人工挖孔灌注樁在地鐵工程中的應用論文

人工挖孔灌注樁在地鐵工程中的應用論文

　　摘 要：闡述了人工挖孔灌注樁的基本原理及適用范圍，對人工挖孔灌注樁的施工程序及具體的施工工藝進行了介紹，并結合人工挖孔灌注樁在地鐵工程中的應用進行了說明，以使挖孔樁施工更加合理化、規范化。

　　關鍵詞：人工挖孔灌注樁，地鐵，施工工藝，地質條件

　　隨著27年的改革開放，給深圳這座年輕的城市注入了活力、生機。深圳地區高層建筑如雨后春筍般拔地而起，市政道路、地鐵正緊鑼密鼓地施工和準備著。在基礎施工中，因受相鄰建筑物如公路、各種地下管線等市政設施的影響，以及受地質條件制約，為減少機械施工噪音的影響，對如何采取工藝簡單且技術安全可靠、經濟合理的施工手段，是當今投資方和施工單位所必須考慮的問題之一。人工挖孔灌注樁是近十年來開發出的一種行之有效的施工方法，尤其在廣東、深圳、上海、北京地區已經得到了大力的推廣和應用。

　　1 基本原理及適用范圍

　　人工挖孔（或擴孔）灌注樁是指在樁位采用人工挖掘方法成孔，然后安放鋼筋籠，灌注混凝土而成。

　　灌注樁按其受力條件主要分為兩大類：擋土樁和工程承載樁。人工挖（擴）孔樁宜在地下水位以上施工，適用于人工填土層、粘土層、粉土層、砂卵石層和風化巖層。而在地下水滲水量大且難以排水的地層以及松砂層、淤泥土層中，不宜進行人工成孔，尤其不宜在有毒氣的地層中進行人工成孔。人工挖（擴）孔樁的樁身直徑一般為800mm~2000mm，最大直徑可達3500mm。樁端采取擴底和不擴底兩種方式，一般擋土樁采取不擴底方式，而工程承載樁則采取擴底方式。同時，設計人員視樁端土質條件，擴底直徑一般為樁身直徑的1。3倍~2。5倍，最大擴底直徑可達4500mm。擴底變徑尺寸一般按（D—d）/2∶h=1∶4的要求進行控制，其中，D和d分別為擴底直徑和樁身直徑；h為擴底變徑高度，擴底部分可分為平底和孤底兩種，后者的矢高h1>（D—d）/4。

　　為便于施工，挖孔樁孔深不宜超過30m。當樁長L≤8m時，樁身直徑（不含護壁厚度，下同）不宜小于0。8m；當8m<L≤15m時，樁身直徑不宜小于1。0m；當15m20m時，樁身直徑應適當加大。

　　2 施工工藝

　　2。1 施工程序

　　挖孔灌注樁施工程序為：場地平整→放線、定樁位→挖第一節樁孔土方→支模澆灌第一節混凝土護壁→在護壁上二次測標高及做好軸線標志→安裝垂直運輸架、起重卷揚機、孔底吊土桶、通風、照明設施等→第二節樁身挖土→護壁→重復第二節挖土、支模、澆灌混凝土護壁工序，循環作業直至設計深度→檢查持力層后進行擴底（僅限于工程承載樁）→清理虛土、排除積水、檢查尺寸和持力層→吊放鋼筋籠→灌注樁芯混凝土。

　　2。2 護壁厚度設計

　　大直徑人工挖孔樁以及在土質條件較差地區，大都采取分段挖土、分段護壁的方法施工，以保證操作安全。對于深度小于6。0m，且土質條件較好、不擴頭的樁（1000mm以內）可采取不護壁挖掘。

　　混凝土護壁厚度t可按下式計算：

　　t≥KN/fc或t≥KPD/2fc。

　　其中，N為作用在混凝土護壁截面上的壓力，N/m2，N=P×D/2；K為安全系數，一般取1。65；fc為混凝土軸心抗壓強度，N/mm2；P為土和地下水對護壁的最大側壓力，N/mm2；D為樁孔直徑，m。

　　1）對無粘性土，當無地下水時：

　　P=γHtg2（45°—/2）；

　　當有地下水時：

　　P=γHtg2（45°—/2）+（γ—γw）（H—h）tg2（45°—/2）+（H—h）γw。

　　2）對粘性土，當無地下水時：

　　P=γHtg2（45°—/2）+2ctg（45°—/2）；

　　當有地下水時：

　　P=γHtg2（45°—/2）—4ctg（45°—/2）+（γ—γw）（H—h）tg（45°—/2）+（H—h）γw。

　　其中，γ為土的容重，kN/m3；γw為水的容重，kN/m3；H為挖孔樁護壁深度，m；h為地面至地下水位深度，m；D為挖孔樁外直徑，m。

　　通常護壁厚度取10cm~20cm。

　　2。3 護壁成孔

　　為防止塌孔和保證操作安全，挖孔樁多設現澆混凝土支護，每節高1m~1。1m，或加配適量雞6。5mm~雞8mm光面鋼筋@200mm×200mm，護壁混凝土強度標號一般與樁芯一致（C20或C30），挖孔時應預留出護壁厚度，以保證設計的樁芯柱體尺寸。

　　護壁施工采取拼裝而成的木模支護，拆上節支下節，循環周轉使用。對成樁直徑不小于1。5m的樁進行支模時，為防止模板跑位變形，需設內支撐。混凝土用吊桶運輸，人工澆筑，上部留100mm高作澆灌口，并用手提插入式振動器振搗，待混凝土強度達1MPa即可拆摸。當使用大廠水泥時可在8h~12h后拆模（一般視當地氣溫而定）。

　　2。4 鋼筋籠制安

　　通常有樁內綁扎和井口吊裝兩種方式。樁內綁扎通常用于擋土樁，而工程樁則采用井口吊裝方式。對直徑和長度大的鋼筋籠在地面制造時，一般在主筋內側每隔2m~2。5m加設一道與主筋直徑一致的加強箍，并在每箍內設一“Δ”型加強支撐，同時將主箍焊接牢固組成骨架。為便于吊運，一般應分節制作。鋼筋籠的主筋為通長鋼筋，其接頭通常采用對焊或雙面焊，主筋與箍筋間隔點焊固定�？刂票Ｗo層為不小于50mm，鋼筋籠外形尺寸偏差為±10mm。

　　鋼筋籠就位采用起重機進行吊裝，上下節主筋采用幫條雙面焊接，整體鋼筋籠用鋼管懸掛在井壁上，借其自重保持垂直。

　　2。5 灌注樁身混凝土

　　在灌注混凝土前，應先放置鋼筋籠，并再次清除孔內虛土。混凝土坍落度控制為18cm~22cm。

　　混凝土灌注可采取現場拌制或商品混凝土泵送形式。混凝土下料采用溜槽和串筒，要垂直灌入樁孔內，避免混凝土斜向沖擊孔壁，造成塌孔和混凝土離析現象。

　　混凝土應連續分層灌注，每層灌注高度一般不超過1。5m，對擴大頭段采取一次性灌注振搗。對于直徑較大的挖孔樁分層搗實時，應隨時振搗密實，直至樁頂。當混凝土灌注量大時，可用混凝土泵車送料。在混凝土初凝前抹壓平整，以避免出現塑性收縮裂縫或環向干縮裂縫。表面浮漿層應鑿除，使之與上部承臺或底板連接良好。

　　2。6 混凝土養護

　　當樁頂標高比自然場地標高低時，在混凝土澆筑12h后進行灑水養護；當樁頂標高比場地標高高時，在混凝土澆筑12h后應覆蓋草袋，并灑水養護，且養護時間不少于7d。

　　3 工程實例

　　深圳地鐵2號線土建工程2201標世界之窗站與地鐵1號線十字換乘，位于1號線之下，1號線車站已經處于運營階段。其中換乘節點48。6m位于深南大道下方范圍已建成，待建車站南、北基坑分別長58。75m，43。15m，基坑深約21m，采用人工挖孔咬合樁+鋼支撐支護體系，南北基坑各分兩期施工。南基坑近鄰景區世界之窗，北基坑近鄰在建益田假日廣場建筑群。本標段車站站南接48。25m暗挖區間，車站站北接區間折返線。

　　北基坑采用1400@1350人工挖孔咬合樁；南基坑采用1400@1350人工挖孔咬合樁（地鐵物業部分），一期、二期基坑分界處圍護樁采用雞1400@2000（車站主體范圍）和雞1200@2000（地鐵物業范圍），南基坑地鐵物業范圍和北基坑風道范圍采用1200@1150人工挖孔咬合樁，挖孔樁護壁厚均為150mm。

　　4 結語

　　1）人工挖孔樁機具設備簡單，作業時無振動、噪聲小，更適用于在狹窄施工場地內對鄰近建筑物基礎的保護；

　　2）人工挖孔樁和外側旋噴樁相結合止水效果良好，能保證基坑順利施作。四周開挖后的平整度及外觀質量，能確保設計施工要求；

　　3）當孔深較大時或地下水較為豐富的地區，須保證孔內通風及照明，護壁混凝土強度最好與樁芯一致，拆模時間應視當地氣溫條件而定；

　　4）樁內空間狹小，勞動條件差，稍一疏忽，容易發生人身傷亡事故，應引起高度重視；

　　5）國內因勞動力便宜，工程造價低，可按施工進度要求分組同時作業；

　　6）人工挖孔樁受天氣、氣溫影響較大；

　　7）如因受相鄰建筑物、公路、各種地下管線等市政設施的影響，以及受地質條件制約，為減少機械施工噪音的影響，人工挖孔樁在深圳具有廣闊的市場前景。

　　參考文獻：

　　[1]馬錦泰。人工挖孔樁在煤矸石地基上的施工技術[J]。山西建筑，2006，32（19）：92—93。

　　[2]徐 云。人工挖孔樁施工質量控制及安全施工[J]。山西建筑，2006，32（12）：74—75。

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