挤扩支盘灌注桩的研究与工程应用

摘要：挤扩支盘灌注桩及其用于支盘挤扩成形的液压设备是八十年代末期由张俊生先生发明的。1990年在国内取得发明专利权以后又分别在美国、欧洲、日本、加拿大和泰国取得或申请了专利。
关键词：地基基础桩基础灌注桩
一、概述
挤扩支盘桩是在原有等截面钻孔灌注桩的基础上发展而来的，其专用液压挤扩设备与现有桩基机械配套使用，产生了桩体、承力盘和分支。根据地质情况在适宜土层中挤扩成型承力盘及分支、承力盘直径较大，如桩身直径600mm的桩体，其承力盘直径可达1500—1600mm，如表1所示。
桩径4006008001000
直径960160020002500
桩径与承力盘直径关系表1
挤扩支盘灌桩从1992年开始在建筑工程中使用。十年来已在北京、天津、河北、河南、安徽、山东、江苏、黑龙江、湖北、广东、海南、福建等十多个省市的上百项工程中采用。在提高桩基承截力、减少沉降、增加桩基安全性、降低工程造价和缩短工期等方面都取得了显著效果。国家科委1998年4月组织专家论证后，已将挤扩支盘灌注桩技术纳入“重点国家级火炬计划项目”，建议在全国推广应用。1998年11月科技部、税务总局、对外贸易经济合作部、质量技术监督局、环保总局等单位将挤扩支盘灌注桩及设备纳入“国家重点新产品”。在此之前，天津市建委、北京市科委、黑友江省建委、江苏省建委、河南省建委、广州市建委等都下达了文件或以会议纪要的形式推广这项新技术。
挤扩支盘灌注桩的出现，对于解决灌注桩的许多技术缺欠，提高和改进灌注桩的承载性状有着重大的影响和改进，是一项重要的新技术成果。
挤扩支盘灌注桩技术在理论研究方面也做了大量工作。1992年北方交通大学唐业清教授主持完成了《挤扩多分支承力盘砼灌注桩受力机型及承载力性状的实验研究》、《挤扩支盘桩支护结构的试验研究》并做了18组不同盘距、不同盘数支盘桩的数据测定，总结出不同盘距或盘数对承载力的影响和承载力的计算公式，对挤扩支盘桩技术做为承载桩及支护桩的应用提供了重要的理论基础。1994年在中国水利水电科学研究院主持下，对挤扩支盘带来的土质挤密效果进行了72组试验，得出了不同土层下挤密效果和成型规律。1995年在天津大学顾晓鲁教授的指导下，在天津沿海软土地区做了挤扩支盘工程桩的应力传递规律的试验研究，并对该桩型的应用效果进行了分析研究，进一步丰富了沿海软土情况下的设计计算方法。1999年4月，与北京勘察设计研究院合作进行了10组挤扩支盘桩的抗试验。
目前，挤扩支盘灌注桩已编制了详细的设计规程、施工规程以及施工质量检测和验收评定标准，并由天津市建委下发了新技术认定证书。建设部于1997年5月和7月分别在《建筑施工手册》和《地基基础施工手册》中编入了“挤扩多分支承力盘砼灌注桩”的章节，内容包括挤扩支盘灌注桩的特点、适用范围、工艺工法、承载力计算、质量要求、工程实例和效果评价等。
电力规划设计总院于1998年4月下旬，在郑州召开的“电子岩土工程技术领导小组1998年年会暨多分支承力盘桩基经验交流会”上，已明确提出在电力行业的工程建设中推广应用挤扩支盘灌注桩，并建议将现有的挤扩支盘灌注桩技术标准修订后，作为电力行业的标准来执行。
总之，挤扩支盘灌注桩经过多年实践证明技术是可靠的，经济效益十分显著。而且设计、施工、检验、验收都已制定了规程，并取得地方政府和在关单位的认可。进一步加速推广这项新技术的条件已基本具备，应用前景十分广阔。
二、桩的作用机理
挤扩支盘灌注桩作为一种新型桩基，其作用机理可概括为以下几点。
1、灌注桩的特点
灌注桩按其成桩过程对桩侧土体的影响程度，可分为非挤土灌注桩（普通灌注桩）、部分挤土灌注桩（挤扩支盘桩）和挤土灌注桩（沉管灌注桩）等三大类。主要有以下特点：