人工挖孔灌注樁施工技術(shù)

郭吉友

【摘 要】人工挖孔灌注樁的意外事故經(jīng)常發(fā)生，為杜絕或減少該類安全事故的發(fā)生，房屋建筑工程在勘察設(shè)計(jì)方面嚴(yán)格限制使用人工挖孔樁。但是人工挖孔灌注樁具有造價(jià)低、機(jī)具簡(jiǎn)單、作業(yè)時(shí)無(wú)振動(dòng)無(wú)噪音、樁身混凝土質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn)。本文根據(jù)工程實(shí)例，分析了人工挖孔灌注樁的運(yùn)用，針對(duì)該工藝做了探討。

【關(guān)鍵詞】人工挖孔樁；基礎(chǔ)工程；施工技術(shù)

人工挖孔灌注樁的特點(diǎn)是不受施工設(shè)備限制，施工簡(jiǎn)單，作業(yè)時(shí)無(wú)振動(dòng)，噪聲小，更適于受施工場(chǎng)地限制，鉆機(jī)不易到位的工程，并對(duì)鄰近建筑物基礎(chǔ)有保護(hù)作用；人工挖孔能避免由機(jī)械成孔時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)需跳躍式施工的弊端，可多孔同時(shí)作業(yè)，可大大提高成孔速度；孔形易于檢查，孔底虛土易于清除干凈，還可視土層隨意改變孔深，并可任意擴(kuò)大孔底；可以直接檢驗(yàn)孔壁和孔底土質(zhì)，樁質(zhì)量可靠，單樁承載能力高；勞動(dòng)力便宜，造價(jià)低廉；適用于無(wú)地下水或少量地下水，且較密實(shí)的土層或風(fēng)化巖層，樁的直徑（或邊長(zhǎng)）不宜小于1.4m，孔深一般不宜超過(guò)20m。

1.工程概況

1.1工程特點(diǎn)

某工程場(chǎng)地交通便利，所有施工設(shè)備均可直接進(jìn)入施工地區(qū)。工程共規(guī)劃了三棟建筑，即1、2、3號(hào)樓，分別為7層綜合大樓，3層接待中心，還有一個(gè)單層的營(yíng)業(yè)大廳，建筑面積21745m2，結(jié)構(gòu)形式部分為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，部分為磚混結(jié)構(gòu)。本工程大量采用人工挖孔樁基礎(chǔ)。

1.2設(shè)計(jì)概況

本工程基礎(chǔ)采用人工挖孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑為0.8m、0.9m、1.0m3種，中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖作為樁端持力層，持力層的樁端承載力特征值大于3500kPa。樁基礎(chǔ)鋼筋采用I、II級(jí)鋼筋，砼強(qiáng)度等級(jí)為C30。

主體砌體及砼：填充外墻采用多孔黏土空心磚，內(nèi)墻為加氣砼砌塊，強(qiáng)度Mu10級(jí)，用M5.0級(jí)混合砂漿砌筑?！?.000以下填土中的基礎(chǔ)墻、地壟墻用同等級(jí)水泥砂漿砌筑。多孔黏土空心磚容重應(yīng)≤13kN/m3，加氣砼砌塊容重應(yīng)≤10kN/m3。正負(fù)零以下墻柱砼強(qiáng)度等級(jí)為C30，其余所有現(xiàn)澆砼梁、柱、板強(qiáng)度等級(jí)均為C25。

1.3地質(zhì)條件

地層巖性自上而下依次為：素填土→耕土→硬可塑粉質(zhì)黏土→軟可塑狀粉質(zhì)黏土→含礫粉質(zhì)黏土→中粗砂→圓礫→殘積粉質(zhì)黏土→全風(fēng)化泥巖→全風(fēng)化砂巖→強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)砂巖→中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖→中風(fēng)化砂巖。

2.人工挖孔樁設(shè)計(jì)

2.1樁的布置

框架結(jié)構(gòu)一般采用一柱一樁，樁與樁之間的最小中心距為3d（d為樁身直徑）；樁擴(kuò)底端最小中心為1.5D（D為擴(kuò)底端設(shè)計(jì)直徑）。

2.2挖孔樁的設(shè)計(jì)

樁的設(shè)計(jì)一般根據(jù)上部結(jié)構(gòu)傳承的荷載和地質(zhì)構(gòu)造來(lái)決定樁長(zhǎng)、樁徑以及擴(kuò)大頭尺寸。本工程結(jié)合經(jīng)濟(jì)和地質(zhì)構(gòu)造決定上述參數(shù)，決定中風(fēng)化巖土層為挖孔樁端承載層，單樁極限端阻力標(biāo)準(zhǔn)值為2800kPa，樁長(zhǎng)L=6m～7m，由于樁較短，總側(cè)摩擦力阻力較小，與樁自重相抵，故不計(jì)算側(cè)摩擦力。

2.3設(shè)計(jì)計(jì)算

樁護(hù)壁及樁身構(gòu)造：人工挖孔樁的護(hù)壁是在施工時(shí)隨挖隨做，為了不讓孔壁土體因暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而引起塌方，當(dāng)挖至一定深度后，就必須澆筑護(hù)壁。一般情況下每次挖孔不超過(guò)1m，上下節(jié)護(hù)壁間宜用鋼筋拉接。護(hù)壁砼強(qiáng)度等級(jí)不得低于樁身砼強(qiáng)度等級(jí)C20。樁徑d>800mm時(shí)，主筋的砼保護(hù)層厚度不應(yīng)小于35mm，若是水下灌注砼則不得小于50mm。擴(kuò)底端直徑與樁身直徑比d/D應(yīng)根據(jù)承載力要求及擴(kuò)底端部側(cè)面和樁端持力層的土性確定，最大不超過(guò)0.3，擴(kuò)底端側(cè)面的斜率應(yīng)根據(jù)實(shí)際成孔及支護(hù)條件確定，一般砂土取1/3，粉土、黏土取1/2，擴(kuò)底端底面一般呈鍋底形，矢高Hb取0.1～0.15D人工挖孔樁大樣。

3.人工挖孔樁施工

3.1施工機(jī)具準(zhǔn)備

深層堅(jiān)土采用風(fēng)動(dòng)機(jī)具鑿據(jù)，淺層挖孔采用人工鋤、短鍬、鎬等，另配備井內(nèi)鼓風(fēng)機(jī)6～10臺(tái)及輸風(fēng)管井下安全照明36V低壓電源、潛水泵等，提升機(jī)具采用1t卷?yè)P(yáng)機(jī)配三木塔、活底吊桶。

3.2施工工藝

場(chǎng)地整平→放線、樁位→挖第一節(jié)樁孔土方→第一節(jié)砼護(hù)壁→在護(hù)壁上二次投測(cè)標(biāo)高及樁位十字軸線→安裝活動(dòng)井蓋、垂直運(yùn)輸架、活底吊土桶、排水、通風(fēng)、照明設(shè)施等→第二節(jié)樁身挖土→清理樁孔四壁、校核樁孔垂直度和直徑→第二節(jié)砼護(hù)壁→重復(fù)第二節(jié)挖土、支模、澆筑砼護(hù)壁，循環(huán)作業(yè)直至設(shè)計(jì)深度→檢查持力層后進(jìn)行擴(kuò)底→清理虛土、排除積水、檢查尺寸和持力層→吊放鋼筋籠就位→澆筑樁身砼。

3.3施工過(guò)程

人工挖孔施工：

（1）開挖孔前要平整布置場(chǎng)地，清除地表松軟土層和雜物，布置好控制線網(wǎng)，根據(jù)監(jiān)理復(fù)核查過(guò)的位置采用十字交叉法確定樁孔位置。

（2）在每一樁位開挖土方，一般挖1m左右，澆注混凝土井圈第一節(jié)護(hù)壁，使井圈高出地面20cm，且應(yīng)加厚10cm，而后將樁位縱橫中心線測(cè)放置井圈上，并測(cè)出井孔控制高程，以利于下部掘進(jìn)的高程控制。

（3）修筑鋼筋混凝土井圈應(yīng)保證護(hù)壁的配筋和混凝土澆注強(qiáng)度，上下節(jié)護(hù)壁的搭接長(zhǎng)度不得小于5cm，每節(jié)護(hù)壁在當(dāng)日施工完畢后24h后拆除，發(fā)現(xiàn)護(hù)壁有蜂窩漏水現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)強(qiáng)以防止造成事故。該工程中涉及護(hù)壁混凝土強(qiáng)度為C20，厚度為0.15m。

（4）進(jìn)行第二階段開挖時(shí)，先從井口用垂球吊線找出中心點(diǎn)，并在井孔底部打一短木樁，將樁中心投影到木樁頂上，以此為據(jù)進(jìn)行第二節(jié)護(hù)壁的土方開挖。在此過(guò)程中應(yīng)密切注意地質(zhì)情況變化。

3.4地下水、流沙處理措施

在護(hù)壁施工中，由于地下水以及流沙等因素的制約，樁孔的護(hù)壁有時(shí)不能按照常規(guī)設(shè)計(jì)來(lái)施工，本工程采用以下方法來(lái)消除地下水以及流沙的制約：

（1）沉管法施工：預(yù)制砼沉管，放入礫砂底部，圓礫層上部，同時(shí)用水泵排水，使孔底出露，沉管下沉。

（2）模板護(hù)壁法：在地下水水位下降速度較慢地段，為了避免成孔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，引起孔壁土體塌落，采用0.3～0.6m的短模板，有較好效果。

（3）鋼套筒護(hù)壁法：在厚砂層地段，地下水量較大，采用鋼套筒做護(hù)壁，邊抽水邊下壓鋼套筒，穿過(guò)流砂層使樁孔成型較為理想。

3.5砼灌注

砼集中攪拌，坍落度控制在4～8cm，砼下料采用串桶下料，并保證砼自由落下高度不大于2m，邊澆灌邊插實(shí)，樁頂下3m處開始用插入式振搗器振搗。砼同一樁內(nèi)砼一次澆筑完成不留施工縫，若因特殊原因必須留設(shè)施工縫時(shí)，須在砼周圍插下短鋼筋，以加強(qiáng)新老砼之間的結(jié)合力。砼澆筑過(guò)程中，注意防止地下水進(jìn)入，不能有超過(guò)50mm的積水層，超過(guò)50mm需要采用導(dǎo)管吸干，如滲水量過(guò)大，按水下砼操作規(guī)則施工，水下澆灌砼時(shí)，砼標(biāo)號(hào)提高到C35級(jí)。

4.檢測(cè)結(jié)果與經(jīng)濟(jì)分析

（1）基礎(chǔ)工程施工完畢，經(jīng)過(guò)對(duì)人工挖孔樁實(shí)施上述的技術(shù)控制，使其達(dá)到了預(yù)期的效果，在對(duì)其工程樁進(jìn)行的靜載（堆載）試驗(yàn)證明，人工挖孔樁滿足設(shè)計(jì)要求，達(dá)到了質(zhì)量驗(yàn)評(píng)標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)良等級(jí)。

（2）為了說(shuō)明問(wèn)題，本例將人工挖孔樁與柱下獨(dú)立基礎(chǔ)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。通過(guò)上文計(jì)算，本工程采用最小直徑的人工挖孔樁800mm，承載力設(shè)計(jì)值為3500。兩種基礎(chǔ)設(shè)計(jì)方案主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，通過(guò)以上對(duì)比分析，當(dāng)人工挖孔樁長(zhǎng)6m，比獨(dú)立基礎(chǔ)節(jié)省20%左右；樁長(zhǎng)為7.5m時(shí)，與獨(dú)立基礎(chǔ)費(fèi)用基本持平。

5.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)本工程的實(shí)踐工程說(shuō)明，人工挖孔灌樁技術(shù)是一項(xiàng)經(jīng)濟(jì)合理、施工簡(jiǎn)單、便于管理的基礎(chǔ)工程技術(shù)。在工程設(shè)計(jì)中，必須根據(jù)工程的地質(zhì)條件和環(huán)境因素來(lái)合理選取參數(shù)。在施工過(guò)程中如果能夠積極做好施工中的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，正確處理好施工過(guò)程中的各種特殊問(wèn)題，相信人工挖孔灌樁技術(shù)在不同類型的多層工業(yè)與民用建筑地基中一定能夠發(fā)揮出它的特點(diǎn)。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

[1]建筑樁基技術(shù)規(guī)范.（JGJ94-2008）.

[2]建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范.（GB50007-2002）.