静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型及其施工方法技术领域
本发明涉及土木工程领域的桩基以及施工方法，尤其涉及一种静钻挤扩支盘与管
桩的组合桩型及其施工方法。
背景技术
目前房屋建筑、铁路及桥梁桩基础技术中主要采用桩基础型式，常用挤土桩、非挤
土桩、以及支盘桩等桩基础。挤土桩主要采用打入或者静压的形式，孔壁土摩擦力较高，但
是桩径一般较小；且单一的挤土桩存在打桩困难，引起明显土体隆起及位移，对邻近建筑物
产生不良影响。非挤土桩主要采用人工挖孔、旋挖钻施工等方式，桩侧土摩擦阻力一般较
低，桩径较大；且单一非挤土桩存在大量土运输困难，泥浆处理也很不方便，对清孔及混凝
土浇筑要求较高，不能充分利用原有土体，环境污染较大。支盘桩主要采用旋挖钻孔后再使
用支盘钻机扩孔形成支盘空腔，浇筑混凝土形成支盘桩，它并不能对孔壁增加预压力。
因此，亟待解决上述问题。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种桩侧摩阻力大、桩径大且桩体和桩端承载力
高的静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型。
技术方案：为实现以上目的，本发明的另一个发明目的是提供该静钻挤扩支盘与
管桩的组合桩型的施工方法。
本发明公开了一种静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型，包括管桩和套设于管桩外壁
的支盘桩，以及与该支盘桩端部连接的扩大桩；所述管桩为中空的管材，在该管材内填充水
泥土形成实心管桩；所述支盘桩包括支盘桩体和沿该支盘桩体轴向方向等间距分布的支
盘，所述支盘桩为水泥土桩体，扩大桩为膨胀混凝土桩体。
其中，所述支盘外径d3为支盘桩体直径d2的1.8～2.5倍，所述相邻支盘的间距L为
支盘桩体直径d2的2.5～3倍。
优选的，所述扩大桩直径d4为支盘桩体直径d2的2～3倍，该扩大桩高度h为支盘桩
体直径d2的1倍。
本发明还公开了一种静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的施工方法，包括如下步
骤：
A、在工程场地施工形成桩径为d2的桩孔；
B、从桩孔下端开始逐级往上挤扩形成外径为d3的支盘空腔；
C、向桩孔内加入水泥，搅拌形成水泥土，形成支盘桩；
D、待支盘桩凝固达到一定强度后，静压植入管桩，形成内腔填充有水泥土的管桩；
E、沿管桩内径伸入带有用于扩径的设备至桩孔下端，到达底部后打开设备，扩径
形成直径为d4的桩端扩大空腔；
F、在钻掘过程中，同时分别沿着水平、竖直方向往桩端扩大空腔内灌注膨胀混凝
土，挤压并固化桩端土体，形成扩大桩。
进一步，所述管桩1的外径d1为桩孔桩径d2的0.8倍～1倍。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：首先该静钻挤扩支盘与管
桩的组合桩型有效结合了静钻、挤扩，挤土、植入、中掘施工技术，克服了单一挤土桩、非挤
土桩及支盘桩的一些缺陷，将部分土体挤向孔壁，提高了桩侧摩阻力，减少了原有土体的排
放，同时多余部分土体挖出，形成大口径桩基，且提高了桩基承载力；其次设置多个支盘，对
侧壁施加了预压力，扩大组合桩与土的接触面积，增大了桩身的有效面积，提高组合桩的承
载力；然后通过桩端扩孔压入膨胀混凝土对桩端形成预压力，进一步提高桩端承载力，避免
了桩底沉渣影响；再者该静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型适用性较广，可用于所有粘土、砂
砾石及部分风化岩石地质，且经济效益好，施工速度快，预制管桩现场静压置入，无需清孔、
下放钢筋笼及浇筑混凝土，可节约大量钢筋及混凝土。造孔及扩孔机械简单，扩孔设备可直
接安放在普通静压钻上施工，容易推广。
附图说明
图1为本发明中桩孔开始施工的示意图；
图2为本发明中桩径为d2的桩孔施工完成的示意图；
图3为本发明中挤扩施工的示意图；
图4为本发明中形成支盘桩的施工示意图；
图5为本发明中植入管桩的施工示意图；
图6为本发明中中掘形成桩端扩大空腔的施工示意图；
图7为本发明中静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的结构示意图；
图8是本发明中静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的剖面示意图；
图9是本发明中中掘扩底设备的钻头剖面示意图；
图10是本发明中中掘扩底设备的钻头平面示意图；
图11(a)～图11(c)是本发明中管桩的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
如图7所示，本发明一种静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型包括管桩1、支盘桩2和和
扩大桩3。其中支盘桩2套设于管桩1外壁，该支盘桩2端部连接有扩大桩3；其中管桩1为中空
的管材，预制管桩1外径d1略小于桩孔直径d2，管桩1内径可放入桩底扩孔设备。
在该管材内填充水泥土形成实心管桩；所述支盘桩2包括支盘桩体4和沿该支盘桩
体4轴向方向等间距分布的支盘5，所述支盘桩2为水泥土桩体，扩大桩3为膨胀混凝土桩体。
所述支盘5外径d3为支盘桩体4直径d2的1.8～2.5倍，所述相邻支盘5的间距L为支
盘5外径d3的2.5～3倍，此外也需要根据地质条件而定。本发明设置的合理支盘大小和支盘
间距对承载力提高作用以及经济效益影响较显著，可充分发挥支盘的效果，避免了因支盘
直径太大导致发生剪切破坏，以及不易于施工且容易出现塌孔等现象，同时也避免了因支
盘太小导致的增加摩阻力幅度较小；还避免了支盘间距太大导致的侧阻力提高不明显，支
盘间距太小导致的支盘相互影响显著，不能充分发挥支盘悬臂部分的端阻力等现象。
所述扩大桩3直径d4为支盘桩体4直径d2的2～3倍，该扩大桩3高度h为支盘桩体4
直径d2的1倍。桩底扩孔压浆可加入膨胀混凝土，对桩底形成预压力。因管桩桩径较小，传递
到管桩底部的荷载存在扩散效应；本发明选择合理的扩大桩直径和高度，兼具经济效益的
同时还充分发挥扩大桩承载力提高效益；同时进一步避免扩大桩桩径太小导致发生刺入破
坏，或扩大桩桩径太大不利于施工，同时承载力提高不是很显著等现象。
本发明公开了一种静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的施工方法，包括如下步骤：
A、在工程场地施工，采用旋挖钻6进行桩孔施工，排出少量土体，形成桩径为d2的
桩孔；本发明充分利用了原有土体，排土量少，利于环保；
B、利用挤扩设备7从桩孔下端开始逐级往上挤扩形成外径为d3的支盘空腔；挤扩
设备7可根据桩径大小挤扩不同大小的支盘，挤扩设备7也可使用单个挤扩设备，以及多个
挤扩设备的多节支盘。当挤扩设备7下放到指定深度时，挤扩设备7的油缸打开，挤扩设备7
的叶片、支叉挤压装置同时压入孔壁开始挤扩，挤扩完成后收回油缸，同时将叶片和支叉挤
压装置收起，然后提升挤扩设备7，进行下一个支盘的挤扩施工。
C、向桩孔内加入水泥，搅拌均匀，形成水泥土，进而形成支盘桩2；
D、待支盘桩2凝固达到一定强度后，静压植入管桩1，管桩1可为混凝土管桩、预应
力管桩、竹节桩、钢管管桩、螺旋管桩、FRP管桩、变截面管桩，多种桩组合等如图11(a)～图
11(c)所示，逐节压入到设计的高度，形成内腔填充有水泥土的管桩1；
E、沿管桩1内径伸入带有用于扩径的钻头8的中掘扩底设备9至桩孔下端，钻头8的
扩径为d4，到达底部后打开中掘扩底设备9上的钻头8，在桩端以下一定范围内扩径，形成直
径为d4的桩端扩大空腔；
F、在桩端扩径过程中，同时利用钻头下的环管10上的水平喷嘴11和竖直喷嘴12向
桩端扩大空腔四周内喷射膨胀混凝土与周围土体混合，对桩端形成预压力，形成扩大桩3。
本发明桩端喷嘴是连通在中掘钻头上的，钻的过程中喷射水泥浆或膨胀混凝土，加入到膨
胀剂有预压桩端效果，相当于对桩端施加了预压力。
使用带有喷嘴的中掘扩底设备9时，在中掘扩底设备9下放过程，喷嘴上应有保护
措施，防止下放过程堵塞喷嘴。其中，环管10连接直管顺着中掘扩底设备9连接到地面的水
泥浆池或者膨胀混凝土的储料池，环管10同时连接水平喷嘴11和竖直喷嘴12，水平喷嘴11
和竖直喷嘴12可环向布置4～6个，可根据扩大头大小进行选择，喷射时利用高压油泵，压入
水泥浆或者膨胀混凝土，通过喷嘴向周围挤扩的土体高压喷射，并上下搅拌均匀，形成扩大
桩3，然后收回中掘扩底设备9，提升中掘扩底设备9的钻杆，并及时用清水清洗钻头8及压浆
管，完成静钻挤扩支盘与管桩的组合桩型的施工。
本发明中管桩1置入过程挤压周围水泥土，对孔壁施加了预压力，形成更加密实的
组合桩，管桩1与周围水泥土形成带支盘及扩大桩的组合桩，在荷载作用下，管桩1将荷载传
递到周围水泥土，水泥土通过侧壁、支盘、扩大桩等将荷载传递到周围土体。本发明中水泥
土根据扩大桩范围、桩端持力层特性等配置水灰比和其他参数。