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【摘 要】 结合挤扩支盘灌注桩应用实例，介绍了挤扩支盘灌注桩的施工工艺技术、施工质量控制措施，为类似工程施工提供参考。
【关键词】挤扩支盘灌注桩；施工工艺技术；质量控制
Application of squeezed branch pile in Jinan West Railway Station supporting project
Xu Chuan-fu
(Shandong Zhengyuan construction Co., Ltd. Jinan Shandong 250101)
【Abstract】Combining squeezed branch pile with examples, introduces the squeezed branch pile construction technology, construction quality control measures, provide a reference for similar construction.
【Key words】Squeezed branch pile; Construction technology; Quality control
1. 前言
钻孔挤扩支盘灌注桩又称“多级扩盘桩”、“多支盘钻孔灌注桩” “DX”桩等，是近几年在传统灌注桩工艺基础上发展起来的新型桩基础，是一种多端承、多段侧摩阻的变截面多支点摩擦端承桩，可在多种土层中成桩，不受地下水位的限制。该技术充分利用桩身长度范围内各较硬地层的潜力，发挥各硬地层共同承力的作用，在不增加桩长、桩身直径的情况下，大幅度提高单桩竖向承载力，减少沉降变形、节约工程造价、缩短施工工期，具有广阔的应用前景。
近年来山东沿海城市已有很多项工程采用了多支盘桩技术，取得了良好的社会效益和经济效益，而在济南市周边使用此技术的工程比较少。本文通过挤扩支盘灌注桩成桩技术在济南西客站配套工程中的应用，为挤扩支盘桩技术在济南市周边地区的推广应用提供施工参考。
2. 工程概况、地质情况及设计参数
2.1 工程概况。
济南市西客站配套工程10#、11#、13#楼，设计地下2层、地上18-22层，总建筑面积约42631平方米，结构形式为剪力墙结构，基础形式采用多节三岔挤扩灌注桩，共设计Ф550钻孔桩448棵。
2.2 地质情况。
地层上部为第四系全新统河流冲积成因的软可塑粘性土、局部夹中、粗砂、卵石土，下部为第四系更新统山前冲洪积成因的粘性土，夹砂土及卵石土，场地土层自上而下可分为：①素填土：厚0.30～3.00米 ②粉质粘土、粘土：厚0.50～3.40米 ③粉质粘土：厚2.80～7.30米 ④中粗砂：厚度一般为0.40～3.30米 ⑤粉质粘土：厚5.60～13.00米 ⑥粘土：厚4.20～12.00米 ⑦粉质粘土：厚 4.00～13.00米 ⑧卵石土：中密，一般粒径2～15cm，混浅棕黄色粘性土，该层局部钙质胶结呈砾岩，未揭穿。
2.3 设计参数。
根据本工程建筑场地地基土的特性，结合建筑物的结构荷载特征，从满足建筑物的功能要求及采用隔震设计需要稳定性较好的基础类型要求出发，设计方通过技术经济等方面分析比较，因第④层含中粗砂层适宜作上承力盘持力层、第⑥为粘土层比较稳定可做十字分支承力层、第⑧层卵石层适宜作底承力盘和桩端持力层，确定采用挤扩支盘钻孔灌注桩，桩端进入持力层≥1m后挤扩，桩径Ф550mm、盘径Ф1200mm。单桩竖向承载力设计值3100kN、极限承载力标准值5100kN。
根据设计要求首先进行试成孔、试挤扩，然后确定成孔和挤扩施工参数：①桩端进入持力层深度1～2m，可考虑终孔；②挤扩分支和承力盘以首压力值进行控制：底盘15～20MPa、中 承力盘5～7MPa，上承力盘8～10MPa。
3. 挤扩支盘桩施工工艺和技术要求
根据地层特点，本工程挤扩支盘桩施工采用泥浆护壁、回转钻进成孔、支盘机挤扩成盘、导管水下灌注混凝土成桩的施工工艺，挤扩支盘施工工艺流程如图1所示。
3.1 测量定位。
采用全站仪准确测放桩位、轴线、水准基点坐标，并设明显的标志进行保护。
图1 挤扩支盘施工工艺流程
3.2 护筒埋设。
护筒埋设采用十字中心定位法定位，护筒保持垂直。埋设护筒的坑口直径要大于护筒径100mm以上，周围空隙用粘性土填满捣实。埋设完毕须经测量人员二次复核，挂十字交叉线定位 桩中心。
3.3 钻进设备就位及钻具的检验。
为保证钻机成孔垂直度，要求成孔设备就位时要周正、水平、稳固，机座全部均匀承压并使设备的天车、游动滑车及转盘中心三点位于同一垂线上，与桩位中心对准，并保证施工过程中设备不发生倾斜、晃动。成孔前须检查所用钻具街头和垂直度，不合格的钻具不能使用。
3.4 成孔施工。
钻进过程时中，应根据钻机进尺速度、泥浆携带出的岩屑情况，分析判断各地层的层位、厚度和深度，并及时做好施工记录。终孔后应检查孔深、孔径、垂直度、沉渣厚度和泥浆相对密度。
3.5 挤扩支盘作业
3.5.1 准备工作
①检查挤扩支盘机连接法兰、螺栓、油管、液压装置、弓压壁分合情况，一切正常方可投入运行。按设计支盘标高位置，在挤扩支盘机伸缩接长杆醒目处标注挤扩支盘各成盘位置深度标志，作为挤扩参考位置。②挤扩支盘机入孔前要将设备正对孔位中心，使设备下放时尽量不碰刮孔壁，并尽量保持挤扩机处于自由落放状态，下放时速度要适中
3.5.2 挤扩支盘施工流程
①每桩设计有多个支盘，要按自下而上的顺序挤扩成型。
②每个支盘的每次挤扩位置，按角度控制盘上的分度人工将挤扩支盘支架均匀回转一个角度，保证每个承力盘须转8-10次，同时应保证各相邻分支搭接30-50mm，这样方可挤扩成完整盘。
③挤扩过程中，必须记录每次挤扩的压力值、盘位深度、挤扩起止时间，还要记录每个承力盘腔形成后的泥浆面变化情况，观测每次挤扩时油压计的读数变化等。
④每挤扩成型一个承力盘后，应及时补充泥浆，保持水头高度。
⑤支盘成型机离孔后，应及时清除孔口拖带泥皮、泥块、防止回落孔内，并立即向孔内补充泥浆，保持孔内水头压力。
⑥挤扩支盘成型后，当班人员应对挤扩设备清理检查，发现问题及时处理。
⑦挤扩支盘检验合格后，应连续施工下道工序。
3.5.3 挤扩支盘检验
①支盘挤扩首次压力值：检验方法为观测、记录压力表值；
②液压站油位计反映液压油面下降值：检验标准为油面下降值与支盘机空载油面下降值比较，允许偏差±3mm；检验方法为观测、记录液面下降值；
③挤扩成盘后孔内泥浆下降体积检验标准：在无泥浆或水源补给的情况下，泥浆下降体积宜大于承力盘腔体积的50%；检验方法为观测记录孔泥浆面下降值，并与承力盘体积对比、校核；
④设计持力层层位、盘位、盘间距、盘数检验标准、方法为：按设计施工图、勘察报告，查阅施工记录、现场观测；
⑤成盘直径检验标准为：应符合设计直径，允许误差为-0.1d，且绝对值小于50mm；检验方法为用盘径测量仪检测。
ZLY600挤扩支盘机结构示意图如图2所示。
3.6 钢筋笼制作与吊放：与普通灌注桩相同。
3.7 水下灌注混凝土
(1)二次清孔后应及时灌注混凝土，当晾孔时间超过30min时，应重新测量孔底沉渣厚度。清孔质量达到要求后，方可进行水下混凝土灌注。
(2)水下灌注混凝土时导管下距孔底不得大于500mm，混凝土初灌量应高出底部1m以上，严禁将导管底端拔出混凝土面，灌注前泥浆相对密度1.15-1.25。
4. 质量控制措施
根据挤扩支盘桩的施工特点，施工中应采取以下质量控制措施，确保施工质量：
4.1 应根据工程场区地质条件，结合挤扩桩施工工艺特点，选择成孔设备，最好选择回转、旋挖等非挤密性成孔设备，使后续挤扩支盘工作变得容易。
4.2 埋设护筒和钻机成孔必须保持垂直。挤扩机入孔前要检查接长杆、油路、液压装置、弓压壁分合情况，一切正常方可投入使用。
4.3 挤扩机采用人工转动，挤扩前在孔口分度盘做好刻度标志。根据弓压壁宽度（0.3米）、半径（0.7米），按每次转动20度角度计算，一个完成的承力盘需要转动挤扩的次数一般为8-9次。
图2 ZLY600挤扩支盘机结构示意图
4.4 为确保成盘的完整性，挤扩时要注意观察液压站油位变化，并和空载油位进行比较，以判断支臂是否完全支出到1200mm。
4.5 支盘挤扩前，适当增大泥浆密度，增大水头压力，防止塌孔。每挤扩成型一个支盘后，应及时补充泥浆，以保持泥浆水头压力高度。
4.6 在成孔后及时进行支盘挤扩，挤扩过程中注意观察泥浆面高度变化。若有异常应查明原因，再进行挤扩施工。
4.7 在相临桩中心距不大于2倍承力盘直径时进行跳打施工，尽量避免施工中桩与桩之间相互影响。
4.8 水下灌注混凝土至承力盘处时，灌注速度要均匀、适当稍慢，防止混凝土不能很好的替换承力盘处泥浆，在此处形成泥浆囊，影响承力盘质量。
4.9 施工过程中，每道工序应有专人负责，认真进行每个项目的测试记录工作，并提供书面报告，验收合格后方可进入下道工序。
5. 试桩静荷载试验结果
根据设计单位施工前选定的试桩，检测单位对23#、56#、71#桩进行了静载试验。
试验结果见（表1）、Q-s曲线见图3 。
综合分析静载试验的沉降观测数据及Q-s曲线，沉降稳定快、沉降量小、沉降差小；Q-s曲线属缓变形态，在最终荷载加至5100kN时曲线斜率增大不多，尚未出现陡降趋势，卸载后桩回弹率高，说明尚未达到极限荷载，承载力尚有一定余量，实际承载力大于设计承载力要求。
6. 体会
6.1 挤扩支盘灌注桩具有设计灵活、适应性强等优点。设备操作方便灵活，操作简单，施工工艺简单、速度快、无振动和噪声、机械化程度较高。
6.2 挤扩支盘灌注桩可在多种土层中成桩，不受地下水位的限制，并可以根据承载力的需要采取增设分支或承力盘数量来提高单桩承载力。
图3 Q-s曲线图
6.3 施工前认真核对图纸，切实了解施工场区地质情况。在成孔过程中，分层核对地层情况，如与设计情况不符应及时反馈设计人员，由设计人员修正支盘位置及数量，确保桩承载能力。
6.4 挤扩支盘机在挤扩形成承力盘和分支的同时，也改善了地基土的性状，使承力盘周围1m范围内土的干 密度提高了许多。
6.5 扩支盘桩适合于非饱和粘性土、砂性较大的粘性土、粉土等。与普通钻孔灌注桩相比，挤扩支盘桩能充分发挥桩身地基土的潜力，提高单桩竖向承载力、减少工程量、能节约建筑材料、降低造价、缩短工期，值得推广应用。
参考文献
［1］ 中国建筑科学研究院•JGJ94-2008建筑桩基技术规范［S］•北京。
［2］ CECS192：2005挤扩支盘灌注桩技术规程［S］•北京:中国建筑工业出版社。
［3］ 建筑施工手册(第四版) ［M］•北京:中国建筑工业出版社。
［文章编号］1006-7619（2010）09-17-837
［作者简介］ 徐传福（1970-），男，工程师，注册一级建造师，注册安全工程师，山东正元建设工程有限责任公司临沂分公司，安全生产科科长。
【关键词】挤扩支盘灌注桩；施工工艺技术；质量控制
Application of squeezed branch pile in Jinan West Railway Station supporting project
Xu Chuan-fu
(Shandong Zhengyuan construction Co., Ltd. Jinan Shandong 250101)
【Abstract】Combining squeezed branch pile with examples, introduces the squeezed branch pile construction technology, construction quality control measures, provide a reference for similar construction.
【Key words】Squeezed branch pile; Construction technology; Quality control
1. 前言
钻孔挤扩支盘灌注桩又称“多级扩盘桩”、“多支盘钻孔灌注桩” “DX”桩等，是近几年在传统灌注桩工艺基础上发展起来的新型桩基础，是一种多端承、多段侧摩阻的变截面多支点摩擦端承桩，可在多种土层中成桩，不受地下水位的限制。该技术充分利用桩身长度范围内各较硬地层的潜力，发挥各硬地层共同承力的作用，在不增加桩长、桩身直径的情况下，大幅度提高单桩竖向承载力，减少沉降变形、节约工程造价、缩短施工工期，具有广阔的应用前景。
近年来山东沿海城市已有很多项工程采用了多支盘桩技术，取得了良好的社会效益和经济效益，而在济南市周边使用此技术的工程比较少。本文通过挤扩支盘灌注桩成桩技术在济南西客站配套工程中的应用，为挤扩支盘桩技术在济南市周边地区的推广应用提供施工参考。
2. 工程概况、地质情况及设计参数
2.1 工程概况。
济南市西客站配套工程10#、11#、13#楼，设计地下2层、地上18-22层，总建筑面积约42631平方米，结构形式为剪力墙结构，基础形式采用多节三岔挤扩灌注桩，共设计Ф550钻孔桩448棵。
2.2 地质情况。
地层上部为第四系全新统河流冲积成因的软可塑粘性土、局部夹中、粗砂、卵石土，下部为第四系更新统山前冲洪积成因的粘性土，夹砂土及卵石土，场地土层自上而下可分为：①素填土：厚0.30～3.00米 ②粉质粘土、粘土：厚0.50～3.40米 ③粉质粘土：厚2.80～7.30米 ④中粗砂：厚度一般为0.40～3.30米 ⑤粉质粘土：厚5.60～13.00米 ⑥粘土：厚4.20～12.00米 ⑦粉质粘土：厚 4.00～13.00米 ⑧卵石土：中密，一般粒径2～15cm，混浅棕黄色粘性土，该层局部钙质胶结呈砾岩，未揭穿。
2.3 设计参数。
根据本工程建筑场地地基土的特性，结合建筑物的结构荷载特征，从满足建筑物的功能要求及采用隔震设计需要稳定性较好的基础类型要求出发，设计方通过技术经济等方面分析比较，因第④层含中粗砂层适宜作上承力盘持力层、第⑥为粘土层比较稳定可做十字分支承力层、第⑧层卵石层适宜作底承力盘和桩端持力层，确定采用挤扩支盘钻孔灌注桩，桩端进入持力层≥1m后挤扩，桩径Ф550mm、盘径Ф1200mm。单桩竖向承载力设计值3100kN、极限承载力标准值5100kN。
根据设计要求首先进行试成孔、试挤扩，然后确定成孔和挤扩施工参数：①桩端进入持力层深度1～2m，可考虑终孔；②挤扩分支和承力盘以首压力值进行控制：底盘15～20MPa、中 承力盘5～7MPa，上承力盘8～10MPa。
3. 挤扩支盘桩施工工艺和技术要求
根据地层特点，本工程挤扩支盘桩施工采用泥浆护壁、回转钻进成孔、支盘机挤扩成盘、导管水下灌注混凝土成桩的施工工艺，挤扩支盘施工工艺流程如图1所示。
3.1 测量定位。
采用全站仪准确测放桩位、轴线、水准基点坐标，并设明显的标志进行保护。
图1 挤扩支盘施工工艺流程
3.2 护筒埋设。
护筒埋设采用十字中心定位法定位，护筒保持垂直。埋设护筒的坑口直径要大于护筒径100mm以上，周围空隙用粘性土填满捣实。埋设完毕须经测量人员二次复核，挂十字交叉线定位 桩中心。
3.3 钻进设备就位及钻具的检验。
为保证钻机成孔垂直度，要求成孔设备就位时要周正、水平、稳固，机座全部均匀承压并使设备的天车、游动滑车及转盘中心三点位于同一垂线上，与桩位中心对准，并保证施工过程中设备不发生倾斜、晃动。成孔前须检查所用钻具街头和垂直度，不合格的钻具不能使用。
3.4 成孔施工。
钻进过程时中，应根据钻机进尺速度、泥浆携带出的岩屑情况，分析判断各地层的层位、厚度和深度，并及时做好施工记录。终孔后应检查孔深、孔径、垂直度、沉渣厚度和泥浆相对密度。
3.5 挤扩支盘作业
3.5.1 准备工作
①检查挤扩支盘机连接法兰、螺栓、油管、液压装置、弓压壁分合情况，一切正常方可投入运行。按设计支盘标高位置，在挤扩支盘机伸缩接长杆醒目处标注挤扩支盘各成盘位置深度标志，作为挤扩参考位置。②挤扩支盘机入孔前要将设备正对孔位中心，使设备下放时尽量不碰刮孔壁，并尽量保持挤扩机处于自由落放状态，下放时速度要适中
3.5.2 挤扩支盘施工流程
①每桩设计有多个支盘，要按自下而上的顺序挤扩成型。
②每个支盘的每次挤扩位置，按角度控制盘上的分度人工将挤扩支盘支架均匀回转一个角度，保证每个承力盘须转8-10次，同时应保证各相邻分支搭接30-50mm，这样方可挤扩成完整盘。
③挤扩过程中，必须记录每次挤扩的压力值、盘位深度、挤扩起止时间，还要记录每个承力盘腔形成后的泥浆面变化情况，观测每次挤扩时油压计的读数变化等。
④每挤扩成型一个承力盘后，应及时补充泥浆，保持水头高度。
⑤支盘成型机离孔后，应及时清除孔口拖带泥皮、泥块、防止回落孔内，并立即向孔内补充泥浆，保持孔内水头压力。
⑥挤扩支盘成型后，当班人员应对挤扩设备清理检查，发现问题及时处理。
⑦挤扩支盘检验合格后，应连续施工下道工序。
3.5.3 挤扩支盘检验
①支盘挤扩首次压力值：检验方法为观测、记录压力表值；
②液压站油位计反映液压油面下降值：检验标准为油面下降值与支盘机空载油面下降值比较，允许偏差±3mm；检验方法为观测、记录液面下降值；
③挤扩成盘后孔内泥浆下降体积检验标准：在无泥浆或水源补给的情况下，泥浆下降体积宜大于承力盘腔体积的50%；检验方法为观测记录孔泥浆面下降值，并与承力盘体积对比、校核；
④设计持力层层位、盘位、盘间距、盘数检验标准、方法为：按设计施工图、勘察报告，查阅施工记录、现场观测；
⑤成盘直径检验标准为：应符合设计直径，允许误差为-0.1d，且绝对值小于50mm；检验方法为用盘径测量仪检测。
ZLY600挤扩支盘机结构示意图如图2所示。
3.6 钢筋笼制作与吊放：与普通灌注桩相同。
3.7 水下灌注混凝土
(1)二次清孔后应及时灌注混凝土，当晾孔时间超过30min时，应重新测量孔底沉渣厚度。清孔质量达到要求后，方可进行水下混凝土灌注。
(2)水下灌注混凝土时导管下距孔底不得大于500mm，混凝土初灌量应高出底部1m以上，严禁将导管底端拔出混凝土面，灌注前泥浆相对密度1.15-1.25。
4. 质量控制措施
根据挤扩支盘桩的施工特点，施工中应采取以下质量控制措施，确保施工质量：
4.1 应根据工程场区地质条件，结合挤扩桩施工工艺特点，选择成孔设备，最好选择回转、旋挖等非挤密性成孔设备，使后续挤扩支盘工作变得容易。
4.2 埋设护筒和钻机成孔必须保持垂直。挤扩机入孔前要检查接长杆、油路、液压装置、弓压壁分合情况，一切正常方可投入使用。
4.3 挤扩机采用人工转动，挤扩前在孔口分度盘做好刻度标志。根据弓压壁宽度（0.3米）、半径（0.7米），按每次转动20度角度计算，一个完成的承力盘需要转动挤扩的次数一般为8-9次。
图2 ZLY600挤扩支盘机结构示意图
4.4 为确保成盘的完整性，挤扩时要注意观察液压站油位变化，并和空载油位进行比较，以判断支臂是否完全支出到1200mm。
4.5 支盘挤扩前，适当增大泥浆密度，增大水头压力，防止塌孔。每挤扩成型一个支盘后，应及时补充泥浆，以保持泥浆水头压力高度。
4.6 在成孔后及时进行支盘挤扩，挤扩过程中注意观察泥浆面高度变化。若有异常应查明原因，再进行挤扩施工。
4.7 在相临桩中心距不大于2倍承力盘直径时进行跳打施工，尽量避免施工中桩与桩之间相互影响。
4.8 水下灌注混凝土至承力盘处时，灌注速度要均匀、适当稍慢，防止混凝土不能很好的替换承力盘处泥浆，在此处形成泥浆囊，影响承力盘质量。
4.9 施工过程中，每道工序应有专人负责，认真进行每个项目的测试记录工作，并提供书面报告，验收合格后方可进入下道工序。
5. 试桩静荷载试验结果
根据设计单位施工前选定的试桩，检测单位对23#、56#、71#桩进行了静载试验。
试验结果见（表1）、Q-s曲线见图3 。
综合分析静载试验的沉降观测数据及Q-s曲线，沉降稳定快、沉降量小、沉降差小；Q-s曲线属缓变形态，在最终荷载加至5100kN时曲线斜率增大不多，尚未出现陡降趋势，卸载后桩回弹率高，说明尚未达到极限荷载，承载力尚有一定余量，实际承载力大于设计承载力要求。
6. 体会
6.1 挤扩支盘灌注桩具有设计灵活、适应性强等优点。设备操作方便灵活，操作简单，施工工艺简单、速度快、无振动和噪声、机械化程度较高。
6.2 挤扩支盘灌注桩可在多种土层中成桩，不受地下水位的限制，并可以根据承载力的需要采取增设分支或承力盘数量来提高单桩承载力。
图3 Q-s曲线图
6.3 施工前认真核对图纸，切实了解施工场区地质情况。在成孔过程中，分层核对地层情况，如与设计情况不符应及时反馈设计人员，由设计人员修正支盘位置及数量，确保桩承载能力。
6.4 挤扩支盘机在挤扩形成承力盘和分支的同时，也改善了地基土的性状，使承力盘周围1m范围内土的干 密度提高了许多。
6.5 扩支盘桩适合于非饱和粘性土、砂性较大的粘性土、粉土等。与普通钻孔灌注桩相比，挤扩支盘桩能充分发挥桩身地基土的潜力，提高单桩竖向承载力、减少工程量、能节约建筑材料、降低造价、缩短工期，值得推广应用。
参考文献
［1］ 中国建筑科学研究院•JGJ94-2008建筑桩基技术规范［S］•北京。
［2］ CECS192：2005挤扩支盘灌注桩技术规程［S］•北京:中国建筑工业出版社。
［3］ 建筑施工手册(第四版) ［M］•北京:中国建筑工业出版社。
［文章编号］1006-7619（2010）09-17-837
［作者简介］ 徐传福（1970-），男，工程师，注册一级建造师，注册安全工程师，山东正元建设工程有限责任公司临沂分公司，安全生产科科长。