施工质量对挤扩支盘桩单桩极限承载力的影响
摘要：针对某工程第一次挤扩支盘桩单桩极限承载力偏低的问题，对施工因素及工程地质地层因素进行了分析，对存在的问题提出了建议，经过第二次试桩检测，单桩极限承载力有了很大提高，达到了设计单位预期的目的。
关键词：挤扩支盘桩，单桩极限承载力，试验桩，检测
0引言
挤扩支盘桩又称“多级扩盘桩”、“多支盘钻孔灌注桩”，是在原有钻孔灌注桩的基础上发展而来的新技术，其在钻孔灌注桩的基础上增加了专用液压挤扩设备与现有钻孔灌注桩桩机配套使用，产生了桩体、承力盘和分支，使桩身、支盘和周围土体紧密结合，挤扩支盘桩集预制桩、夯扩桩、灌注桩的优点，根据需要可对不同的部位进行加固挤密，形成支盘。挤扩支盘桩在提高桩基承载力，减少沉降，增加桩基安全性，降低工程造价和缩短工期方面都有显著效果。挤扩支盘桩不仅适用于承受竖向荷载的普通抗压桩，也可作为抗拔桩应用于地下建筑的抗浮设计，同时也有学者试图将它应用于深基坑围护工程中。挤扩支盘桩施工质量的好坏受到现场管理、技术操作及地层条件等诸多具体因素的影响。本文以某工程前后两次挤扩支盘桩试验桩检测，对单桩极限承载力偏低的问题进行了分析。
1工程概况
某工程前期施工3根挤扩支盘试验桩，有效桩长30 m，桩径700 mm，每根桩设置两个盘，承力盘直径为1 400 mm，下盘距离设计桩底8. 50m，上下盘间距为5m，设计单位预估单桩极限承载力为6 200 kN。
2岩土地层构成
拟建场地地貌上处于河流堆积地貌的黄淮冲洪积平原地带。地形较为平坦，地势开阔，地貌单一。厂区地基土主要由第四纪黄淮河冲洪积(Qal+pl4）粉土、粉质粘土和砂土组成。勘探深度内揭露的岩土地层依据物理工程特性自上而下可以划分为以下10个主层和3个亚层：①层粉土；①1层杂填土；②层粉质粘土；③层粉土；③1层粉质粘土；④层粉质粘土；⑤层粉土；⑥层粉细砂；⑦层粉质粘土；⑧层粉质粘土；⑨层粉土；⑨1层粉质粘土；⑩层粉质粘土；⑩1层粉土。
整个拟建厂区东西方向上地层变化较大：西部地层较完整，但上部地基土工程特性较差，东部砂层顶板埋深较浅，地基土地层构成自西向东存在较大差异；从南北方向上看，地层变化则较为平稳，地层呈缓坡状，层位较为稳定。总的来说，砂层埋深呈锅底状，中间深，四周浅，砂层与上覆地层相比，其承载力和压缩模量明显要高，致使本地段地基土工程特性变化剧烈，综合评价地基为不均匀地基。
3试验桩检测
本工程试验桩采用锚桩法，试验桩检测所得各桩的Q—S曲线如图1所示， 3根桩极限承载力(S=40 mm）极差小于30%，单桩极限承载力为4 770 kN，与设计单位预估极限承载力相差很大。
4极限承载力影响因素
4.1施工因素
挤扩支盘桩在施工中采用泥浆护壁钻孔作业，在钻孔过程中和灌注前由于外部原因导致泥浆外运不及时，清孔不彻底，以致混凝土灌注前孔内泥浆比重较大，没有达到规范的要求，造成挤扩支盘桩泥皮厚、沉渣厚等原因，致使挤扩支盘桩摩阻力减小，影响极限承载力。
在钢筋笼下放时有可能与孔壁接触，刮伤孔壁或撞击支盘空腔使其坍塌，最终影响极限承载力。在挤扩过程中可能没有及时补充泥浆，当挤扩作业完成后，主机从孔中提出过程中，泥浆液面也会下降，同样没有及时补充泥浆，导致塌孔；还有在挤扩时挤不动土，没有形成有效的承力盘，支盘效果不好等因素，影响极限承载力。
4.2地层条件因素
工程地质勘察报告显示第⑥层为粉细砂，土性不均匀，局部有粉土团块，具有低压缩性。砂层埋深呈锅底状，中间深，四周浅，砂层与上覆地层相比，其承载力和压缩模量明显要高，致使本地段地基土工程特性变化剧烈。在施工过程中，挤扩支盘桩下盘刚好在本层粉细砂中，在挤扩时由于粉细砂坍塌，支盘效果不好或者没有形成承力盘，影响承力盘发挥，导致极限承载力偏小。
5第二次试验桩检测
根据对施工因素和地层条件因素的分析，设计单位重新设计3根试验桩，要求严格按照规范施工，在施工过程中如果支盘位置在粉细砂层上，需要调整上下盘的位置，躲开粉细砂层。本次试验桩检测所得各桩的Q—S曲线如图2所示， 3根桩极限承载力(S=40 mm）极差小于30%，单桩极限承载力为5 986 kN，与设计单位预估极限承载力相近。
6挤扩支盘桩质量控制
结合本工程出现的问题，挤扩支盘桩施工应严格按照规范要求进行每一工序的作业，支盘桩质量控制主要包括如下内容：
1 ）采用泥浆护壁钻孔作业是支盘桩的主要成孔工艺方法，由于支盘挤扩施工会对孔壁有所扰动，造成塌孔甚至可能埋住主机，所以成孔过程中，必须防止塌孔。支盘桩施工时，护壁泥浆的性能指标应严格控制，必须按照工程施工的技术规范要求执行并及时调整，以保证成孔质量，满足支盘桩施工要求。
2）钻孔的垂直度，一般要求1%以下，偏差超限时，设备不能入孔，并回钻进行补救，将偏差部位纠正。偏差严重超限时，要用粘土进行充填并重新钻孔。
3）支、盘挤扩施工时，对于多支、多盘作业，一般由下向上一次进行挤扩，如果由上向下作业，上盘挤扩后所产生的沉渣有可能导致设备不能到达底盘盘位。挤扩过程中，要认真观测钻孔中泥浆液面的下降，并进行测量，及时补充泥浆，防止塌孔。当挤扩作业完成后，主机从孔中提出的过程中，泥浆液面也会下降，同样需要及时补充泥浆。
4）如果出现塌孔，应采取补救办法，即根据塌孔的程度，一般可采用粘土进行充填，重新在原位钻孔，达到要求后，再在原盘位重新挤扩施工。
5）根据液压站压力的变化判断挤扩状况时，如出现挤不动现象，表明土层的局部特性异常，可以根据规范要求适当进行盘位调整，调整的幅度一般不超过上下1 m的范围，以保证必要的盘间距符合规范要求。
6）如果泥浆面出现大量气泡，压力值突然变小，可能是严重塌孔，应及时提出主机，以防止主机被埋入孔内而无法出孔，并要重新测量孔深。
7）钢筋笼下放时，应垂直起吊并慢放入孔内，尽量避免与孔壁接触，防止刮伤孔壁或撞击支盘空腔使其坍塌。
8）沉渣的存在对承力盘承载力有较大的影响。钢筋笼下放后，通过导管进行二次清孔，直至检测后泥浆相对密度、沉渣厚度符合规范要求为止。
9）钻孔深度一般要考虑支盘桩设计选用的成型机规格，底盘下部所留的盘根高度至少要保证主机能够顺利到达预定盘位，但不能过深，以免造成混凝土的浪费，甚至减小桩端承载力。
7结语
挤扩支盘桩由于其多个承力盘的作用使其充分发挥场地桩周地基土的承载力，大幅提高了单桩竖向及抗拔承载力。在负荷相同的情况下，可比普通直孔桩缩短桩长，减少桩径或减少桩数，具有良好的经济效益和社会效益。但是支盘桩挤扩的施工质量对该桩型的成功与否起着关键作用，因此施工应从技术规范的要求出发，结合工程现场的具体状况，强化施工管理；现场管理要渗透到各个施工工序过程中，严格按照规范要求进行每一工序的作业；灵活处理和解决施工中发现的问题；对特殊情况下出现的质量问题，应采取积极主动的补救措施。在施工过程中应严格控制施工质量，避免出现降低支盘桩承载力的不利施工因素。充分发挥挤扩支盘桩高承载力的特点。
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