擠擴(kuò)支盤樁是一種新型結(jié)構(gòu)的鋼筋混凝土灌注樁，其受力機(jī)理明確，它采用支盤擠擴(kuò)機(jī)械，根據(jù)地質(zhì)情況在硬土層中通過液壓擠擴(kuò)，對各分支和承力盤周圍土體施以三維靜壓，擠擴(kuò)支盤樁空腔，經(jīng)擠密的周圍土體與空腔內(nèi)灌注的砼樁身、支盤緊密地結(jié)合為一體，發(fā)揮了樁土共同承力作用形成擠擴(kuò)支盤樁。該技術(shù)能充分利用地基承載土層，在有效地減小樁徑和樁長的同時(shí)大幅度提高樁的承載力，并減少樁體沉降量。
1、簡介
擠擴(kuò)支盤樁技術(shù)被國家五部局批準(zhǔn)為“國家重點(diǎn)新產(chǎn)品”；被國家科學(xué)技術(shù)部評定為“重點(diǎn)國家級火炬項(xiàng)目”；是國家火炬計(jì)劃重點(diǎn)推廣項(xiàng)目；北京市科委列為“北京市重大科技成果推廣計(jì)劃”；寧波市節(jié)能減排重點(diǎn)項(xiàng)目。在工業(yè)與民用建筑工程中得到了大量的應(yīng)用，樁長自7米多至50多米，樁徑約430mm～850mm。
近些年來，隨著支盤樁的發(fā)展，支盤樁應(yīng)用樁徑逐漸增大，對盤徑的要求也逐漸增大。特別針對橋樁樁徑約1000mm～3000mm的特點(diǎn)，原有的擠擴(kuò)支盤設(shè)備不能適應(yīng)于大直徑樁（直徑大于1000mm）的需求，為在橋梁工程中采用支盤樁，需要開發(fā)出擠擴(kuò)支盤直徑能達(dá)到2500mm以上的擠擴(kuò)支盤機(jī)。
對小型支盤機(jī)進(jìn)行技術(shù)升級，解決眾多技術(shù)難題，研發(fā)成功盤徑3米的大型支盤施工設(shè)備及配套工藝，設(shè)備最大工作壓力為35mpa，為國際工程機(jī)械深孔作業(yè)最大液壓動(dòng)力，也是國內(nèi)外最大擠擴(kuò)支盤設(shè)備，為支盤樁在橋梁工程的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；
為充分發(fā)揮支盤樁優(yōu)勢，研發(fā)出大直徑變徑擠擴(kuò)支盤樁。變徑支盤樁，是指支盤樁主樁直徑是變化的，通常是主樁上部直徑大，主樁下部直徑小，在成孔過程中，首先用大鉆頭施工上段主樁，然后更換小鉆頭施工下段主樁。樁上部直徑大滿足樁水平承載力要求，樁下部直徑小，盤環(huán)面積大，樁承載力相對普通支盤樁更大，同時(shí)節(jié)省砼用量。
通過多個(gè)工程應(yīng)用對大直徑擠擴(kuò)支盤灌注樁施工新技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)性的完善和總結(jié)。從工程實(shí)例的使用效果來看，該工法具有很強(qiáng)的先進(jìn)性，具有顯著的節(jié)能減排效果，值得推廣和借鑒。
2、工法特點(diǎn)
2.1 能充分利用樁身上下各部位的硬土層，從而改變了普通等直徑鉆孔灌注樁的受力機(jī)理。增加了土的端承力，提高了抗壓、抗拔的能力，其單方混凝土承載力為相應(yīng)的直孔樁的1.5～3倍,有顯著的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。由于其特殊的擠壓成盤工藝，使樁具有支盤的承載結(jié)構(gòu)同時(shí)又?jǐn)D壓密實(shí)了盤周土體，將樁土剛度共同提高，從而大大減小了基礎(chǔ)的工間和工后沉降。
2.2大直徑擠擴(kuò)支盤樁，盤徑達(dá)到3m，豎向承載力大幅度提高，可解決不斷增加的橋梁荷載和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)安全間相互的矛盾，提高了安全儲(chǔ)備。
2.3變徑支盤樁，樁上部直徑大滿足樁水平承載力要求，樁下部直徑小，盤環(huán)面積大，樁承載力相對普通支盤樁更大，同時(shí)節(jié)省砼用量。
2.4支盤樁承載能力發(fā)揮受施工影響較小，對地質(zhì)變化采用可調(diào)控手段，避免了灌注樁諸多問題。
3、適用范圍
該工法適用多種土層中成盤，一般為軟可塑～堅(jiān)硬狀態(tài)的粘性土、稍密～密實(shí)的粉土、砂土和碎石土、極軟巖和節(jié)理很發(fā)育的軟巖，不受地下水位高低限制，可根據(jù)承載力的需要，充分利用硬土層，采用增設(shè)分支和承力盤數(shù)量高以提高單樁承載力（豎向抗壓承載力、水平承載力、抗拔承載力）、樁身穩(wěn)定性以及抗震性能；成樁工藝適用范圍廣，可適用于泥漿護(hù)壁成孔工藝、干作業(yè)成孔工藝、水泥注漿護(hù)壁成孔工藝和重錘搗擴(kuò)成孔工藝等。
4、工藝原理
擠擴(kuò)支盤樁是在已鉆孔內(nèi)放入專用擠擴(kuò)支盤機(jī)設(shè)備，按承載力要求和地層土質(zhì)條件，在設(shè)計(jì)要求部位對土體進(jìn)行側(cè)向擠壓，擠擴(kuò)成支或盤狀孔腔，提離擠擴(kuò)支盤機(jī)，放入鋼筋籠，灌注樁身混凝土，形成的帶有支盤結(jié)構(gòu)的基樁同周圍部分被擠密的土體共同作用的混凝土灌注樁。
支盤的成形首先要鉆孔，在實(shí)施鉆孔之后，即可進(jìn)行支盤的擠擴(kuò)成形：
4.1 盤成形配套設(shè)備
支盤成形設(shè)備是現(xiàn)有的較為通用的擠擴(kuò)支盤機(jī)，該設(shè)備主要由五個(gè)部分組成，即起重設(shè)備、液壓站(包括液壓膠管)、接長桿、支盤成形機(jī)主機(jī)和固定裝置。各個(gè)部分的作用如下：
(1)支盤成形機(jī)主機(jī)(簡稱主機(jī)) 主機(jī)是實(shí)現(xiàn)支、盤成形的主要部件，主要有機(jī)架1、工臂工作機(jī)構(gòu) (四連桿機(jī)構(gòu))2和液壓驅(qū)動(dòng)缸3等，圖中b為其工作原理圖。當(dāng)活塞桿推出時(shí)，位于機(jī)身內(nèi)的工臂向外支出，擠壓孔壁實(shí)現(xiàn)支盤成形。擠擴(kuò)完成后，工臂隨活塞桿回縮恢復(fù)到機(jī)身內(nèi)的原始位置。
(2)接長桿 是一個(gè)連接部件，上端與起重設(shè)備的吊鉤連接，下端與主機(jī)連接。主機(jī)的出入孔、在孔內(nèi)的上下移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)以及定位都要通過接長桿來完成。
(3)液壓站 是提供設(shè)備工作動(dòng)力并完成對設(shè)備工作狀態(tài)實(shí)施控制的部件。包括為主機(jī)液壓缸提供液壓動(dòng)力，控制二臂的伸出與回縮，同時(shí)還可在擠擴(kuò)過程中實(shí)時(shí)檢測擠擴(kuò)狀況，為操作者提供擠擴(kuò)過程中的動(dòng)態(tài)信息等。
(4)起重設(shè)備 主要用于支盤成形設(shè)備主機(jī)的出入孔起重，對主機(jī)在鉆孔中的位置實(shí)施控制和調(diào)整。還兼有施工場地設(shè)備組裝拆卸的作用。目前的施工作業(yè)中，起重設(shè)備多選用汽車式起重機(jī)或履帶式起重機(jī)。
(5)孔口定位裝置 現(xiàn)場上常稱固定裝置，也叫轉(zhuǎn)位器，用于通過接長桿使主機(jī)繞其中心線旋轉(zhuǎn)并定位，從而確定主機(jī)的工作位置和擠擴(kuò)方向，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確施工。但目前由于該裝置在孔口的定位難度較大，故實(shí)際施工中還沒有有效地利用其轉(zhuǎn)位功能。
近些年來，隨著支盤樁的發(fā)展，工程中支盤樁的樁徑逐漸增大，對盤徑的要求也逐漸增大。特別針對橋樁樁徑約1000mm～3000mm的特點(diǎn)，研發(fā)成功大型擠擴(kuò)支盤機(jī)設(shè)備，設(shè)備可擠擴(kuò)成形3m大盤，具有很高的工程應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)意義。
大型支盤成形設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)列表如表所示：
該設(shè)備自主創(chuàng)新缸內(nèi)增壓技術(shù)，可擠擴(kuò)深層地質(zhì)、密實(shí)砂土、卵礫石土、強(qiáng)風(fēng)化巖石土質(zhì)，改變原有技術(shù)只適合軟土地質(zhì)條件工作；大動(dòng)力缸采用國際先進(jìn)液壓密封系統(tǒng)，設(shè)計(jì)結(jié)合支盤樁工況改進(jìn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)和創(chuàng)造了國際工程機(jī)械最為惡劣工作條件下液壓元件的保障，使設(shè)備液壓元件壽命提高一倍。完成了超寬弓臂設(shè)計(jì)同時(shí)優(yōu)化結(jié)構(gòu)；全機(jī)身防刮土設(shè)計(jì)。有利于盤腔的成形質(zhì)量、提高成盤檢測合格率、孔內(nèi)設(shè)備旋轉(zhuǎn)和減少沉渣，以提高成樁效率。
(1)盤腔清孔工藝
大盤徑的支盤腔，盤腔體積增大，鉆孔泥漿正（反）循環(huán)不能將盤腔中的大泥塊攜帶出盤腔，將影響盤腔質(zhì)量，進(jìn)而影響支盤樁承載力。設(shè)計(jì)出專用的盤腔清理裝置，既是為了解決盤腔泥塊存留的問題，使盤腔質(zhì)量達(dá)標(biāo)。 在擠擴(kuò)支盤施工結(jié)束后，將專用的盤腔清理裝置，下方到孔內(nèi)直至盤位標(biāo)高，在孔口動(dòng)力的驅(qū)動(dòng)下，裝置旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)盤腔中泥漿，泥漿攜帶泥塊清理盤腔。
(2) 盤腔清理裝置
其中，盤腔清理裝置現(xiàn)在分為三種型號，分別是1000mm、1200mm、1500mm三種型號。
4.2支盤成形過程
(1)鉆孔結(jié)束后，支盤成形設(shè)備組裝并到位，由起重設(shè)備將支盤成形機(jī)主機(jī)及接長桿起吊入孔，對中下放，至接長桿上端接近孔口時(shí)，再用固定裝置將入孔部分固定好，抽拉出第二根接長桿，一邊下放一邊把液壓膠管固定于接長桿上，依次重復(fù)操作，直到主機(jī)位于設(shè)計(jì)的某一支、盤位深度時(shí)為止。
(2)主機(jī)到位后，開動(dòng)液壓站，使液壓缸作伸縮運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)工臂工作機(jī)構(gòu)向外運(yùn)動(dòng)，擠壓鉆孔內(nèi)壁；將主機(jī)繞吊掛中心線旋轉(zhuǎn)規(guī)定的角度，控制液壓缸作第二次伸縮運(yùn)動(dòng)，對鉆孔內(nèi)壁進(jìn)行第二次擠壓。重復(fù)上述動(dòng)作若干次(約8～9次)，即可擠擴(kuò)出一個(gè)上下呈錐體狀的盤形空間。
(3)改變深度位置，可以在同一鉆孔中擠擴(kuò)出若干個(gè)盤形空間 (整體支盤)、十字異形空間(十字分支)或一字異形空間(一字分支)，形狀如圖4.2.1b所示。
(4)擠擴(kuò)可由上向下進(jìn)行，也可由下向上進(jìn)行，但為了保證擠擴(kuò)出底盤，一般要選擇由下向上的順序，在下一個(gè)位置擠擴(kuò)完畢后，起重設(shè)備將主機(jī)起吊到上一個(gè)支、盤位置，依次實(shí)現(xiàn)所有支、盤的擠擴(kuò)施工。