三岔双向挤扩灌注桩在水泥工厂工程中的应用

[摘 要]本文简要叙述了三岔双向挤扩灌注桩的技术原理，对三岔双向挤扩灌注桩在焦作某工程中的应用进行了总结，并与普通灌注桩施工方案进行了经济效益比较。分析了三岔双向挤扩灌注桩的优势以及在应用中需注意的问题。

[关键词]三岔双向挤扩灌注桩；承力盘；持力层

中图分类号：TU753.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）18-0359-01

1.关于三岔双向挤扩灌注桩

1.1 三岔双向挤扩灌注桩概念

三岔双向挤扩灌注桩是在预钻（冲）孔内，放入专用的三岔双缸双向液压挤扩装置，按承载力要求和地层土质条件在桩身适当部位，通过挤扩装置双向油缸的内外活塞杆作大小相等方向相反的竖向位移带动三对等长挤扩臂对土体进行水平向挤压，挤扩出互成120？夹角的3岔状或3n岔（n为同一水平面上的转位挤扩次数）状的上下对称的扩大形腔或多次挤扩形成近似双圆锥盘状的上下对称的扩大腔，成腔后提出三岔双缸双向液压挤扩装置，放入钢筋笼，灌注混凝土，制成由桩身、承力岔、承力盘和桩根共同承载的钢筋混凝土灌注桩。

1.2 三岔双向挤扩灌注桩技术原理

三岔双向挤扩灌注桩通过沿桩身不同部位设置的承力盘和承力岔，使等直径灌注桩成为变截面多支点的端承摩擦桩或摩擦端承桩，从而改变桩的受力机理，显著提高单桩承载力，增加桩基稳定性，减少桩基沉降，降低桩基工程造价。

1.3 三岔双向挤扩灌注桩桩基设计要点

（1）淤泥及淤泥质图层、松散状态的砂土层、可液化土层、湿陷性黄土层、大气影响深度以内的膨胀土层、遇水丧失承载力的强风化岩层不得作为抗压三岔双向挤扩灌注桩的承力盘和承力岔的持力土层。（2）可塑―硬塑状态的黏性土、稍密―密实状态的粉土和砂土、中密―密实状态的软砾石层和残积土层、全风化岩、强风化岩层宜作为抗压三岔双向挤扩灌注桩的承力盘和承力岔的持力土层。（3）三岔双向挤扩灌注桩的布桩，应根据建筑物上部结构类型及地基持力层的不同区别对待，可采用单桩和多桩基础。（4）承力盘底进入持力层的深度不宜小于0.5～1.0h（h为承力盘和承力岔的高度），承力岔底进入持力土层的深度不小于1.0h。（5）承压挤扩灌注桩的盘数量一般不宜多于4个，抗拔挤扩灌注桩的盘数量宜为1～2个。（6）承压挤扩灌注桩的承力盘和承力岔应设置在承载土层的上部，抗拔挤扩灌注桩的承力盘和承力岔应设置在承载土层的下部。

2.三岔双向挤扩灌注桩的工程设计实例

2.1 工程概况

拟建构筑物为某水泥有限公司5000t/d熟料水泥生产线――水泥配料站项目，由一座直径12m高25m筒库和三座直径8m高21m筒库组成。现已建成使用。

拟建场地位于太行山山前洪积斜地中上部。地基土为第四系全新统和中、晚更新世洪积而成的粘性土、粉土及二叠系上石盒子组泥岩及石英砂岩，上部为杂填土。地下水位埋深-12.5～-13.7m。地下水年变幅在1～3米。场地所在地区地震基本设防烈度为7度，设计地震第一组，设计基本加速度值为0.15g。场地土类型为中硬土，建筑场地类别为Ⅱ类。综合确定该场地为可进行建设的一般场地。地基基础设计等级为乙级。

场地土特性沿深度方向分述：①层 杂填土： 杂色，松散。主要为粉质粘土组成，含大量灰渣及碎砖瓦块。层厚2.6～4m。②层 粉质粘土：黄褐色，可塑，局部硬塑，刀切面稍光滑，干强度中等，韧性中等。层厚4～10.2米。③层 粉质粘土： 棕黄色，可塑～硬塑，局部坚硬，偶见铁锰质斑纹，含少量角砾和铁锰结核，刀切面光滑，干强度中等偏高，韧性中等。层厚6～9米。④层 粉质粘土： 棕黄色，硬塑～坚硬，含姜石、角砾约2%，局部富积，粒径一般为0.5～3.0cm，最大6cm，含铁锰结核约5%，刀切面光滑，干强度高，韧性高。层厚10～12米。⑤层 风化层： 母岩成分为泥岩或粉砂岩，灰黄色或灰色，全风化～强风化，呈块状、土状或碎屑状，平均厚度2.97m。⑥层 泥岩： 灰黄、灰白、棕褐、灰褐色，泥岩、粉砂泥岩结构，呈块状构造，夹泥质砂岩、页岩薄层。为极软岩。岩体基本质量等级为Ⅴ类。该层未揭穿。

2.2 三岔双向挤扩灌注桩设计

分析该工程场地地层情况，基础埋深-2.5米，基底落于②层粉质粘土中，②层粉质粘土的地基承载力特征值fak=150kPa，由于上部结构荷载较大，②层土的地基承载力不能满足上部结构荷载的要求，所以不能采用天然地基方案。④层粉质粘土为硬塑～坚硬状态的黏性土，且层厚10～12米，桩端极限端阻力为1500 kPa，是良好的承力盘持力层。初步拟订挤扩灌注桩和钻孔灌注桩两种桩基方案并进行比较。

2.2.1 单桩承载力估算：

2.2.1.1 挤扩灌注桩

按中华人民共和国行业标准《三岔双向挤扩灌注桩设计规程》（JGJ 171-2009）的计算公式，根据土的物理指标和承载力参数之间的经验关系，估算挤扩灌注桩的单桩竖向极限承载力标准值时，按下式计算：

Quk=μ∑qsikli+η∑qBikAPd+qpkAP

ZH1：桩径700mm，盘径1400mm，桩长26m，桩身混凝土强度C35.从上而下设一支两盘，桩端位于④层粉质粘土层。如图所示。

Quk=3.14x0.7x（10.2x55+6x68+9.8x90-2x0.675x90）+2x1.0x1500x1.036+1500x0.385=7487kN

ZH2：桩径700mm，盘径1400mm，桩长21m，桩身混凝土强度C35.从上而下设两盘，桩端位于④层粉质粘土层。如图所示。

Quk=3.14x0.7x（10.2x55+6x68+4.8x90-2x0.675x90）+2x1.0x1500x1.036+1500x0.385=6498kN

2.2.1.2 钻孔灌注桩

按中华人民共和国行业标准《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）的计算公式，根据土的物理指标和承载力参数之间的经验关系，估算钻孔灌注桩的单桩竖向极限承载力标准值时，按下式计算：

Quk=μ∑qsikli+qpkAP

ZH1：桩径800mm，桩长35m，桩身混凝土强度C35。桩端位于④层粉质粘土层。

Quk=3.14x0.8x（10.2x55+6x68+18.8x90）+1500x0.5024

=7438kN

ZH2：桩径800mm，桩长30m，桩身混凝土强度C35。桩端位于④层粉质粘土层。

Quk=3.14x0.8x（10.2x55+6x68+13.8x90） +1500x0.5024

=6307kN

3.结语

挤扩灌注桩受力机理明确，竖向承载力，受荷沉降变形小，经济效益明显。工艺设计科学、合理，是一种独具特色的新桩型。

本次在水泥工厂构筑物的基础工程中使用，取得了良好的设计效果和经济效益。

但是，与常规钻孔灌注桩施工相比，挤扩桩施工人员的素质、施工设备和施工工艺水平还不够成熟，施工质量控制难度较大。建议在大规模桩基施工前，一定要先做试桩和静载试验，以指导后续的桩基施工，并在施工过程中，加强设计人员、监理和施工的配合，及时发现问题，解决问题，以保证工程质量。

参考文献

[1] 《三岔双向挤扩灌注桩设计规程》（JGJ171-2009）。中国建筑工业出版社，2009.

[2] 《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）。中国建筑工业出版社，2008.

[3] 沈保汉：DX挤扩灌注桩的荷载传递特点[J]；工业建筑；2008年05期.