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摘要：扩底桩是在直径桩的基础上进行改进的新型桩。扩底桩与等直径桩不同，其以端桩支承承载为主要，以桩周负摩阻力为辅。对比等直径桩体，在满足同样承载力的条件下，扩底桩消耗的材料更节省。在技术和经济方面，扩底桩的工艺都较有优势。扩底桩施工工艺与等直径桩施工工艺类似，但是在钻孔到达设计持力层后，使用旋挖扩底钻头和捞沙钻头交替钻孔，逐节扩底施工，形成一个扩大头的桩体。
关键词：扩底桩；施工工艺；钻孔
1工程概况
1.1国内外的发展现状
我国扩底桩发展较晚，其施工工艺并不完善。以下介绍我国几种钻头。上提式扩孔钻头。这种钻头是针对上海探矿机械厂生产的GPS-15型钻机而设计的，也适用于其它类似桩机。油缸式扩孔钻头。先用普通钻头钻进4-5米再下入此钻头，使之在收缩状态下钻进预定孔深后刹住卷扬钢绳，保持钻头原地旋转。反转式扩孔钻头。这种钻头同样需先用普通钻头钻进4-5米后再用。钻进时上部钻杆带动底部的键钻杆，键钻杆的键部紧压着键槽而带动钻头旋转。
1.2扩底桩施工设备选择
在扩底施工中最主要的机械设备就是扩底施工部分的设备。主要介绍一下TR-360c旋挖钻机以及KD系列扩底钻头。TR-360c旋挖钻机采用的是CAT345D可伸缩的地盘，内藏式液压可伸缩履带结构，整机接地比压小，具有动力强，噪音小，振动小，环保好的特点。采用大三角支撑结构，减小回转半径，增加稳定性。主卷扬采用双马达，双减速机，单层大卷筒结构，保证提升力和速度的前提下，不仅延长了钢丝绳的寿命，还降低了成本。
表1TR-360c旋挖钻机技术参数
介绍一下KD系列扩底钻头，其结构主要由会转接头和液压扩底斗两部分组成。见图1和图2。可也看到，扩斗主体中心位置设置的是导柱，确保运动台沿着导柱垂直上下运动。运动台通过两个油缸与扩斗主体链接，两个油缸同时加减压使运动台上下移动。运动台下部连接两个连杆，连杆另一端连接着扩斗门。运动台的上下运动带动连杆，使扩斗门收缩和展开。由此达到扩底目的。KD系列扩底钻头采用液压驱动，地质适应性强。桩径可在1-3m内变更，孔径可在2-4m内变更，可选性好，还能提高单桩承载力和抗拔力。施工过程可以进行监控。操作无噪音，无振动，不出泥浆，环境污染小，成本低。
图3驾驶室显示器
2施工准备
2.1桩端扩孔施工
扩底、钻孔是扩底钻孔桩成孔施工的关键，操作手必须做到细心，慢进，准确控制扩底钻头扩展尺寸，扩底钻头扩展直径为l00cm，钻杆竖向对应行程为30cm，钻头扩展分为三个档，每一次通过调整限位垫块档位，控制扩孔最大直径，第一个档位最大扩孔直径为1.99m，第二个档位最扩孔直径为2.26m，第三个档位最大扩孔直径为2.50m。据此，扩孔施工分三个步骤：
第一步，钻机配备捞砂斗钻头，钻进24.54m，更换扩底钻头，将扩底钻头限位垫块安置到第一个档位，钻头慢速放入孔中，降至孔底，转动钻头，钻机逐渐加压，使钻头扩展开来，直至钻头展放至第一个限位垫块，孔径由1.5m扩展到1.99m，通过钻杆竖向行程l0cm，进行效验扩展程度，此时钻机旋转压力逐渐减小，然后停止旋转，将扩底钻头慢速提升，移除孔位，倾倒钻渣。
第二步，更换捞砂斗钻头，钻进0.9m，孔深为25.44m，然后更换扩底钻头，调整钻头限位垫块至第二个档位，进行第二次扩底施工，孔径扩展到2.26m，钻进扩展过程同第一步。
第三步，更换捞沙斗钻头，钻进0.56m，孔深为26m，达到设计孔深，然后更换扩底钻头，撤除钻头限位垫块，进行第三次扩底施工，最终孔径扩展至2.5m，钻进过程同上。最后提出扩展钻头，更换捞沙斗钻头，将孔内钻渣清捞干净，成孔完毕。
表2扩底成孔施工步骤与各项数据控制对照
在钻孔过程中需要注意，泥浆面始终不能低于护筒底部500mm以上；要严格控制钻进速度，避免进尺过快造成坍孔埋钻事故；钻斗的升降速度最好控制在0.75~0.80m/s；在沙粒层或亚沙土层中。升降速度更要缓慢；泥浆初次灌注要垂直向桩孔中间进行；必要时，钻机钻进过程及清孔过程使用蒸汽喷射钻杆来防止钻杆冻结，在钻机周围设厚棉围挡。
3混凝土灌溉工艺
3.1清孔
与等直径钻孔灌注桩不同，扩底钻孔灌注桩需要多进行一次清孔步骤。钻孔过程中在等直径钻孔完毕之后需要进行一次清孔，扩底钻进步骤结束，即整个钻孔桩钻孔完成后需要进行一次清孔。最后在灌注混凝土前进行清孔，检测沉渣厚度是否符合规定。
清孔的方法大多才用正反循环的方法进行。
在扩底桩清孔时要注意第二次扩底完成清孔，扩底完成后，使用扩底钻头在原地慢速旋转，使用大泵冲孔至少20min。之后停止转动，但不提升钻头，而是让钻头反复进行收拢和张开，达到让钻渣搅拌成泥浆的目的，最后排出。
3.2混凝土导管安装和混凝土平台搭建
3.2.1导管
导管本身的各项指标水密、抗拉和承压等达到要求后，根据孔深给导管进行编号，并且记录每一节编号导管的长度。在灌注混凝土时要及时测量混凝土的埋深，并且要结合买一届导管的长度进行提出导管。对于导管的选择，当水深小于3m时，可选用Φ250，施工覆盖范围约4m2；当水深在3-5m时，可选用Φ300，施工覆盖范围5-15m2；当水深在5m以上时，可选用Φ300-500，施工覆盖范围为15-50m2。
在浇筑过程中，要保证导管始终在混凝土内，保证施工质量。当水下混凝土灌注深度在10m以内，导管埋入混凝土最小深度为0.8m；当水下混凝土灌注深度在10-20m时，导管埋入混凝土的最小深度为1.1-1.5m。
3.3混凝土灌注
3.3.1混凝土配合比设计
混凝土用来水下混凝土灌注，有水泥，水，碎石，砂和外加剂组成。
在黑龙江界河桥工程中，水下灌注用的混凝土采用C30等级。其配合比见下表3。
表3混凝土配合比
另外，在混凝土搅拌水温要控制在56~60℃，原材料温度要控制在9℃以上，大棚温度要控制在10℃以上，混凝土出机温度要控制在10℃。除此之外，要保证混凝土搅拌时间在180s。混凝土还要具有良好的和易性，在孔径直径小于1.5m时，混凝土的坍落度最好在180mm~220mm之间；当钻孔直径不小于1.5m时，其混凝土坍落度最好在160mm~200mm之间。
4结语
对于扩底桩的施工工艺，主要分为两大块，即成孔工艺和首批混凝土灌注。等直径钻进施工与传统施工一样，扩底施工分阶段逐节扩大，捞沙钻头与扩底钻头交替使用。首批混凝土灌注时，考虑扩大头，需要加灌混凝土，在等直径桩体计算出的首批混凝土数量需要加上扩底增加的体积的混凝土数量。保证首批混凝土灌注导管埋入深度符合要求。
参考文献
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