鑽孔擴底灌注樁是一種比較新的施工方法，它是對鑽孔灌注樁的一種改進和創新。它利用鑽孔達到所要求的持力層後在樁端換用特殊鑽頭將樁端直徑擴大，則樁的極限承載力比沒有擴大頭的灌注樁的極限承載力有較大幅度的增長（若工程設計要求樁身直徑擴大2倍，理論上樁的極限承載力將是沒有擴大頭的樁的極限承載力的4倍）。對於許多高層建築，鑽孔擴底灌注樁在強風化岩中就可以終孔，可以彌補其它樁型的不足，經濟效益顯著。
基本介紹
- 中文名：鑽孔擴底灌注樁
- 外文名：The bored pile enlarged
- 套用領域：建築工程；路橋工程；市政工程
- 組成：直孔段和擴底段
- 優點：經濟效益顯著
- 研究進展：套用於體育場館、機場、高原鐵路
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樁身參數
鑽擴樁由直孔段和擴底段組成，擴底直徑比D/d。按《建築樁基技術規範》（JGJ94-94），以下簡稱（JGJ94-94），規定不超過3倍。深圳某公司根據深圳及其鄰近地區的地質條件，本著既滿足技術要求，又充分發揮樁身承載力作用、提高經濟效益的原則，選擇擴底直徑不超過樁身直徑的2倍，實際工程中可根據持力層的地質情況和工程需要確定。
鑽擴樁擴底段結構底部有一沉渣孔，其直徑d'一般為300-450mm，高度一般為300-420mm，這可儲存少量未盡殘渣，而又不削弱樁端承載力。影響鑽擴樁結構形式和澆灌混凝土前孔壁穩定性的一個重要參數是擴底邊錐角
，《JGJ94-94》規定， 的正切值在砂土中1/3，即相當於18. 4°，在粘性土中取1/2，相當於26. 6°。
受力分析
以《JGJ94-94》中兩式進行分析：
圖1
從式(1) , (2)中基本反映了鑽孔樁豎向承載力設計值和確定單樁豎向極限承載力標準值計算的基本原理。現套用該基本原理，進一步分析鑽孔灌注樁受力作用機理。
為了簡化和便於分析樁端作用應力，假設：
(1)不考慮樁側阻、樁端阻抗力分項係數；
(2)地層性質相同，即
、
為常數，用
、
表示；
(3)用
代替
，表示是一可變值。
根據上述假設，對式(1)、(2)整理變形，可以得出(3)：
鑽孔灌注樁受力狀態（如圖2：鑽孔灌注樁受力圖所示），根據力的傳遞原理和式(3)，在基樁堅向承載力設計值R一定和鑽孔灌注樁直徑相同的條件下，隨、的增大而減小。表明與地層性質、有效樁長有關；如果其他條件相同，僅增大或減小鑽孔灌注的直徑，則
、u也增大或減小，從而使隨之減小或增大，表明與鑽孔灌注樁直徑有關。
圖2：鑽孔灌注樁受力圖
工藝流程
鑽孔擴底灌注樁的主要的施工工藝（如圖3： 施工工藝流程圖所示）。
圖3： 施工工藝流程圖
鑽孔
根據木工程實際情況，結合地質土層的變化選用不同鑽頭。在鑽進過程中，應注意地層變化，對不同的土層採用不同的鑽進方法。孔的垂直度也是一個重要控制指標。當樁的垂直度>1%時，必須重新掃孔糾斜；在砂土類地層中孔壁極易坍塌，沉渣很難清盡；特別是當柱距較小時可能出現連體樁等不良後果。
泥漿護壁
由於鑽孔擴底灌注樁在施工過程中容易發生縮徑、塌孔、起皮等現象，需要採取泥漿護壁措施，泥漿過稠各使鑽進速度加快，但對護壁不利甚至可能造成塌孔；而泥漿過稠則會使鑽進速度減慢，並使泥皮過厚，造成承載力降低。所以在施工過程中嚴格控制泥漿的密度、粘度、含砂率等重要指標，密切關注泥漿的失水量、靜切力、膠體率等指標是很關鍵的，且在保證護壁功能的要求下，泥皮厚度應儘量薄。
終孔
入岩判斷方法主要是參考設計樁長和地質資料所反映持力層的埋深以及鑽機的鑽進速度，結合孔底返渣取樣，採用岩樣鑑別法進行綜合分析判斷。鑽機鑽進時效的經驗值：強風化岩的鑽進時效為30cm/h，而中風化岩和微風化岩的鑽進時效分別為5cm/h和1cm/h。在鑽進時效達到30cm/h時或在鑽進接近設計參考深度時，開始觀察岩樣標準，由工程參與各方共同確認是否己進入持力層的岩樣標準，一旦確認後則可繼續鑽進設計的入岩持力層深度不小於2.5倍樁徑後終孔。
擴孔
鑽孔擴底灌注樁是對鑽孔灌注樁的一種改進，通過擴底這種新的施工工藝，樁的承載力得到大幅度的提高，可充分利用各類優良土層和風化岩層作為擴大頭持力層，適用於地質條件複雜、施工困難的情況。在這種施工方法中，關鍵是注重擴大頭的擴底直徑是否達到設計要求。根據工程實際需要的擴底直徑，在地而試驗確定相應的擴底行程。擴底鑽頭入孔前，先進行整體強度檢驗，伸縮是否自如，當擴底鑽頭下到孔底後，在主動鑽桿上安裝好行程限位器，以便確定擴底直徑。當地而主動鑽桿標尺達到限位器位置時，孔底鑽頭也擴大到相應直徑的兩倍，鑽孔擴底灌注樁的樁端也就施工完畢。
擴底孔檢測
鑽擴樁的擴底直徑檢測是確保擴大頭達到設計要求的重要技術環節，由於無法直接用肉眼對其進行觀察，所以必須依靠先進的儀器設備來進行檢測。通過擴底鑽頭行程即可進行擴底直逕自檢。
清孔
採用泵吸反循環清孔。第一次清孔在鑽進達到設計要求深度後，先將鑽頭提高孔底約50cm ，進行換漿清孔，回流泥漿相對體積質量控制在1.2左右。第二次清孔是在擴底完成後進行。在安裝鋼筋籠及灌注導管後、灌注砼前，更換泥漿進行了第三次清孔，以確保沉渣厚度不大於 50mm 。採用泵吸反循環清孔時，送入孔內的沖洗液不小於砂石泵的排量，防止沖洗液補給不足，孔內水位下降導致塌孔；返回孔內沖洗液的相對體積質量嚴格控制在 1.2 左右，孔內水頭高度保持不小於 2m。清孔過程中，不斷測量孔底沉渣厚度、泥漿相對體積質量、泥漿性能，滿足規範要求立即停止清孔，防止吸塌孔壁。
灌注砼
灌注砼的導管在使用前都要求做密封試驗。灌注過程中，採用勻速嚮導管料斗內灌注砼。如突然灌注大量的砼，導管內空氣未能及時排出，可能導致堵管，導管內空氣從導管底端排出，帶動導管拔出砼面。砼灌注應連續進行，中途不能停工。若砼供應不及時，除在砼中添加緩凝劑外，導管插入砼中 5～6m，並每隔 15min 上下活動幾次，以免凝固。澆注過程中，不斷測定砼面上升高度。根據砼供應情況來確定拆卸導管的時間、長度，以免發生樁身夾渣、斷樁或“埋管”事故。
研究進展
近年來，鑽擴樁在體育場館、機場、高原鐵路、高速鐵路客運專線等建設領域也開始套用，這就充分說明了該樁型的發展趨勢是很好的，它逐步得到各個建設領域的設計工作者和施工人員的認可。在香港新機場施工中，中建某局開發研究出了樁長104m，直徑2.5 m，擴底至3.3 m，入岩近30 m的超長擴底入岩鑽孔灌注樁成套施工技術，並達到國際先進水平。青藏高原鐵路多年凍土區鑽孔擴底樁施工技術採用“重力開閉式擴底鑽具”，鑽具由上下迴轉套管、連桿、翼板、單動托盤組成;在承載力為350kPa的泥灰岩地層中，依靠鑽桿自身壓力作用，實現在1.0-1.5h內完成2.45m中，底深度鑽孔擴底樁施工作業。在高速鐵路方面，武漢至廣州客運專線的武漢天興洲公鐵兩用長江大橋北岸鐵路引橋橋樑基礎首次採用擴底樁施工技術。
