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1、2022年多节挤扩灌注桩的设计与经济探讨 论文导读：多节挤扩灌注桩是一种变截面桩，是在传统灌注桩工艺中增加了一道挤扩工序。从桩身形成过程上看，桩在侧面型腔的完成中，不是靠切削排土完成的，而是通过液压工作臂对于L壁的土体进行挤压完成的，经挤压后的土体、岔、盘四周肯定范围内，土体密实程度可得到提高(硬粘土及无粘性土尤为明显)，承力盘四周土体被横向挤密加固，形成一个自内向外的加固挤密因，改善了桩身与桩基的应力分布，改善受力条件，达到提高单桩承载力的目的所以，从理论上讲，多分支，多承力盘桩使直于L桩变成变径的多支点摩擦端承桩，桩土共同作用实力增加，使桩具有较高的抗压或抗技实力，其承载力提高程度是非常可
2、观的，同时，也达到了削减沉降的目的。关键词：多节挤扩灌注桩，单桩承载力，完整性测检 1.基本原理阐述 在建筑业中，由于工程设计越来越高的建筑物，业主则在最狭窄的状况下选择开发场地，而政府部门则要求更加留意环境爱护和更好地利用劣质地基，这些综合要求使打桩和地基改进处理技术在世界上呈现出蓬勃发展的态势，岩土工程界专家正迎接要求坚实地基和狭窄场地的挑战。 国内岩土工程界专家和工程师们多年来也采纳多种专业方法，如：人工挖孔桩、夯扩桩、孔底压浆法灌注桩、支盘桩等，都在一些工程中取得了较好的效果。多节挤扩灌注灌注桩是贺德新先生总结了国内外桩基的优点，独创创建出全智能多功能液压挤扩装置，通过这种技术很好的完
3、成了多节挤扩灌注灌注桩。 多节挤扩灌注桩是一种变截面桩，是在传统灌注桩工艺中增加了一道挤扩工序。它是在钻或冲孔后，向孔内下入专用的液压挤扩装置，通过地面液压站限制该机的三个弓压臂沿径向的扩张和收缩，按承载实力要求和地层土质条件，在桩身不同部位挤压出互为120度三叉分布于水平轴的扩大锥形岔腔或近似圆锥盘状的扩大头腔后，然后放入钢筋笼，灌注混凝土，形成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同承载的桩型，由于充分利用了桩身上下各部位的硬土层，多节挤扩桩的承载力大大提高超，沉降减小，技术经济效果显著。此项技术受到国内岩土工程界专家的关注和好评，国内大型建筑公司也纷纷要求运用合作，政府部门对该技术支持与推广，所
4、以此项技术有强大的生命力和发展前途。它已不是一项单纯的专利技术，它具有潜在的、巨大的经济价值、成熟的好用型新技术。尤其是在中国为拉动经济而对基础建设项目大力投入的今日，它的价值就更为突出。 2.多节挤扩灌注桩适用条件及设计参数的选用 多节挤扩桩的承力盘和承力岔的设置对土层有肯定的要求，承力盘应设置在可塑硬塑状态的粘性土中，或稍密密实状态的粉土和砂土中，底承力盘也可设置在中密密实状态的卵砾面层、强风化岩或残积土层的上层面上。 桩径可选用4501010mm，承力盘的公称挤扩直径可扩为10102000mm。相邻桩的中心距对于钻孔多节挤扩桩须3d且1.5D，对于沉管多节挤扩桩应当穿越非饱和土同前，当穿
5、越饱和土则须3.5d且1.75D。承力盘的竖向最小间距对砂土不小于3D，对粉土不小于2.5D，对粘性土不少于2D，桩根长度一般不小于1.5d。桩身构造详见图一。 3.桩的构造： 多节挤扩桩的桩身强度的计算要求及桩身配筋构造要求基本同于建筑桩基技术规范第4.1节桩的构造各项要求，只是对桩身配筋率略有调整。因其桩身直径为4501010mm，故截面配筋率可取0.650.45%。 4.桩基计算 多节挤扩桩基采纳以概率理论为基础的极限状态设计法，以牢靠指标度量桩基的牢靠度，采纳以分项系数表达的极限状态设计表达或进行计算，依据承载实力极限状态和正常运用极限状态的要求，桩基需进行下列计算：桩基竖向抗压或抗拔
6、承载力的计算和水平承载力计算；对桩身及承台承载力的计算；对桩端以下存在懦弱下卧层时，应验算懦弱下卧层的承载力；对位于坡地、岸边的桩基应验算整体稳定性；验算桩基的抗震承载力；对于桩根部存在懦弱下卧层的一、二级建筑桩基应验算沉降；对水平荷载较大或对水平变位要求严格的一级建筑桩基应验算水平变位。 本文仅就单桩竖向抗压承载力计算来阐明多节挤扩桩的计算原理。桩的单桩竖向极限承载力标准值： Quk=qsikLi+pjqpikApi+qpkAp 式中:Quk-单桩竖向极限承载力标准值； u-主桩桩身周长； qsik-桩侧第i层土的极限侧阻力标准值，如无当地阅历值时，可参照JGJ94-2022表5.3.5-1
7、取值(kPa)； Li-桩穿越第i层土的厚度，计算时应减去盘根高度(m)； qpik-桩身上第i个承力盘或岔处层土的极限端阻力标准值，如无当地阅历时，可参照JGJ94-2022表5.3.5-2钻孔桩取值(kPa)； Api-扣除主桩桩身截面积的盘或岔的水平投影面积()； Ap-主桩桩端截面积()； qpk-桩端处土的极限端阻力标准值，如无当地阅历时，可参照JGJ94-2022表5.3.5-2钻孔桩取值(kPa)； pj-承力盘或叉极限端阻力标准值的修正系数，可按下表一取值。 表一支盘极限端阻力标准值修正系数pj 支盘支承处土的名称硬塑粘土可塑粘土粉土粉砂细砂中粗砂pj0.60.80.81.00
8、.81.00.80.90.60.73.40.5 5.与人工挖孔桩的技术经济比较 人工挖孔桩系指采纳人工进行挖掘成孔，配以简易的施工机具，将孔挖到设计要求的硬持力层，孔底部分依据要求还可扩大，经过清孔后吊置钢筋笼，在孔内灌注混凝土而成的大直径桩。 人工挖孔桩特点是桩基承载力高，施工简易，造价较低，但其在施工中存在着以下几个常见弊病： 地下水位较高时，土层中如含有粉细砂或淤泥质土，易形成涌砂或流砂现象，严峻时造成塌孔，威逼施工人员的平安。 下挖的土层中如含承压水，水量较大时，易造成塌孔及漫水过快，使施工人员来不及撤离。 为避开塌孔须人工降低地下水位，尽可能降到设计桩底标高以下，那么一个桩位就成了一
9、个深井降水井，大面积大深度的降水将导致四周土体的地下水位下降而形形成土体固结沉降，易造成邻近建筑物的倾斜、不匀称下沉及危急状况发生。这样的事故在南京地区常有发生。 实行行之有效的护壁措施可以减轻涌沙及涌泥现象，如设置高强砼护壁，甚至钢套笼，但这样即造成人工挖孔桩的造价大幅上升，失去了其造价低廉的这一明显优质。发表论文。 当孔挖较大，下部施工人员的生命平安难以保障，孔口一个石头的落下都有可能造成下部人员的伤亡。发表论文。 通过以上几点分析，我们不难看出，在一些土质状况下，人工挖孔桩并不行行，并且在很多状况下，人工挖孔桩具有肯定的风险性。而多节挤扩桩作为一种近年来新开发的桩型，其承载力因多个承力盘
10、岔的设置而大幅提高，其施工平安及施工工艺可以得到牢靠保证，同时，其经济指标工程造价还优于人工挖孔桩。 下面就一详细工程实例阐明多节挤扩桩与人工挖孔桩的技术经济比较： 南京市江宁某一高层商住楼框架一剪力墙结构，地上十五层，地下一层，总建筑面积1.68万m2，原设计采纳人工挖孔桩，以中风化砾泥质砂岩为持力层，桩型大体有四类，见表二： 桩号桩长(估算)桩径d桩端扩头桩身纵筋桩顶箍筋加密区长度单桩承载力设计值(KN)根数D扩头高度ZH1(主楼中柱下)25140027302000?4200140009ZH2(主楼边柱下)25120024001800?36001101013ZH3(主楼井筒体)231200
11、24001800?36001101012ZH4(裙楼下)2510101010/?3000200020 钢筋笼通长设置，桩身箍筋8200(桩顶加密区8101)，加劲箍142000。 后来设计改为多节挤扩桩，在桩所穿越的土层粉质粘土和强风化岩上层面设置承力盘，桩根进入持力层强风化岩2m。 ZH1ZH4桩型调整见表三，计算从略。 桩号形式承力盘所处土层桩长桩径d扩盘D桩身纵筋桩顶箍筋加密区长度单桩承载力设计值根数ZH13盘分别落于粘土层，强风化岩上层面20900200012182730730018ZH2ZH32盘分别落于粘土层，强风化岩上层面20850200012182600580050ZH41盘落
12、于强风化岩上层面2065014008182000320020 以ZH1为例，多节挤扩桩所经各土层性状及桩设计见下图二： 两种桩型经济比较见下表四 人挖桩方案造价多节挤扩桩造价项目工程量项目工程量人工挖井1947钻土孔935人工井下凿岩孔737钻岩孔110钢筋砼井护壁945桩身砼C30920桩身砼1659桩身钢材41桩身钢材73.3泥浆外运1045土方外运2674桩机2台总造价16026总造价942降低造价41% 6.多节挤扩桩的检测 多节挤扩桩竖向极限承载力标准值须通过现场静载试桩确定，其要求同JGJ94-2022第5.3.1条说明。除此之外，应对成桩后是否按设计要求在桩身不同的位置形成扩径体
13、，以及桩身是否存在缩径、断裂、离析等质量问题进行桩身完整性的普查，以确保基桩质量及承载力的发挥。 多节挤扩桩因其带有多个扩径体，用反射法检测其完整性，难度较大，这是由于经过多次扩径后应力波反射信号相互送加，同时桩顶入射信息经过桩身多处扩径体后，反射信号强于透射信号，传到桩底信号非常微弱，对于桩身下部的扩径体及桩底的识别变得非常困难。因此，目前国内外关于多节扩径体桩的测试曲线报道中具有三处变径的实测已属少见。北京市建筑工程探讨院运用自行研制开发的PTA动测系统对多节挤扩桩的完整性检测在济南的部分工程中已经进行，其中对3个承力盘甚至更多承力盘的桩进行检测，并获得胜利。 7.结束语 7.1单桩承载力
14、高 挤扩多支盘桩提高承载力的机理，从直观上看，主要是通过增加承力盘(承力盘的作用类似于桩扩大头的作用)个数，端承面积比直于L灌注桩端承面积增加数倍，大大提高了桩端承力同时，由于变截面，增加了桩身的比表面积(侧表面积与体积之比)，提高了桩侧摩阻力。发表论文。从桩身形成过程上看，桩在侧面型腔的完成中，不是靠切削排土完成的，而是通过液压工作臂对于L壁的土体进行挤压完成的，经挤压后的土体、岔、盘四周肯定范围内，土体密实程度可得到提高(硬粘土及无粘性土尤为明显)，承力盘四周土体被横向挤密加固，形成一个自内向外的加固挤密因，改善了桩身与桩基的应力分布，改善受力条件，达到提高单桩承载力的目的所以，从理论上讲
15、，多分支，多承力盘桩使直于L桩变成变径的多支点摩擦端承桩，桩土共同作用实力增加，使桩具有较高的抗压或抗技实力，其承载力提高程度是非常可观的，同时，也达到了削减沉降的目的。 7.2设计敏捷，适应性强 在建筑工程中，地基土层条件是非常困难的，对于原等截面一般混凝土灌注桩设计有很多局限性而挤扩多支盘桩由于其桩身构造及成桩工艺特点，不受地下水位的限制，可以依据地层条件的详细状况，设计成多支、多盘或多支多盘桩，依据详细状况，设计支盘的位置及数量并可依据挤扩中土层的改变，随时调整支盘的位置来满意不同承载力的要求，这是一般灌注桩无法实现的。 7.3操作简便，质量受控 同一般灌注桩相比，挤扩多支盘桩的施工仅增
16、加了一道挤扩工序，主要依次如下：定位放线一埋设护简一钻于L一检查于L深一检查泥浆比重一扩盘机工作一测于L深、滑于L一下放钢筋笼一下放导管一用导管二次滑于L、检查于L深一灌注混凝土一拔导管一拆除护身。挤扩多支盘桩施工质量限制的关键工序为液压扩盘(分支)操作，由于成桩设备中配有自动监控数据处理系统，施工时可通过地面工作站，了解地层改变及设备运行状况。在隐藏工程工作中，通过压力表，传感器显示和记录挤扩的压力，角度数据，利用电脑存贮记录，便于存查同时，使桩身施工质量处于受控状态。 7.4节约成本、缩短工期 由于挤扩多支盘桩单桩承裁力大幅度提高，依据实际阅历数据统计，桩与一般直于L灌注桩相比，单桩承载力
17、可提高50，节约混凝土30以上，降低基础造价20一30同时，可以缩短校长，减小桩径，削减校数，从而使工期大大缩短。 7.5适用范围较广 挤扩多支盘桩桩适用于一般工业与民用建筑、高层建筑及高耸构筑物、道路、桥梁、码头等桩基分支和持力盘宜在粘性土、粉土、细砂土、砾石、卵石、砂中含少量姜结石及软土等多种土层中设置不宜在淤泥质土、中粗砂层及液化砂土层中运用。该型桩还可做为建筑物的抗拔桩，基坑及边坡支护，复合地基、锚杆，也可用于已有建筑物地基加固及改造桩基。 参考文献：1沈保汉.多节挤扩灌注桩.施工技术,2001，.2罗爱斌,沈保汉.DX桩完整性检测，建筑结构2002，.3山东工程建设标准.DX多节挤扩灌注桩设计施工技术规范.4江苏省工程建设技术规范.多节挤扩灌注桩技术规程.苏JG/T012-2004. 第10页 共10页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页第 10 页 共 10 页