第五節(jié)變截面及異形灌注樁1鉆孔擴(kuò)底樁概述鉆孔擴(kuò)底樁是在用各種回轉(zhuǎn)鉆機(jī)正常成孔后，用專門的擴(kuò)底鉆頭將其底部擴(kuò)大，然后下設(shè)鋼筋籠、澆筑混凝土所形成的灌注樁。鉆孔擴(kuò)底樁的上部呈圓柱形，底部呈圓臺(tái)形。在樁基設(shè)計(jì)中，為了增加單樁的樁端承載力，采用擴(kuò)底樁是一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。鉆孔擴(kuò)底灌注樁的擴(kuò)底方法可分為正循環(huán)鉆擴(kuò)底法、反循環(huán)鉆孔擴(kuò)底法和螺旋鉆孔擴(kuò)底法三種。反循環(huán)鉆孔擴(kuò)底法適用于可塑至硬塑狀態(tài)的粘性土、粉土、中密至密實(shí)砂土和碎石土層；螺旋鉆孔擴(kuò)底法適用于地下水位以上的一般粘性土、紅粘土、粉土、濕陷性黃土和密實(shí)的砂土層。正循環(huán)鉆孔時(shí)的泥漿上返流速較小，故只適合在細(xì)顆粒地層中擴(kuò)孔，且擴(kuò)孔直徑較小。裝有硬質(zhì)合金滾刀的擴(kuò)孔鉆頭也可在基巖中擴(kuò)孔（見圖8-5-4）。擴(kuò)底直徑為樁徑的1.5?3.0倍，最大擴(kuò)底直徑為4m。樁底擴(kuò)大頭的邊坡線與垂直線間的夾角一般不大于14°,即邊坡坡度不小于4：1。鉆孔擴(kuò)底樁施工具有以下特點(diǎn)：①只有在穩(wěn)定地層才能進(jìn)行擴(kuò)底；②可以進(jìn)行單節(jié)擴(kuò)底和多節(jié)擴(kuò)底；③必須使用專門的擴(kuò)底鉆頭；④一般鉆孔深度較淺。設(shè)備和機(jī)具鉆機(jī)擴(kuò)底方法依賴于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法，故其使用的鉆機(jī)與前述回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)所用的鉆機(jī)相同。當(dāng)采用液壓擴(kuò)孔鉆頭時(shí)，需要增加配套的液壓系統(tǒng)。擴(kuò)底鉆頭目前國(guó)內(nèi)外擴(kuò)底鉆頭的類型較多；按擴(kuò)底刀具的驅(qū)動(dòng)力不同，可分為自重式、油壓下開式、滑降式、推出式式、水壓式三大類；按擴(kuò)底刀具的開閉方式不同，有上開式、等類型（見圖8-5-1）。下開式、滑降式、推出式(c)(a)(b)開閉(d)圖(c)(a)(b)開閉(d)圖8-5-1擴(kuò)底鉆頭開閉方式示意圖（a）上開式；（b）下開式；（c）滑降式；（d）推出式（1）自重式擴(kuò)底鉆頭自重式擴(kuò)底鉆頭由導(dǎo)向套、導(dǎo)向軸、上盤、下盤、限位盤、翼片、連桿、銷軸等部83

件組成；導(dǎo)向套與鉆桿相連，連桿和擴(kuò)孔翼片分別與導(dǎo)向套和導(dǎo)向軸鉸接；導(dǎo)向軸可在導(dǎo)向套內(nèi)上下滑動(dòng)，從而帶動(dòng)擴(kuò)孔翼片橫向伸縮（見圖8-5-2）。擴(kuò)孔鉆頭下降時(shí)，導(dǎo)向軸和下盤在自重作用下下移，翼片收攏；下盤接觸孔底后，鉆桿在重力作用下向下推壓導(dǎo)向套，從而迫使翼片張開。邊張開翼片邊旋轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔。提升鉆具時(shí)，在下盤自重作用下翼片又可自動(dòng)收回。這類擴(kuò)孔鉆頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，但只能用于孔底擴(kuò)孔，不能進(jìn)行多節(jié)擴(kuò)孔，且遇阻、遇圖8-5-2自重式擴(kuò)孔鉆頭圖8-5-3圖8-5-2自重式擴(kuò)孔鉆頭圖8-5-3油壓式擴(kuò)孔鉆頭（2）油壓式擴(kuò)底鉆頭油壓式擴(kuò)底鉆頭由中心管、雙向油缸、翼板、連桿等部件組成。它靠油壓千斤頂活塞桿的伸縮帶動(dòng)擴(kuò)孔刀具張開或收攏。這類擴(kuò)孔鉆頭的精度高，可施工多節(jié)擴(kuò)底樁；但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難，成本較高（見圖8-5-3）。（3）水壓式擴(kuò)底鉆頭水壓式擴(kuò)底鉆頭的結(jié)構(gòu)與油壓式擴(kuò)底鉆頭相似，它是靠鉆孔沖洗液的壓力推動(dòng)活塞下移來實(shí)現(xiàn)擴(kuò)孔刀具的張開；擴(kuò)孔完畢后靠彈簧的拉力收攏擴(kuò)刀。圖8-5-4基巖擴(kuò)底滾刀鉆頭1.3擴(kuò)底施工要點(diǎn)圖8-5-4基巖擴(kuò)底滾刀鉆頭1.3.1正、反循環(huán)鉆孔樁擴(kuò)底（1）擴(kuò)底鉆頭的最大擴(kuò)孔直徑應(yīng)與設(shè)計(jì)擴(kuò)底直徑一致。當(dāng)采用自重式擴(kuò)底鉆頭時(shí)，翼片張開后的高度和坡度還必須與設(shè)計(jì)擴(kuò)底形狀一致。（2）下擴(kuò)底鉆頭之前應(yīng)檢查擴(kuò)底鉆頭翼板的張開和收攏是否靈活。（3）擴(kuò)底鉆頭下到孔底后，應(yīng)先保持空轉(zhuǎn)不進(jìn)尺，然后逐漸張開擴(kuò)刀切土擴(kuò)底。（4）擴(kuò)底速度不宜過快，并注意控制鉆機(jī)扭矩在鉆頭強(qiáng)度允許的范圍內(nèi)。（5）擴(kuò)底時(shí)應(yīng)保持泥漿循環(huán)，并適當(dāng)調(diào)高泥漿的密度和粘度，泥漿流量應(yīng)與排渣量相適應(yīng)，正循環(huán)排渣流量不宜小于120m3/h；擴(kuò)底轉(zhuǎn)速一般為10r/min?20r/min。（6）擴(kuò)底完畢后，應(yīng)繼續(xù)空轉(zhuǎn)和循環(huán)泥漿一段時(shí)間，以清除孔底沉渣。（7）粘土、粉土、碎石層擴(kuò)孔可采用一般刮刀擴(kuò)孔鉆頭，卵石和巖石地層應(yīng)采用84

滾刀擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔。1.3.2螺旋鉆孔樁擴(kuò)底（1）螺旋鉆孔擴(kuò)底樁由樁身、擴(kuò)大頭和樁根組成，如圖8-5-5所示。由于螺旋鉆孔是干作業(yè)，擴(kuò)孔時(shí)的鉆渣不能及時(shí)排出，故必須在鉆孔底部留出一段暫存擴(kuò)孔鉆渣的空間，不能將擴(kuò)大頭置于樁的最底端。（2）用螺旋鉆具鉆完樁孔后，提出螺旋鉆具，將擴(kuò)底工具下至設(shè)計(jì)深度的持力層中進(jìn)行擴(kuò)底，形成擴(kuò)大頭空腔，擴(kuò)底時(shí)切下的渣土集中到下部的樁根空腔內(nèi)。（3）再把帶有取土裝置的螺旋鉆具下到樁根部位旋轉(zhuǎn)，將集中在此處的渣土取出，清底后再鉆深100mm，樁根應(yīng)不留虛土。（4）擴(kuò)底應(yīng)分次進(jìn)行，每次剝土量應(yīng)根據(jù)樁根空腔體積確定，滿腔后將擴(kuò)底工具提出，再下螺旋鉆具取土。（5）擴(kuò)底位置和形狀，應(yīng)在鉆機(jī)設(shè)專門標(biāo)志線進(jìn)行檢查。（6）遇漂石應(yīng)暫停擴(kuò)底，待用其他方法取出漂石后圖8-5-5螺旋鉆孔擴(kuò)底樁構(gòu)造圖8-5-5螺旋鉆孔擴(kuò)底樁構(gòu)造2鉆孔擠擴(kuò)樁基本原理鉆孔擠擴(kuò)樁也稱多分支承力盤灌注樁，簡(jiǎn)稱DX樁。它是在普通鉆孔灌注樁基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型變截面樁。鉆孔擠擴(kuò)樁是在鉆（沖）孔完成后，向孔內(nèi)下入專用的擠壓擴(kuò)孔裝置，通過地面液壓站控制該裝置擴(kuò)張和收縮，在孔壁的不同深度和部位擠壓出多個(gè)三角形岔腔和（或）環(huán)狀溝槽，然后放入鋼筋籠、灌注混凝土形成的一種在樁身上帶有多個(gè)分支和多個(gè)承力盤的“狼牙棒”形灌注樁。這種樁由樁身、分支、承力盤組成，并共同承載（見圖8-5-6）。擠擴(kuò)樁的特點(diǎn)（1）單樁承載力高。擠擴(kuò)樁的單樁承載力由樁身承載力和多個(gè)分支、承力盤承載力組成，與圓柱形灌注樁相比，承載面積和與基土的作用范圍增大很多；其每1m3混凝土的平均圖8-5-6擠擴(kuò)樁示意圖1一樁身；2—分支；3一承力盤;4一被擠密的土承載力大于圖8-5-6擠擴(kuò)樁示意圖1一樁身；2—分支；3一承力盤;4一被擠密的土85的抗水平推切和抗拔能力。(2)節(jié)省材料。在同等承載力情況下，樁長(zhǎng)僅為普通灌注樁的1/2?1/3,可節(jié)省30%左右的材料。(3)在成型分支和承力盤時(shí)，施工機(jī)具對(duì)樁周土體有壓密作用，改善了基土的性質(zhì)，提高了地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，增大了摩阻力和端承力，使地基成為復(fù)合地基，能更好地發(fā)揮樁土共同承載的作用。(4)在擠擴(kuò)施工的過程中，可進(jìn)一步了解地層的厚薄、軟硬情況；從而可正確選擇持力層位置和調(diào)整擠擴(kuò)設(shè)計(jì)，保證單樁承載力充分滿足設(shè)計(jì)要求。(5)可對(duì)直孔部分的成孔質(zhì)量(孔徑、孔深及垂直度的偏差等)進(jìn)行第二次定性檢測(cè)。(6)施工速度快，成本低；可縮短工期30%,節(jié)省資金20%?30%。(7)適應(yīng)性強(qiáng)?？稍诙喾N土層中成樁，不受地下水位的限制，承載力適用范圍大。(8)施工機(jī)械化程度高，無振動(dòng)，無噪音，操作維修方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低。適用范圍擠擴(kuò)樁主要適用于第四紀(jì)土層較厚，以粘性土為主的土層，也可在粉土、砂土、黃土、殘積土層中應(yīng)用；但要求土層有一定的承載力，容易擠壓成形，因此不適合于淤泥質(zhì)土、較密實(shí)的中粗砂層、卵礫石層及液化砂土層。泥漿護(hù)壁、干作業(yè)及重錘搗擴(kuò)成孔灌注樁均可利用擠擴(kuò)工藝提高其承載力。當(dāng)樁身為長(zhǎng)螺旋鉆成孔樁時(shí)，適用樁徑為300mm?600mm,樁長(zhǎng)最大可達(dá)31.5m；當(dāng)樁身為泥漿護(hù)壁成孔樁時(shí)，適用樁徑為400mm?800mm,樁長(zhǎng)最大可達(dá)43m。擠擴(kuò)直徑與樁身直徑之比為1.8?2.6。下列情況不能采用擠擴(kuò)樁：①有深厚的淤泥及淤泥質(zhì)粘土層，在樁長(zhǎng)范圍內(nèi)無適合擠擴(kuò)的土層；②基巖埋深較淺，地表下的軟土層較薄，或兩者之間雖有硬土層，但其厚度過?。虎塾捎谟谐袎核鵁o法成直孔時(shí)。構(gòu)造與布置擠擴(kuò)灌注樁的造型、尺寸、分支與承力盤的數(shù)量根據(jù)上部建筑物的荷載、結(jié)構(gòu)形式、地質(zhì)情況及所使用的擠擴(kuò)器具而定經(jīng)，地質(zhì)報(bào)告中的土質(zhì)分層必須準(zhǔn)確。通常一個(gè)擠擴(kuò)過程可沿樁徑方向擠擴(kuò)出2?4個(gè)對(duì)稱的岔腔，腔內(nèi)灌注混凝土后即成為樁身的分支。每層分支的數(shù)量有2個(gè)、2n個(gè)、3個(gè)、3n個(gè)等形式。承力盤由多個(gè)不同方向的分支連接而成，擠擴(kuò)工具和方法相同；當(dāng)采用三臂擠擴(kuò)裝置施工時(shí)，需經(jīng)過7個(gè)擠擴(kuò)過程，擠壓出21個(gè)岔腔連通成環(huán)狀腔體，灌注混凝土后即形成樁徑局部擴(kuò)大的承力盤。按分支和承力盤的布置不同，擠擴(kuò)樁有多節(jié)分支、多節(jié)承力盤和分支與承力盤組合等類型。不同樁徑的分支、承力盤間距可按表8-5-1采用。承力盤之間及承力盤與分支之間的間距不宜小于2D,分支之間的間距不宜小于1.5D(D為承力盤與分岔的直徑)，一般為2m左右，上下節(jié)分支的方向應(yīng)錯(cuò)開。擠擴(kuò)灌注樁的最小中心距一般取(1.5?2.3)D或D+1m。擠擴(kuò)灌注樁采用C20或C25混凝土，鋼筋籠長(zhǎng)度不小于樁長(zhǎng)的1/2,配筋率為0.4%?0.6%,主筋用①12?①16,箍筋用①8?①10,間距100?200mm，另設(shè)加強(qiáng)箍筋。86表8-5-1 不同樁徑的分支與承力盤間距項(xiàng)次樁徑d(mm)分支與承力盤的間距（中距）1①4263d?6d2①6004d?5d3①8003d?4d注：當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較好時(shí)，間距也可適當(dāng)減小。分支與承力盤的設(shè)置原則（1）承力盤應(yīng)設(shè)置在可塑?硬塑狀態(tài)的粘性土、或中密?密實(shí)狀態(tài)的粉土中，底承力盤也可設(shè)置在中密?密實(shí)狀態(tài)的卵礫石層、強(qiáng)風(fēng)化巖或殘積土層的上層面上。設(shè)置承力盤的硬土層厚度宜大于3d（d為樁身直徑），且各承力盤下2d深度范圍內(nèi)不應(yīng)有軟弱下臥層。（2）分支的作用：①作為豎向承載力的補(bǔ)充；②增加樁的整體剛度；③在樁身上部的較硬土層中設(shè)置分岔以增加對(duì)水平荷載的抗力；④當(dāng)某些地層設(shè)承力盤可能引起塌孔時(shí)可改設(shè)分支，因擠擴(kuò)次數(shù)減少且各岔腔互不連通。設(shè)置分支時(shí)的地層選擇原則基本上與承力盤相同，但設(shè)置分支的硬土層厚度宜大于2d,且各分支以下1d深度范圍內(nèi)不得有軟弱下臥層。擠擴(kuò)裝置擠擴(kuò)樁的直孔施工設(shè)備與鉆孔灌注樁相同，根據(jù)工程情況采用潛水鉆機(jī)、正循環(huán)鉆機(jī)、反循環(huán)鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、螺旋鉆機(jī)、旋挖鉆機(jī)均可。擠擴(kuò)裝置是擠擴(kuò)樁的專用施工設(shè)備，下面以DX型擠擴(kuò)裝置為例介紹其結(jié)構(gòu)和性能。DX型擠擴(kuò)裝置的組成和技術(shù)性能DX型擠擴(kuò)裝置由機(jī)頭、聯(lián)接器、電腦液壓控制系統(tǒng)及車載系統(tǒng)等組成，如健-5-7所示。機(jī)頭由雙單向液壓油缸裝置、三岔擠擴(kuò)弓壓臂、液壓定位裝置、液壓旋轉(zhuǎn)裝置、壓力傳感器、角度傳感器、位移傳感器等組成。如圖8-5-8所示。聯(lián)接器包括油管、鋼絲繩和自動(dòng)解力裝置，起到柔性連接的作用。DX型擠擴(kuò)裝置主要技術(shù)性能見表8-5-2。DX型擠擴(kuò)裝置特性①在擠擴(kuò)過程中，雙向液壓油缸相對(duì)位移，3個(gè)弓壓臂在呈傘形張開時(shí)，其外端點(diǎn)只作水平運(yùn)動(dòng)而無上下運(yùn)動(dòng)，可保證孔壁被擠壓處上下受力一致，壓坑不會(huì)垮塌或掉土；在孔底擠擴(kuò)時(shí)，可切換閥門，使雙向油缸變?yōu)閱蜗蛴透?，將孔底虛土壓?shí)。②在擠擴(kuò)過程中，三岔式弓壓臂的上下表面形狀使三個(gè)壓坑表面成“屋脊”狀而不塌孔，并保證弓壓臂擠擴(kuò)后能順利回位。③當(dāng)樁身較長(zhǎng)時(shí)，擠擴(kuò)裝置與吊車之間采用鋼絲繩柔性連接；當(dāng)樁較短時(shí)可采用半剛性連接。④液壓定位裝置可保證擠擴(kuò)裝置在對(duì)中狀態(tài)下工作。⑤液壓定位、旋轉(zhuǎn)裝置可連續(xù)重復(fù)實(shí)施擠擴(kuò)f回位f旋轉(zhuǎn)f定位f擠擴(kuò)f回位動(dòng)作，自動(dòng)完成3n岔腔或環(huán)狀空腔成型。87

⑥壓力、角度和位移傳感器能準(zhǔn)確反映擠擴(kuò)裝置作用在地層上的壓力、擠擴(kuò)角度、擠擴(kuò)深度、旋轉(zhuǎn)角度和樁孔深度，從而能夠全面了解工作情況和擠擴(kuò)效果，便于控制施工質(zhì)量。⑦電腦自控液壓系統(tǒng)可對(duì)擠擴(kuò)裝置進(jìn)行全自動(dòng)控制并自動(dòng)記錄擠擴(kuò)過程的參數(shù)值。⑧擠擴(kuò)裝置的三個(gè)弓壓臂為等角度布置，工作時(shí)三個(gè)方向同時(shí)受力，受力均勻，工作穩(wěn)定。圖8-5-7DX型擠擴(kuò)裝置車載系統(tǒng)1-擠擴(kuò)裝置圖8-5-7DX型擠擴(kuò)裝置車載系統(tǒng)1-擠擴(kuò)裝置2-控制系統(tǒng)3-泵站4-履帶式起重機(jī)5-油管6-鋼絲繩1-三岔擠括弓壓臂2-雙單向液壓油泵3-旋轉(zhuǎn)裝置4-定位裝置5-油管6-鋼絲繩7-液壓傳感器表8-5-2 DX型擠擴(kuò)裝置主要技術(shù)性能設(shè)備型號(hào)參數(shù) —...98-400型98-600型適應(yīng)擠擴(kuò)的直孔直徑(mm)400?600600?800弓壓臂收回最小尺寸(mm)380580弓壓臂伸出最大尺寸(mm)10801550弓壓臂寬度(mm)130?160200?240擠擴(kuò)最大尺寸時(shí)兩壁夾角(°)7070液壓系統(tǒng)額定工作壓力(MPa)2525油缸推力(kN)12562266油泵流量(L/min)36.763電機(jī)功率(kW)18.53788擠擴(kuò)樁施工方法施工程序擠擴(kuò)樁的直孔成孔、清孔、鋼筋籠制作安裝及混凝土澆筑方法與一般灌注樁相同，分支和承力盤的擠擴(kuò)施工程序如下：(1)采用泥漿護(hù)壁或干作業(yè)鉆成直孔，成孔后進(jìn)行第一次孔底沉渣清理；(2)用吊車將擠擴(kuò)裝置放入孔中；(3)按設(shè)計(jì)位置，自上而下依次擠擴(kuò)形成分岔及環(huán)狀承力盤腔體；(4)移走擠擴(kuò)裝置；(5)檢查鉆孔孔形、分岔與盤腔體的位置與尺寸，第二次清理孔底沉渣；(6)下設(shè)鋼筋籠；(7)下設(shè)混凝土澆筑導(dǎo)管，澆筑水下混凝土；(8)，拔出導(dǎo)管、護(hù)筒，成樁；操作要點(diǎn)及注意事項(xiàng)(1)對(duì)一般粘性土，油壓控制在6MPa?7MPa；對(duì)堅(jiān)硬密實(shí)砂土為20MPa?25MPa。(2)若無自動(dòng)旋轉(zhuǎn)、定位裝置，可在壓完一個(gè)分支后，用短鋼管插入分支器上部連接管上的插孔內(nèi)旋轉(zhuǎn)一定的角度，在同一高程上繼續(xù)擠壓下一個(gè)分支。(3)擠擴(kuò)施工可能造成孔壁局部變形和孔底沉渣增加，所以擠擴(kuò)之后一定要修整孔壁和進(jìn)行第二次清孔。(4)由于擠擴(kuò)施工對(duì)地層要施加很大的側(cè)壓力，故當(dāng)樁距小于3.5倍樁徑時(shí)，應(yīng)采用間隔跳打的施工方法，以免造成塌孔和影響樁身質(zhì)量。(5)樁的分支未配鋼筋，靠混凝土的剪力傳遞壓力，因此該處的混凝土要保證密實(shí)，澆筑過程中應(yīng)嚴(yán)格控制坍落度，并勤活動(dòng)導(dǎo)管插搗混凝土。(6)施工中如發(fā)現(xiàn)地質(zhì)變化、承載力不夠時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況加深主樁或增加分支、承力盤的數(shù)量。3錘擊擴(kuò)底灌注樁基本原理錘擊擴(kuò)底灌注樁又稱夯擴(kuò)灌注樁，它是在錘擊沉管灌注樁的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，增加了一根與外樁管長(zhǎng)度基本相同的內(nèi)夯管，以代替混凝土預(yù)制管靴與外管同步打入設(shè)計(jì)深度，采用錘擊的方式擠壓孔底的混凝土和地基，在樁底形成擴(kuò)大頭的一種樁型。由于增大了樁端支承面積，擠密了樁端土，使樁的承載力有較大幅度的提高；同時(shí)樁身混凝土在內(nèi)夯管的壓力作用下成型，使樁身質(zhì)量得以保證。特點(diǎn)及適用范圍夯擴(kuò)灌注樁主要有以下特點(diǎn)：(1)單樁承載力高，一般可達(dá)1100kN。(2)可消除一般灌注樁易出現(xiàn)的縮頸、裂縫、不密實(shí)、回淤等缺陷，質(zhì)量可靠。(3)工藝合理，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，工程造價(jià)比一般混凝土灌注樁降低30%?40%。(4)施工設(shè)備簡(jiǎn)單，上馬快，操作方便。夯擴(kuò)灌注樁適用于一般粘性土、粉土、黃土、淤泥質(zhì)土；也可用于有地下水的情況；89可在20層以下的高層建筑基礎(chǔ)中應(yīng)用。夯擴(kuò)灌注樁的樁徑一般為300mm?400mm，最大樁長(zhǎng)為20m。機(jī)具設(shè)備夯擴(kuò)樁施工設(shè)備是由沉管灌注樁施工設(shè)備改裝而成，主要有機(jī)架、樁錘、外管、內(nèi)夯管、行走機(jī)構(gòu)等組成部分。另配2臺(tái)2t慢速卷揚(yáng)機(jī)作拔管用。機(jī)架有井式、門式和桅桿式等形式；樁錘一般采用柴油錘，柴油錘又有導(dǎo)桿式和筒式之分。常用的DD型柴油樁錘有1.8、2.5、4.0t等規(guī)格，多用1.8t的樁錘。行走機(jī)構(gòu)一般為走管式，少數(shù)為走軌式和履帶式。外管一般用直徑325mm或377mm無縫鋼管。內(nèi)夯管直徑一般為219mm,壁厚10mm；內(nèi)管長(zhǎng)度比外管短100mm?200mm，土質(zhì)較好、地下水位較低時(shí)取小值，反之取大值。內(nèi)管頂部帶有直徑大于外管直徑的環(huán)形蓋板，沉管時(shí)用以帶同外管一起下沉。內(nèi)夯管底端可采用封閉錐底，也可采用封閉平底。施工工藝施工程序（見圖8-5-8）（1）在樁位處按要求放置厚度100mm?200mm的同等級(jí)干硬性混凝土。（2）將內(nèi)外管套疊對(duì)準(zhǔn)孔位同步打入土中至設(shè)計(jì)深度。（3）拔出內(nèi)夯管，向外管內(nèi)灌入第一批混凝土，高度為H。（4）將內(nèi)夯管放回外管內(nèi)壓在混凝土面上，將外管拔起h高度（h<H=，一般為0.6m?1.0m。（5）用樁錘通過內(nèi)夯管將外管內(nèi)的混凝土擠出管外，直至外管底端接近設(shè)計(jì)樁底深度，形成擴(kuò)大的端部。如需第二次夯擴(kuò)，則重復(fù)（3）?（5）步驟。（6）拔出內(nèi)夯管，在外管內(nèi)灌入第二批混凝土，直至樁身所需要的高度。（7）放入鋼筋籠，插入內(nèi)夯管緊壓管內(nèi)的混凝土，邊壓邊徐徐拔起外管。（8）將雙管同步拔出地面，則成樁過程完畢。圖8-5-8夯擴(kuò)灌注樁施工程序圖a—內(nèi)外管同步夯入土層；b一提出內(nèi)管，澆注第一批混凝土；c一插入內(nèi)管提升外管；d一夯擴(kuò)；e—提出內(nèi)管，灌注第二批混凝土；f一插入鋼筋籠和內(nèi)管；g一拔出內(nèi)外管成樁。90

施工要點(diǎn)(1)沉管過程中，外管封底可采用干硬性混凝土或無水混凝土，經(jīng)夯擊形成阻水、阻泥管塞，其高度一般為100mm。當(dāng)無地下水時(shí)，也可不采取上述封底措施。(2)樁的長(zhǎng)度較大或需配置鋼筋籠時(shí)，樁身混凝土宜分段灌注；拔管時(shí)內(nèi)夯管和樁錘應(yīng)施壓于外管中的混凝土頂面，邊壓邊拔。(3)施工前應(yīng)進(jìn)行試成樁，詳細(xì)記錄混凝土的分次灌入量、外管上拔高度、內(nèi)管夯擊次數(shù)、雙管同步沉入深度，并檢查外管的封底情況，經(jīng)核實(shí)后作為施工控制的依據(jù)。(4)樁端擴(kuò)大頭進(jìn)入持力層的深度不小于3m；當(dāng)采用2.5t錘施工時(shí)，每根樁的夯擊次數(shù)應(yīng)不少于50錘，當(dāng)不能滿足此錘擊數(shù)時(shí)，須再投料一次。(5)夯擴(kuò)樁混凝土配合比應(yīng)按設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)確定；混凝土的坍落度，擴(kuò)大頭部分宜為1cm?3cm,樁身部分宜為10cm?14cm。(6)夯擴(kuò)樁的樁端入土深度應(yīng)以設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高和錘擊貫入度進(jìn)行雙標(biāo)準(zhǔn)控制，一般情況應(yīng)以貫入度控制為主，以設(shè)計(jì)標(biāo)高控制為輔。(7)施工時(shí)應(yīng)按下面的順序施打：①可采用橫移退打的方式，自中間向兩端對(duì)稱進(jìn)行，或自一側(cè)向單一方向進(jìn)行；②根據(jù)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)標(biāo)高，按先深后淺的順序進(jìn)行；③根據(jù)樁的規(guī)模，按先大后小、先長(zhǎng)后短的順序進(jìn)行；④當(dāng)持力層埋深起伏較大時(shí)，按深度分區(qū)進(jìn)行施工。樁端擴(kuò)大頭平均直徑計(jì)算(圖8-5-9)一次夯擴(kuò):D1一次夯擴(kuò):D1=d0H+H+h—C—C⑵二次夯擴(kuò)：d2二d0r 2h； 1 2 (G)式中：D］、D2——第一、二次夯擴(kuò)擴(kuò)大頭的平均直徑；d0——外管內(nèi)徑；H1、H2——第一、二次夯擴(kuò)工序中外管內(nèi)混凝土灌注高度；A、h2——第一、二次夯擴(kuò)工序中外管上拔高度，可取h『H1/2,h2=H2/2；a—外管內(nèi)灌注第一批混凝土；b一外管拔起a—外管內(nèi)灌注第一批混凝土；b一外管拔起h高度并插入內(nèi)夯管;c一內(nèi)夯管夯擴(kuò)在樁底形成大頭914異形截面灌注樁4.1概述異形截面灌注樁是指非圓截面灌注樁，如條形樁、丁字樁、工字樁、十字樁等。這是一種在泥漿護(hù)壁條件下，用專用挖槽機(jī)械成孔，然后整體下設(shè)鋼筋籠并澆筑混凝土形成的大型灌注樁。異形截面樁是地下連續(xù)墻技術(shù)在樁基工程中的應(yīng)用，它適用于各種建筑物，能適應(yīng)各種承載力要求。最簡(jiǎn)單的異形截面樁是條形樁，其截面寬度為0.6m?1.2m,截面長(zhǎng)度為2.2m?7.0m,最小長(zhǎng)寬比為2.0,最大長(zhǎng)寬比可達(dá)10.0以上。其他截面形狀均由條形截面變換而來，但并非幾個(gè)條形樁的簡(jiǎn)單拼湊，而是整個(gè)截面的鋼筋和混凝土均須連成一體。異形截面灌注樁的截面形式、布置和結(jié)構(gòu)見圖8-5-10和圖8-5-11。圖8-5-10異形截面樁的布置及截面形式a—圖8-5-10異形截面樁的布置及截面形式a—條形樁平行布置；b—條形樁輻射形布置；c—工字形獨(dú)樁；d—十字形獨(dú)樁圖8-5-11北京地鐵某車站的十字形截面灌注樁我們知道在面積一定的情況下，圓的周長(zhǎng)最小，正方形較大，長(zhǎng)方形更大。在樁基工程中，在使用同樣數(shù)量的混凝土條件下，長(zhǎng)方形的樁能獲得更大的側(cè)面積以及側(cè)面摩阻力，提高了摩擦樁的承載力。用異形樁代替圓樁，如保持承載力不變，則可節(jié)約10%?30%的混凝土，施工效率提高5?10倍；如保持截面積不變，則樁周面積和樁側(cè)摩阻承載力可增加1.2?2.5倍。此外，矩形斷面的抗彎剛度比圓形斷面大，而且在兩個(gè)互相垂直的方向上具有不同的抗彎剛度。我們可以利用這一特性，合理布置條樁的位置和方向，既可保證工程安全，又可節(jié)省混凝土，降低工程造價(jià)。天津某科貿(mào)大廈原設(shè)計(jì)為圓樁方案，后改為條樁方案，兩方案的對(duì)比情況見表8-5-3。92表8-5-3 條樁和圓樁技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表類別根數(shù)斷面(m)效樁長(zhǎng)m混凝土量m3單樁承截力kN單位混凝土承載力kN/m工期條樁542.5X0,6241944750(?8500292-3611臺(tái)抓斗31天圓樁182①0.824218422001836臺(tái)鉆機(jī)30天異形截面樁的布置和結(jié)構(gòu)形式可根據(jù)具體條件和實(shí)際需要靈活掌握。用1?4根條樁代替多根圓樁可減少承臺(tái)尺寸，提高整體剛度和水平承載力。大直徑圓樁可用多根條樁代替；也可用多翼單樁(十字樁、工字樁等)代替，可做成一柱一樁形式，在承載力和抗彎剛度相同的情況下，同樣可以節(jié)省大量的材料和費(fèi)用。條樁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易施工；多翼樁結(jié)構(gòu)緊湊，整體性較好，可根據(jù)具體情況選擇。在滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡量采用條樁。異形截面灌注樁適用于除漂石層外的各種土層，特別適用于較密實(shí)的粘性土、粉土、砂土和碎石土層，也可以嵌入風(fēng)化基巖。樁的截面積一般為1.5m3?12.0m3,樁周長(zhǎng)度一般為6m?20m,最大成樁深度可達(dá)50m以上。異形截面樁主要用作建筑物、橋梁和其他結(jié)構(gòu)物的大型樁基礎(chǔ)，也可用作大型抗滑樁和大型擋土、防沖排樁。到目前為止，我國(guó)僅條樁就已建成2000多根，澆注水下混凝土約8萬m3,約相當(dāng)于直徑0.8m的圓樁7000多根。最大條樁斷面積已達(dá)8.4m2,深度已達(dá)到53.2m。北京新建的幾條高速路和城市快速路都使用了很多條樁。施工特點(diǎn)(1)在泥漿護(hù)壁條件下用專用履帶式挖槽機(jī)械成孔，機(jī)械化程度高，施工安全，移機(jī)靈活。(2)以長(zhǎng)條形孔為施工單元，一次成孔面積大，施工速度快。(3)常用抓斗挖槽機(jī)成孔，對(duì)地層的適應(yīng)能力較強(qiáng)；泥漿不循環(huán)，泥漿的用量和對(duì)環(huán)境的污染均較小。(4)樁孔的寬度與挖槽機(jī)具的規(guī)格性能有關(guān)，樁孔的長(zhǎng)度和形狀可根據(jù)需要靈活變換。(5)鋼筋籠的形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量大，對(duì)制作安裝設(shè)備、技術(shù)有較高的要求。(6)當(dāng)樁孔面積較大時(shí)，澆筑混凝土需要下設(shè)多根導(dǎo)管，混凝土澆筑強(qiáng)度較大，組織管理工作較復(fù)雜。(7)需用現(xiàn)澆少筋混凝土導(dǎo)墻代替圓樁施工的孔口護(hù)筒。(8)與圓樁相比，孔壁的穩(wěn)定性較差；在松散地層中，多翼樁的拐角處容易坍塌。施工機(jī)具異形截面灌注樁的施工機(jī)具與地下連續(xù)墻的施工機(jī)具基本相同(詳見本篇第八章)，主要包括成孔機(jī)具、清孔機(jī)具、泥漿拌制處理機(jī)具、鋼筋籠制作安裝機(jī)具和混凝土攪拌澆筑機(jī)具，其中關(guān)鍵的設(shè)備是成槽機(jī)具。成槽宜采用抓斗挖槽機(jī)，抓斗挖槽機(jī)的適應(yīng)能力較強(qiáng)，施工速度快，布置移動(dòng)方便；93

實(shí)際工程中多用抓斗挖槽機(jī)成槽。條形樁也可用多頭反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)或鋼絲繩沖擊鉆機(jī)成槽；但前者只適用于細(xì)顆粒地層，后者的施工速度太慢。單頭的正、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)均不適于成槽施工，但可用于配合抓斗挖槽機(jī)施工，如打?qū)Э?、局部擴(kuò)孔等。抓斗挖槽機(jī)有鋼絲繩抓斗、液壓抓斗、導(dǎo)板抓斗、長(zhǎng)導(dǎo)桿抓斗、短導(dǎo)桿抓斗等類型；其中以斗體能夠轉(zhuǎn)向的短導(dǎo)桿抓斗最適用；在施工截面復(fù)雜的樁孔時(shí)，此類抓斗在履帶吊主機(jī)不移動(dòng)的情況下，斗體可以左右轉(zhuǎn)動(dòng)，既可抓橫向槽孔，又可抓縱向槽孔。常用的抓斗挖槽機(jī)由履帶式吊車和斗體兩大部分組成，兩者之間以鋼絲繩相連接；斗體由導(dǎo)向裝置、開閉斗裝置、糾偏裝置和斗殼組成。通過更換斗殼，一臺(tái)抓斗挖槽機(jī)可用于多種寬度槽孔的成槽施工。當(dāng)用抓斗挖槽機(jī)成槽時(shí)，須另配潛水砂石泵等清孔機(jī)具；抓斗本身不能徹底清除孔底沉積物，也不能進(jìn)行換漿。當(dāng)?shù)貙又杏辛捷^大的卵石或漂石時(shí)，應(yīng)配備質(zhì)量3t?5t的鑿石重錘；必要時(shí)重錘還可用于破碎基巖。施工方法導(dǎo)墻異形截面灌注樁施工前必須修筑導(dǎo)墻。導(dǎo)墻一般為少筋混凝土結(jié)構(gòu)，斷面有矩形、梯形、L形、倒L形等形式，高度1.5m?2.0m,厚度0.2m?0.5m,間距大于設(shè)計(jì)孔寬100mm左右，混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C15,上下各布①16?①18鋼筋3?5根；具體斷面形式和結(jié)構(gòu)尺寸根據(jù)樁型、地質(zhì)條件和孔深而定。單樁的所有導(dǎo)墻必須連成整體，導(dǎo)墻的端部伸出樁孔端部以外的長(zhǎng)度應(yīng)不小于1.0m。導(dǎo)墻頂部應(yīng)高出地面10cm左右。導(dǎo)墻的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度應(yīng)能單獨(dú)承受最大施工荷載，在孔口發(fā)生局部坍塌時(shí)，導(dǎo)墻不得嚴(yán)重變形或垮塌。導(dǎo)墻應(yīng)坐落在原地層上，當(dāng)表層地基較松軟時(shí)，修筑導(dǎo)墻之前應(yīng)進(jìn)行加固處理。導(dǎo)墻兩側(cè)應(yīng)回填粘土并夯實(shí)。圖8-5-12導(dǎo)墻的截面形式條形樁圖8-5-12導(dǎo)墻的截面形式條形樁圖8-5-13異形截面樁導(dǎo)墻平面結(jié)構(gòu)圖94成孔施工（1）條形樁成孔條樁的截面尺寸宜在現(xiàn)有施工設(shè)備的可選擇范圍內(nèi)確定，成孔機(jī)具的寬度應(yīng)與條樁的寬度一致。條樁用抓斗或多頭鉆成孔時(shí)，單樁的平面長(zhǎng)度一般與抓斗的開度（抓斗張開后兩側(cè)斗齒間距）或多頭鉆的一次成孔長(zhǎng)度相等。用多頭鉆成孔時(shí)樁孔兩端呈弧線形；用抓斗成孔時(shí)樁孔兩端可呈弧線形，也可呈直線形，視斗殼形狀而定。條樁可一次成孔，施工較簡(jiǎn)單，主機(jī)不用移動(dòng)位置就可自上而下連續(xù)挖至設(shè)計(jì)深度，故應(yīng)用較多。當(dāng)樁孔設(shè)計(jì)長(zhǎng)度大于成孔機(jī)具長(zhǎng)度不多時(shí)，可對(duì)成孔機(jī)具稍作改裝；相差較多時(shí)，成孔機(jī)具須兩次以上移位挖掘才能成孔，但又不能一面臨空掘進(jìn)；故必須采用地下連續(xù)墻的成槽方法，將樁孔分成幾個(gè)單孔，先施工主孔（奇數(shù)號(hào)孔），后施工副孔（偶數(shù)號(hào)孔），最后連通成要求長(zhǎng)度的槽形孔。由多個(gè)單孔組成的樁孔可用抓斗挖槽機(jī)、沖擊鉆機(jī)施工，而不宜用多頭鉆施工。當(dāng)用抓斗施工時(shí)，主孔的長(zhǎng)度與抓斗的開度相等，副孔長(zhǎng)度應(yīng)小于抓斗開度，以便于抓斗施工；也不可太小，否則施工相鄰主孔時(shí)會(huì)向副孔方向偏斜；副孔長(zhǎng)度一般為抓斗開度的1/2?3/4。由于上述工藝條件，使條樁平面長(zhǎng)度的選擇范圍受到限制；必要時(shí)，可用沖擊鉆機(jī)或回轉(zhuǎn)鉆機(jī)先鉆圓形主孔（也稱“導(dǎo)孔以采用“兩鉆一抓”或“三鉆兩抓”的方法形成樁孔；這樣既便于調(diào)整樁孔長(zhǎng)度，又提高了抓斗的工作效率，且可控制孔斜，特別適用于抓斗不能單獨(dú)成槽的堅(jiān)硬地層；只是施工程序和施工設(shè)備較多。條形樁的成孔方法及施工程序如圖8-5-14所示。當(dāng)采用沖擊鉆機(jī)單獨(dú)施工條形樁孔時(shí)，樁孔的長(zhǎng)度不受限制；因?yàn)椴捎谩般@劈法”成槽，主孔是直徑與樁寬相等的圓形孔，副孔可大可小。在含卵石和漂石較多的地層中成孔能充分發(fā)揮沖擊鉆機(jī)的優(yōu)勢(shì)；但在細(xì)顆粒地層中沖擊鉆機(jī)的工效相對(duì)較低，且孔壁的平整度較差。ba圖8-5-14條形樁成孔方法及程序示意圖a.ba圖8-5-14條形樁成孔方法及程序示意圖a.一抓成孔；b.三抓成孔；c.三鉆兩抓成孔；I一主孔；II—副孔；1—抓斗；2一沖擊鉆頭95（2）十字形樁成孔十字形截面灌注樁是“一柱一樁”基礎(chǔ)中應(yīng)用較多的樁型，多采用抓斗施工。十字形樁孔由兩個(gè)垂直交叉的條形孔組成，條形孔的長(zhǎng)度一般與抓斗的開度相等（2.2m?3.0m）,以便于施工。兩條樁孔的施工宜采用分層交替掘進(jìn)法（圖8-5-15b）；如采用抓完一條再抓另一條的方法，則第二條施工時(shí)上部容易抓空；因?yàn)閮蓷l孔是連通的，不等斗殼完全閉合，斗中渣土就全部落到第一條孔中去。為了便于同時(shí)掘進(jìn)兩條十字交叉的孔，應(yīng)選用斗體能轉(zhuǎn)向的抓斗挖槽機(jī)，以避免主機(jī)頻繁移動(dòng)。a.分條成孔法b.分層交替掘進(jìn)成孔法a.分條成孔法b.分層交替掘進(jìn)成孔法圖8-5-15十字形樁成孔方法當(dāng)十字樁的翼展尺寸大于抓斗開度不多或地層較硬（如有粒徑較大的卵石）時(shí)，可先在兩條樁孔的兩端鉆圓形導(dǎo)孔，然后再分層交替抓中間部分，即用“四鉆兩抓”法成孔（見圖8-5-16）。如十字樁的翼展尺寸大于抓斗開度較多，則可采用“五鉆四抓”法成孔，即在十字樁中心和各翼的端部各鉆一導(dǎo)孔（中心孔宜大于外側(cè)孔），然后用抓斗抓挖各導(dǎo)孔之間的部分（見圖8-5-17）。圖8-5-16十字樁四鉆兩抓成孔法抓挖各導(dǎo)孔之間的部分（見圖8-5-17）。圖8-5-16十字樁四鉆兩抓成孔法施工順序：1.打?qū)Э滓?.分層抓副孔a b c圖8-5-17大型十字樁五鉆四抓成孔法a-打?qū)Э?；b-抓副孔；c-修整成孔（3）其他截面樁成孔其他異型截面樁的樁孔均由若干個(gè)條形孔連通而成，用抓斗施工須兩次以上移位才能成孔。安排施工順序時(shí)應(yīng)遵循的原則是：要么兩邊斗齒同時(shí)著地，要么兩邊斗齒同時(shí)臨空。如：丁字形樁孔應(yīng)先抓豎向孔后抓橫向孔；工字形樁孔應(yīng)抓完兩條橫向孔后再抓96豎向孔，不能先抓豎向孔再抓橫向孔，更不能按橫f豎f橫的順序施工。如果單用抓斗無法按上述原則排序時(shí)(如拐角形樁孔)，可用先打?qū)Э椎姆椒▉斫鉀Q。(4)漂石層和基巖中成孔抓斗在漂石層和基巖中掘進(jìn)困難，容易發(fā)生偏孔、卡斗事故，事先必須詳細(xì)了解地質(zhì)情況，并選擇采用以下措施：①在澆筑導(dǎo)墻以前，挖除已知的漂石、孤石或進(jìn)行鉆孔預(yù)爆。②用沖擊鉆機(jī)先鉆導(dǎo)孔，采用“兩鉆一抓”方法成孔；在鉆