極限狀態(tài),最后承載力的發(fā)揮主要由底盤承擔(dān)。

擠擴支盤灌注樁從荷載傳遞機理看屬于端承摩擦樁或摩擦端承樁,其極限承載力大量或大部分由支盤端阻力提供。由于承力盤面積很大,同時在豎向設(shè)有多個承力盤,即使樁荷載突然增大,也不易發(fā)生土體的剪切破壞,對下盤土體來說,由于其埋深較大,處于三向受壓狀態(tài),其變形特征類似于大直徑樁漸進壓縮型破壞模式,這種破壞機理對建筑物的安全十分有利。影響承載力的因素有樁身質(zhì)量強度、承力盤直徑大小、擴徑率和擴大率、承力盤的數(shù)量、承力盤的間距和位置、承力盤(岔)端部土層的特性等等。

2 擠擴支盤灌注樁承載力的施工影響因素

2.1 承力盤的擠擴直徑

鉆進成孔后,將擠擴裝置放入孔內(nèi),按設(shè)計位置自下而上依次擠擴形成承力盤腔體,保證承力盤擠擴直徑達到設(shè)計值。施工中經(jīng)常會出現(xiàn)承力盤腔體不完整,直徑達不到設(shè)計要求,給工程留下了質(zhì)量隱患。

首先是擠擴裝置自身性能,有的擠擴裝置油缸行程不自如、不到位,擠擴裝置不能完全打開,造成盤徑滿足不了設(shè)計要求。其次在每次轉(zhuǎn)動擠擴裝置進行擠擴時,擠擴裝置易側(cè)滑,又回到上次的位置,不能形成規(guī)則的盤腔。再次是操作人員施工責(zé)任心不強,擠擴盤腔時已算出擠擴次數(shù),人工或機械轉(zhuǎn)動擠擴裝置完成盤腔,轉(zhuǎn)動少或轉(zhuǎn)動不到位,直接影響成盤效果。

因此,擠擴裝置入孔前先檢查擠擴裝置開合程度,不符合要求的嚴禁使用。擠擴過程中加強插桿的固定措施,防止擠擴裝置側(cè)滑。擠擴裝置放入孔中的深度、接長管的伸縮長度、擠擴過程中的轉(zhuǎn)角控制等,均應(yīng)由專人負責(zé)指揮和操作,并做好詳細的施工記錄。加強現(xiàn)場工作人員技術(shù)交底,增強操作人員的責(zé)任心,注意觀察操作過程中的各種表象(轉(zhuǎn)動角度、油缸行程、液面變化等),嚴格按《擠擴支盤灌注樁操作規(guī)程》施工。配備質(zhì)檢人員跟蹤監(jiān)督,采用井徑儀對每一個樁的承力盤進行檢查,確保達到擠擴直徑。

2.2 施工區(qū)域巖土層的影響

一般來說,擠擴樁的承載能力大量或大部分取決于承力盤端部的阻力,所以盤端持力層的物理力學(xué)特性對承載力會產(chǎn)生重大影響。擠擴體的設(shè)置位置影響著擠擴灌注樁承載力的發(fā)揮。在工程地質(zhì)條件允許的前提下,擠擴體應(yīng)盡量設(shè)置在巖土層的中下方,以利于樁身上部樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮。

勘察已提供施工區(qū)域內(nèi)巖土層分布情況,但對民用樁基施工來說,樁與樁之間的間距是非常小的,勘察報告具有一定的局限性。這就需要在施工中重視成孔鉆探的班報記錄,詳細記錄下巖土層的實際變化情況,指導(dǎo)擠擴支盤的施工。專人記錄支盤擠擴成型的首次壓力值,該壓力預(yù)估值應(yīng)由勘察報告的土層情況、施工人員的經(jīng)驗和試樁成孔的數(shù)據(jù)綜合確定。構(gòu)成盤腔的首次擠擴壓力值若不能滿足預(yù)估壓力值時,可將盤位在上下0.5 m～1.0 m高度范圍內(nèi)調(diào)整,地層變化較大時,及時與業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計院溝通,調(diào)整承力盤的位置。最大限度地選擇好盤端持力層,有效發(fā)揮擠擴支盤灌注樁的優(yōu)點。

2.3 施工工序的影響

擠擴灌注樁的施工工藝包含成直孔、成盤腔、清孔、安放鋼筋籠和灌注混凝土。施工質(zhì)量檢查是五個主要工序的檢查,各個工序之間的緊密銜接又是保證擠擴灌注樁質(zhì)量的重要因素。

鉆進成直孔,檢查合格后,隨即將擠擴裝置緩慢平穩(wěn)地放入孔內(nèi),盡量不刮蹭孔壁,按照設(shè)計位置依次擠擴形成承力盤的腔體。當樁距較密時,宜采用跳躍式施工流水順序或適當錯開相鄰的豎向盤位。

擠擴成支盤過程中泥漿體積下降,一定程度上反映成支盤的體積與質(zhì)量,成盤質(zhì)量要求泥漿面有明顯下降。支盤成型機離孔后,應(yīng)及時清除孔口拖帶泥皮、泥塊,防止回落孔內(nèi),并立即補充泥漿,保持水頭壓力。使用盤徑檢測儀對腔體進行盤徑檢測,確保盤的數(shù)量、質(zhì)量符合要求后,立即進行二次清孔,二次清孔必須用三翼鉆頭進行,并控制清孔速度,這樣才能有效地將擠擴殘留在孔內(nèi)的泥塊打成泥漿返回地面。及時下放鋼筋籠,利用導(dǎo)漿管進行第三次清孔,合格后灌注混凝土,不得中途停頓防止塌孔。

2.4 清孔效果的影響

清孔效果不同,樁的承載力不同。據(jù)文獻記錄,深長樁的擠擴樁施工中,正循環(huán)清孔導(dǎo)致樁底沉渣清除不徹底,試驗結(jié)果樁承載力明顯低于反循環(huán)清孔的樁。所以根據(jù)施工現(xiàn)場的情況,選擇反循環(huán)施工工藝或局部氣舉反循環(huán)清孔工藝對確保滿足承載力的設(shè)計要求是十分必要的。對非深長樁,達不到反循環(huán)施工條件的可采用正循環(huán)施工工藝,采用正循環(huán)要特別注意清孔質(zhì)量。一清、二清要保持一定的泥漿粘度,確保將黏土顆粒帶出,利用泥漿循環(huán)系統(tǒng)(循環(huán)槽、沉淀池、泥漿池)將其有效沉淀。在更換泥漿過程中要循序漸進,防止泥漿過稀降低懸浮能力,在灌注混凝土前的第三次清孔時,將泥漿參數(shù)逐漸調(diào)整到標準要求。清孔結(jié)束到混凝土初灌的時間過長也是造成孔底沉渣超標的主要原因,因此在清孔驗收合格后應(yīng)立即進行混凝土灌注。

3 結(jié)語

1)擠擴支盤樁其承載力大量或大部分由承力盤端阻力提供,切實消除施工中的影響因素,確保設(shè)計承載力,滿足工程要求。

2)擠擴灌注施工時,做到精心施工,制定合適的施工工藝,加強施工管理,搞好施工質(zhì)量控制要點,保證滿足承載力的設(shè)計要求。

[1]CECS 192∶2005,擠擴支盤灌注樁技術(shù)規(guī)程[S].

[2]DBJ 14-019-2002,擠擴灌注樁技術(shù)規(guī)程[S].

[3]劉希武.擠擴支盤灌注樁的研究與應(yīng)用[J].建筑科技與管理,2001(5):7.

[4]沈保漢.DX多節(jié)擠擴樁的產(chǎn)生及特點[J].工業(yè)建筑,2004,34(6):1-4.