扩底桩施工技术

岳 野

(龙建路桥股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150009)

1 扩底桩作用机理简介及优缺点

AM可视可控旋挖扩底桩是在直孔灌注桩施工流程中增加一道扩底工序而成，采用全液压切削挖掘、成孔时电脑管理映像追踪系统进行全程调控、配合液压铲斗进行桩底端或桩身水平切削扩大的可控可视的扩底灌注施工工艺。成孔全过程电脑控制，实现可视化操作，只要将设计数据输入操作室内的电脑管理装置，在电脑管理装置的指挥下完成扩底作业，扩底深度及直径均显示在电脑屏幕上，完成后可打印图像及数据。

与传统的桩基础相比，扩底桩具有以下优点：

(1)扩底桩周边摩擦加端部扩大(摩擦加端层承载力)，使单桩承载力大幅度提高和增加抗拔力，从而降低了投资成本。

(2)通过设置扩孔桩，可将现有桩基模式有摩擦桩改为端承桩，即可将原1.5 m直径桩基改为1.2 m，原1.2 m桩基改为1 m，同时缩短相应桩长。

(3)节约材料，相较于普通钻孔灌注桩，扩孔桩施工可节约混凝土工程量约30%，节约钢筋工程量约20%。

2 AM工法施工方法

(1)放桩位线

由总包方根据业主提供的桩位坐标数据放出扩底桩位中心，做好保护及复核，并请监理单位进行现场复核。

(2)钻机定位

钻机定位时，为保证AM扩底旋挖钻机的稳定性，改善施工作业场地的地质条件，防止施工中土体不均匀沉降而造成钻机不稳，施工作业前对停机位铺设钢板；在钻机履带下垫100～150 mm厚木垫块塞住履带，防止施工中钻机移动。桩位定位后拉引桩十字线，将钻杆中心与桩位十字线中心对齐，偏差不大于20 mm。

(3)钢护筒埋设

钻机就位后，先钻一个比护筒直径略大的孔，深度比护筒略浅50 cm，然后将护筒吊放入孔内采用旋挖钻机将其压入，并根据十字线，控制护筒中心位置。

(4)钻机等径部成孔

护筒埋设完毕后，用泥浆泵向孔内注入稳定液，钻机由随机柴油机驱动液压马达来转动钻杆，以钻杆、钻斗自重并利用液压加压旋转筒式钻头作为钻进压力进行原始土挖掘，当钻斗内装满土后，将钻斗提升，旋转钻机打开钻头斗门卸土到翻斗车上或卸土区内，关闭门将钻头旋转至钻进位置，并将机体旋转体的上部锁定住，再下降钻头，反复循环钻至设计深度，边钻进边加注稳定液。钻进中根据不同的地质条件合理调整钻进速度，一般最快不超过10 m/h，松散地层控制在3 m/h，严格控制稳定液的质量，及时向孔内注入稳定液使孔内水位高出钢护筒底部2 m以上。

(5)扩底成孔作业

AM工法旋挖钻机更换AM工法扩底魔力铲斗进行扩底成孔作业，本工程扩底钻孔灌注桩为Φ1 000 mm扩至1 600 mm及Φ1 200 mm扩至2 000 mm，在扩底施工时，操作人员先在电脑上设定扩底参数，在电脑自动管理中心的指挥下进行扩底施工作业，通过映像监视系统及时监测扩底情况，确保扩底成孔质量；回转扩底铲斗在进行旋转中，铲斗的倒排镶嵌钛合金，被平均分成二份或四份进行土体的切削挖掘，实施水平扩底作业，扩底作业产生的土体被铲斗所容纳，收回铲斗将土体带出地面。

(6)成孔人造稳定液管理

AM旋挖扩底钻孔灌注桩护壁采用人造稳定液，考虑本工程地质条件较差，稳定液比重应控制在1.25以内。

稳定液配制采用膨润土、CMC(纤维素)、烧碱、水按一定比例配制而成，一般配合比为：水∶膨润土∶CMC(纤维素)=1 000∶110∶1，烧碱根据调配后的稳定液酸碱性掺入，一般pH值控制在7～9之间。增加稳定液比重时可在稳定液中加入适量的粘土或重晶石。

(7)钢筋笼安装

钢筋笼的安装，必须符合设计和施工规范要求，要严格执行《混凝土结构及工程施工规范》。在吊放钢筋笼时分两节吊装，要严防碰撞，不得变形。考虑钢筋笼自重及起重高度在24 m以上，吊车选择不少于25 t的汽车吊。两节钢筋笼在孔口焊接必须保证两节钢筋笼的顺直度，连接完成下方时要严防碰撞孔壁，不得变形。

(8)安装导管、二次清孔

安装钢筋笼完成后，应尽快安装导管，并严格控制孔底沉渣。导管接头用螺纹连接方式并加O型密封圈，各接头必须扭紧严防漏气漏水，用完后要清洗干净，丝扣要上油。吊放导管应位置居中，稳步沉放，防止卡挂钢筋笼，导管底距孔底300～500 mm。

气举反循环清孔适用于第二次清孔，当沉渣超过300 mm时采用气举反循环清孔，小于300 mm时采用正循环清孔；气举反循环清孔的主要设备机具包括空气压缩机、出水管、送气管、混合喷射器等。设备机具规格一般应根据孔深、孔径等合理选择。出水管可利用灌注混凝土导管。

(10)混凝土的灌注

首次混凝土灌注料，初灌料不应小于计算初灌方量，混凝土必须连续灌入，控制导管埋深在2～6 m。要严格检查混凝土的坍落度及和易性，坍落度一般控制在180～220 mm。混凝土灌注时，提升导管要慢并平稳提升，严防碰撞钢筋笼。