挤扩支盘灌注桩.docx
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挤扩支盘灌注桩
挤扩支盘灌注桩
土桩和灰土桩
◆土桩和灰土桩地基是由桩间挤密土和填夯的桩体组成的“复合地基”。
◆土桩和灰土桩法适用于处理地下水位以上、深度5~15m的湿陷性黄土或人工填土地基。
●土桩主要用于消除湿陷性黄土地基的湿陷性;
●灰土桩则主要用于提高人工填土地基的承载力。
◆地下位以下或含水量超过25％的土，不宜采用。
⑴土桩的挤密作用
◆土桩挤密地基的加固作用主要时增加土的密实度，降低土中孔隙率，从而达到消除地基湿陷性和提高水稳定性的工程效果
◆单个桩孔的有效挤密区半径通常为1.0－1.5d
◆可把土桩挤密地基看作是厚度较大的素土垫层。
⑵灰土桩的挤密作用
●灰土的硬化（离子交换、凝硬反应、石灰碳化与结晶、吸水发热膨胀反应）从而提高灰土的强度
●灰土的无侧限抗压强度一般500－1000Kpa，软化系数0.7
●变形模量：
桩长/桩径>6－10：
（变形、荷载规律）
◆（a）在极限荷载作用下，桩顶应力通常为其无侧限抗压强度的50~100％，桩体破坏主要发生在桩身上部1.0~1.5d范围内，其承载力主要取决于桩身强度。
◆（b）桩顶沉降主要是桩身的压缩量，桩身压缩量约占总沉降量的2／3。
即使桩体己达到破坏状态，桩底仍可不产生沉降。
◆（c）灰土桩承受的荷载是通过桩周摩擦力向周围土体传递的，其传递深度有限，一般不超过6~10d。
◆（d）灰土桩有降低基底一定深度内桩间土应力的作用。
在桩间土挤密后其湿陷性没有完全消除的情况下，如果土体中应力不超过其湿陷起始应力，则地基浸水后仍可能不产生湿陷或仅产生少量湿陷。
◆（e）灰土桩对桩间土的侧向挤出变形，起着约束作用，使压力与沉降始终呈线性关系。
◆（f）灰土桩具明显的分担荷载作用，而在基础一定深度以下土层中，它仅起到类似土桩的挤密作用。
所以，灰土桩挤密地基的下卧层强度验算可按土垫层原理进行，据此确定处理层厚度。
⑴设计原则与基本要求
①结合地基工程地质条件明确主要目的：
•一般湿陷性黄土—采用土桩—湿陷性
•新近堆积黄土—土桩、灰土桩—湿陷性、可压缩性、承载力
•素填土、杂填土—土桩—承载力
②桩体布置的一般原则：
•桩径300－450mm布置：
等边三角形或正方形
•桩孔最少排数：
土桩不少于2排、灰土不少于3排
•处理范围：
深度—基础底至桩体下端1/2桩尖处
宽度—超出基础边缘
⑵土桩挤密地基
①桩体填料
以处理目的而定，并以压实系数为夯实质量控制标准。
当用素土填料时，回填夯实后的压实系数不应低于0.96。
②桩孔间距：
为桩孔直径的2~2.5倍；也可按下式计算：
设计与计算
④桩孔排距
等边三角形排距m＝0.87l，均匀性较差的场地土,试验定
⑤处理深度
◆1）清除全部湿陷量
非自重湿陷性黄土：
湿陷起始压力<附加压力＋土饱和自重压力之和的所有土层
或：
附加压力＝自重压力25％深度内所有土层
自重湿陷性黄土：
按桩管长度定，甲、乙类建筑除外
◆2）消除部分湿陷量
按桩管长度（5.8－8.0m）定
⑥地基承载力标准值
•处理后地基承载力，不宜大于处理前的1.4倍，并不大于180KPa
•⑶灰土桩挤密地基
①桩体填料
•灰土比宜2:
8，3:
7，压实系数不小于0.97
2桩孔间距：
•可根据处理前后的地基容许承载力[R]和[R1]，从表4—1中查出相应的桩距系数α乘以桩径d求得。
也可按照与土桩处理相同的计算确定。
[R]
kPa
桩距系数α
3.0
2.8
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
60
80
100
120
140
160
150
170
140
160
180
150
170
190
140
160
180
200
150
180
200
220
170
200
220
250
③地基承载力
•灰土桩挤密地基的承载力应通过现场载荷试验确定，也可根据处理前的容许承载力[R]及桩距系数α按表4—1所列条件确定。
该表所列参数与载荷试验实测值之比为0.63~0.95，偏于安全。
处理后地基承载力，不宜大于处理前的2倍，并不大于250KPa
④处理范围
•1）深度：
（土质条件、工程要求、成孔设备）
先按桩管长度定深度用.验算调整
•2）宽度：
•局部处理时，对非自重湿陷性黄土、素填土、杂填土等地基，超出基底宽度的0.25倍，并不应小于0.5m；对自重湿陷性黄土地基，超出基底宽度的0.75倍，并不应小于1m;
•整片处理时，超出建筑物外墙基础底面外边缘，每边不小于处理土层厚度的1/2,并不应小于2m。
•⑴技术准备工作
①了解工程地质条件，环境条件
②拟定施工技术措施：
•绘制施工平面图（桩孔位置编号、施工顺序、机械运行路线、临时设施及材料堆放位置）
③成孔挤密试验
•当场地内土质变化较大或含水量超过22％时，应进行施工前的成孔试验
④预浸水措施
•土体含水量低于14％，可采用人工预浸水湿润方法使其含水量接近最优含水量，需用水量可按下式计算：
•⑵施工顺序和桩孔填料
顺序：
先外排，后内排，内排间隔1－2孔进行
填料：
•①土料：
纯净黄土、一般粘性土
•②石灰：
不低于Ⅲ级，活性CaO+MgO不小于50％
•③灰土含水量尽量接近最优值
•（3）质量监控
•监控内容包括桩点位置、桩孔质量、挤密效果和填夯质量。
其中以挤密效果和填夯质量为重点。
（b）桩孔填夯质量检验
•数量不少于2％
•轻便触探检验法：
首先通过填夯试验求出触探锤击数N10与填料压实系数之间的关系曲线，然后按设计要求的值确定“检定锤击数N10′”。
施工检验时，以实际垂击数N10≥N10′为合格。
•小环刀深层取样检验法：
用洛阳铲在桩体中心铲孔，从基础底面起每隔1.0~1.5m用小环刀分层取出原状土样，测试其干容重和压实系数。
•夯击能量检验法：
类型
落锤重
kg
落距
cm
形状
锥底面积
cm2
贯入记录
量的符号
主要适用岩土
轻型
10
50
实心圆锥
12.6
贯入30cm
锤击数
N10
浅部的填土、砂土、粉土、粘性土
重型
63.5
76±2
实心圆锥
43
贯入10cm
锤击数
N63.5
砂土、中密以下碎石土、极软岩
超重型
120
100
实心圆锥
43
贯入10cm
锤击数
N120
密实和很密的碎石土、软岩
标准贯入
63.5
76±2
空心圆筒
9.6
贯入30cm锤击数
N
砂土、粉土、一般粘性土
挤扩支盘灌注桩有点像树根构造的仿生，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，其桩的实例见图
（1）能充分利用桩身上下各部位的硬土层，从而改变了普通等直径钻孔灌注桩（以下简称直孔桩）的受力机理。
变摩擦端承桩，这样的桩基础会使建筑结构稳定耐震，沉降变形更小。
一般说来，直孔桩的破坏形式为剪切刺入型，而挤扩多支盘桩则为渐进压缩型；
（2）多支盘桩是一种较好的桩型，与直孔桩相比，有显著的技术经济效益。
其单方混凝土承载力为相应的直孔桩的2倍以上；
（3）成桩工艺适用范围广，即适用于泥浆护壁成孔工艺、干作业成孔工艺、水泥注浆护壁成孔工艺和重锤捣扩成孔工艺等；
（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以提高单桩承载力（竖向抗压承载力、水平承载力、抗拔承载力）、桩身稳定性以及抗震性能
（5）具有显著的低公害性能，与打入式预制桩相比，施工低噪音、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
（6）产生显著的经济效益。
挤扩支盘桩单方承载力是普通灌注桩的2倍以上。
且由于单桩承载力大，在荷载相同的情况下，可比普通灌注桩缩短桩长、减小桩径或者减少桩数，乃至减小承台尺寸，因此能节省投资、缩短工期。
通常可以节约基础费用约20%，缩短工期25%左右。
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15%~20%。
挤扩支盘桩适合于非饱和粘性土、砂性较大的粘性土、粉土、砂土、卵砾石、风化岩等。
与普通钻孔灌注桩相比,挤扩支盘桩能显著提高桩基承载力,能节约建筑材料,减少工程量约50%,节约工程造价25%左右,且缩短了工期,具有良好的经济效益和社会效益。
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