：针对杭州地铁萧山机场站上盖萧山机场T4航站楼、车站宽、工期紧、桩基的承载力要求高等特点，施工中采用两次扩底的AM扩底桩来增加桩基承载力。采用数值模拟对桩基承载性能进行了分析，并经现场荷载试验验证，施工的AM扩底桩质量良好，承载力合格，且能产生较好的经济效益，对于类似工程条件下的桩基施工具有一定的借鉴价值与指导意义。
：AM扩底桩；粉砂夹淤泥质地质；地铁车站；上盖航站楼
0前言
早在18世纪，为提高地基承载力，工程师们发明了人工挖孔灌注桩。近年来，随着桩基施工技术的革新，AM扩底灌注桩在诸多工程实践中被采用。AM扩底灌注桩是对等截面普通钻孔灌注桩施工工艺的创新，其根本目的是提高单桩承载力，主要途径是在桩身部位扩径或在桩端持力层部位扩底，充分利用桩身或桩端周围承载力良好的土层，增加桩侧、桩端的受力面积。
目前，AM扩底桩已经在武汉地铁[1]、杭州地铁[2]、杭州市地下商城工程[3]、天津小白楼地下开发工程[4]、武汉天兴洲长江大桥工程[5]等诸多工程中得到应用，取得了较好的施工应用效果。
对AM扩底灌注桩的设计与施工已有了大量的研究。杨明[6]采用高精度滑动测微计测试AM桩的桩身应变并积累了较多经验。邹为民[7]研究了成孔时间对孔壁稳定性的影响，为施工工艺的进步提供了方向。周湘明[8]在复杂地质条件下，在坚实岩层部位采用了扩大截面人工挖孔，竣工后该桩基工程获得成功。
本文在以往研究的基础上，对AM扩底灌注桩施工工艺、施工控制要点、承载性能分析、承载能力试验、施工效益做了进一步研究，以期对类似工程提供可靠的理论依据和工程实践经验。
1工程概况
1.1工程设计概况
杭州地铁1号线萧山机场站位于萧山机场内，车站宽度达80m，地质主要为高水位粉砂夹淤泥质土，是国内在建最宽地铁车站。地铁萧山机场站邻近萧山机场T3航站楼，为地铁1号线、7号线、机场快线三线换乘站。车站总长.5m，标准段宽度71.4m，最宽处为80m，基坑开挖深度18~23m，总建筑面积约8.1万m2。
萧山机场站AM扩底桩共计根，全部为摩擦端承桩，桩径均为mm，扩底直径为mm，扩底高度为mm，2次扩底，形成2个扩底头。车站基坑范围内为空桩，设计有效桩长为42m，桩底以?-4圆砾层作为桩端持力层，其单桩抗压承载力特征值为kN，抗拔承载力特征值为kN。
1.2水文情况
萧山机场站浅层地下水属孔隙性潜水，主要赋存于表层填土、粉砂层中，由大气降水径流补给以及萧山机场站景观湖侧向补给，水位一般为1.20～3.30m。
1.3地质情况
萧山机场站地质情况详见表1。
表1土层参数
2AM扩底桩施工工艺
结合设计文件和工程地质条件，选择AM工法全液压可视可控旋挖扩孔钻机（图1）和扩孔快换魔力铲斗（图2）。
图1全液压可视可控旋挖扩孔钻机
图2扩孔快换魔力铲斗
AM工法桩施工工艺流程如图3所示，主要包括定位、钻孔、挖掘、扩底、下钢筋笼、清孔、灌注混凝土成桩。
图3AM扩底桩施工工艺流程图
3施工控制要点
3.1钻机等径部成孔
（1）护筒埋设完毕后，注入稳定液，钻机旋转钻头进行原始土挖掘。经施工验证，在砂层地质中，桩基最优钻进速度为5m/h，在此速度下钻进时可保证桩基正常钻进且施工效率较高。
（2）每钻进15m检查一次稳定液的指标，如果各项指标超过上下限时，应及时调整。
（3）等径部成孔完成后，AM扩底旋挖钻机更换AM工法魔力铲斗，首先在桩基中部位置进行扩孔，最后在桩基底部位置进行扩孔。
3.2成孔人造稳定液配置关键技术
AM扩底钻孔灌注桩护壁采用人造稳定液，由膨润土、水、CMC等材料配合而成。考虑本工程地质条件以砂层和圆跞层为主，且经现场试验验证，稳定液最优技术指标为：比重区间为1.2～1.25，粘度控制在29～31s，胶体率大于98%，含砂率小于3%，PH值在8～9之间。稳定液可在成孔过程中同步渗入土层中，能够增加周边土体的强度，减少地下水流入孔内，使孔壁表面保持长时间稳定。
稳定液最优配合比为水:膨润土∶CMC=∶∶1.2。配置稳定液宜选用优质膨润土，同时根据配置结果适当添加烧碱、黏土、重晶石等材料调整各项技术指标至最优状态。稳定液搅拌时间为4～7min，如需在搅拌后立即使用的，搅拌时间适当延长。泥浆制备的投料顺序为：水、膨润土、CMC、分散剂、其他外加剂。配置的稳定液需在储存箱内循环24h以上才能使用。按直径Φmm，底部扩孔直径Φmm计算，考虑备用稳定液及损失，每台钻机需配备1只不小于成孔土方量体积的1.5倍的稳定液储存池。
4承载性能分析
利用有限元计算软件建立模型进行单桩承载性状的数值模拟分析。
4.1基本假定
（1）有限元模型中土的材料性质为均匀的各向同性；
（2）桩在加荷过程中不会损坏；
（3）桩和土共同作用处于轴对称状态，且桩和土体重心重合。
4.2基本参数选择
为了使数值模拟结果更加准确，计算参数按照以下原则选取：
（1）桩身混凝土采用C35（密度kg/m3，弹性模量E=30GPa，泊松比μ=0.2）；
（2）AM桩的模型桩长为42m、桩身直径1.8m、扩大头直径为3.3m，扩底高度为4.m；
（3）土层参数见表2；
（4）计算模型中取10m×10m范围。
表2试验桩主要参数
4.3模型建立
根据以上数值模拟建模的参数，建立与原位试验参数相同的AM桩数值模型，模型如图4所示。
图4PLAXISAM图4PLAXISAM桩模型
4.4PLAXISAM桩的笛卡尔有效应力分析
图5为在kN竖向桩顶荷载下，PLAXISAM桩的桩周土竖向笛卡尔有效应变的云图。由图中可以看出，扩大头位置下斜面处的应力增大范围大约为7~9d（d为等直径桩身段直径），扩大头上方的削弱区范围大约为3~5d。
图5kN荷载下有效应力
由分析结果可得，随着承受荷载的增加，AM桩基周围的土体应力增加区域不断扩大，但直到加载至kN时均未发生明显破坏，AM桩可以正常承受kN的荷载。
5承载能力试验
为进一步验证其单桩竖向抗压/抗拔极限承载力，于年2月至年4月对该工程的3根mm扩mm钻孔灌注桩进行了自平衡法静载试验。桩基承载力检测时釆用慢速维持荷载法加载，对试验桩基进行分级加载，同时观测桩基位移，绘制相应荷载-位移曲线。试验桩主要参数见表2。
根据《基桩承载力自平衡检测技术规程》（DB33/T-），计算得各试桩分析结果见表3。
表3各试桩自平衡分析结果
萧山机场站部分桩基试验检测结果见表3。由此可见：C-AM-47#试桩单桩竖向抗拔极限承载力大于等于kN，C-AM-46#及C-AM-52#试桩的单桩竖向抗压极限承载力大于等kN，说明三根试桩位置处地层的地基土承载力参数取值基本合理，试桩极限承载能力满足设计要求。
为满足试验要求，该3根试验桩在基坑范围内也为实桩，因此桩基的最终承载力需进行折减。根据3根AM桩的虚桩部分极限承载力理论值（C-AM-47#试验桩的虚桩抗拔极限承载力理论值为kN，C-AM-46#及C-AM-52#试验桩的虚桩极限承载力理论值kN），推算得出：C-AM-47#工程桩单桩竖向抗拔极限承载力不小于kN，C-AM-46#及C-AM-52#工程桩的单桩竖向极限承载力不小于kN。指标满足设计要求。
6施工效益分析
根据萧山机场站地质情况推算，如采用同直径钻孔灌注桩，桩基长度需至少为65m才能达到设计承载力要求，采用两次扩底AM工法桩相比同直径钻孔灌注桩可减少桩长23m，单桩可减少混凝土用量27.4m3，减少出土量27.4m3，减少钢筋用量15.7t，节约成桩用时11.2h。该站为全国最大的单体车站，跨度80m，三线并行，知名度广、受