人工挖孔灌注樁在地鐵工程中的應(yīng)用摘　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(jìn)行了介紹,并結(jié)合人工挖孔灌注樁在地鐵工程中的應(yīng)用進(jìn)行了說明,以使挖孔樁施工更加合理化、規(guī)范化。關(guān)鍵詞:人工挖孔灌注樁,地鐵,施工工藝,地質(zhì)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(jī)。深圳地區(qū)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(zhǔn)備著。在基礎(chǔ)施工中,因受相鄰建筑物如公路、各種地下管線等市政設(shè)施的影響,以及受地質(zhì)條件制約,為減少機(jī)械施工噪音的影響,對如何采取工藝簡單且技術(shù)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的施工手段,是當(dāng)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(fā)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(qū)已經(jīng)得到了大力的推廣和應(yīng)用。1 基本原理及適用范圍 人工挖孔(或擴(kuò)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(kuò))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(fēng)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(jìn)行人工成孔,尤其不宜在有毒氣的地層中進(jìn)行人工成孔。人工挖(擴(kuò))孔樁的樁身直徑一般為800mm~2000mm,最大直徑可達(dá)3500mm。樁端采取擴(kuò)底和不擴(kuò)底兩種方式,一般擋土樁采取不擴(kuò)底方式,而工程承載樁則采取擴(kuò)底方式。同時,設(shè)計人員視樁端土質(zhì)條件,擴(kuò)底直徑一般為樁身直徑的1.3倍~2.5倍,最大擴(kuò)底直徑可達(dá)4500mm。擴(kuò)底變徑尺寸一般按(D-d)/2∶h=1∶4的要求進(jìn)行控制,其中,D和d分別為擴(kuò)底直徑和樁身直徑;h為擴(kuò)底變徑高度,擴(kuò)底部分可分為平底和孤底兩種,后者的矢高h(yuǎn)1>(D-d)/4。 為便于施工,挖孔樁孔深不宜超過30m。當(dāng)樁長L≤8m時,樁身直徑(不含護(hù)壁厚度,下同)不宜小于0.8m;當(dāng)8m<L≤15m時,樁身直徑不宜小于1.0m;當(dāng)15m<L≤20m時,樁身直徑不宜小于1.2m;當(dāng)樁長L>20m時,樁身直徑應(yīng)適當(dāng)加大。2 施工工藝2.1 施工程序 挖孔灌注樁施工程序?yàn)?場地平整→放線、定樁位→挖第一節(jié)樁孔土方→支模澆灌第一節(jié)混凝土護(hù)壁→在護(hù)壁上二次測標(biāo)高及做好軸線標(biāo)志→安裝垂直運(yùn)輸架、起重卷揚(yáng)機(jī)、孔底吊土桶、通風(fēng)、照明設(shè)施等→第二節(jié)樁身挖土→護(hù)壁→重復(fù)第二節(jié)挖土、支模、澆灌混凝土護(hù)壁工序,循環(huán)作業(yè)直至設(shè)計深度→檢查持力層后進(jìn)行擴(kuò)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(hù)壁厚度設(shè)計 大直徑人工挖孔樁以及在土質(zhì)條件較差地區(qū),大都采取分段挖土、分段護(hù)壁的方法施工,以保證操作安全。對于深度小于6.0m,且土質(zhì)條件較好、不擴(kuò)頭的樁(Φ1000mm以內(nèi))可采取不護(hù)壁挖掘。 混凝土護(hù)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(hù)壁截面上的壓力,N/m2,N=P×D/2;K為安全系數(shù),一般取1.65;fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度,N/mm2;P為土和地下水對護(hù)壁的最大側(cè)壓力,N/mm2;D為樁孔直徑,m。 1)對無粘性土,當(dāng)無地下水時:P=γHtg2(45°-Φ/2);　　當(dāng)有地下水時:P=γHtg2(45°-Φ/2)+(γ-γw)(H-h)tg2(45°-Φ/2)+(H-h)γw。 2)對粘性土,當(dāng)無地下水時:P=γHtg2(45°-Φ/2)+2ctg(45°-Φ/2); 當(dāng)有地下水時:P=γHtg2(45°-Φ/2)-4ctg(45°-Φ/2)+(γ-γw)(H-h)tg(45°-Φ/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(hù)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(hù)壁厚度取10cm~20cm。2.3 護(hù)壁成孔 為防止塌孔和保證操作安全,挖孔樁多設(shè)現(xiàn)澆混凝土支護(hù),每節(jié)高1m~1.1m,或加配適量?Φ6.5mm~?Φ8mm光面鋼筋@200mm×200mm,護(hù)壁混凝土強(qiáng)度標(biāo)號一般與樁芯一致(C20或C30),挖孔時應(yīng)預(yù)留出護(hù)壁厚度,以保證設(shè)計的樁芯柱體尺寸。 護(hù)壁施工采取拼裝而成的木模支護(hù),拆上節(jié)支下節(jié),循環(huán)周轉(zhuǎn)使用。對成樁直徑不小于1.5m的樁進(jìn)行支模時,為防止模板跑位變形,需設(shè)內(nèi)支撐。混凝土用吊桶運(yùn)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(qiáng)度達(dá)1MPa即可拆摸。當(dāng)使用大廠水泥時可在8h~12h后拆模(一般視當(dāng)?shù)貧鉁囟?。2.4 鋼筋籠制安 通常有樁內(nèi)綁扎和井口吊裝兩種方式。樁內(nèi)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(nèi)側(cè)每隔2m~2.5m加設(shè)一道與主筋直徑一致的加強(qiáng)箍,并在每箍內(nèi)設(shè)一“Δ”型加強(qiáng)支撐,同時將主箍焊接牢固組成骨架。為便于吊運(yùn),一般應(yīng)分節(jié)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(diǎn)焊固定。控制保護(hù)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(jī)進(jìn)行吊裝,上下節(jié)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(yīng)先放置鋼筋籠,并再次清除孔內(nèi)虛土。混凝土坍落度控制為18cm~22cm。 混凝土灌注可采取現(xiàn)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(nèi),避免混凝土斜向沖擊孔壁,造成塌孔和混凝土離析現(xiàn)象。 混凝土應(yīng)連續(xù)分層灌注,每層灌注高度一般不超過1.5m,對擴(kuò)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(shí)時,應(yīng)隨時振搗密實(shí),直至樁頂。當(dāng)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(xiàn)塑性收縮裂縫或環(huán)向干縮裂縫。表面浮漿層應(yīng)鑿除,使之與上部承臺或底板連接良好。2.6 混凝土養(yǎng)護(hù) 當(dāng)樁頂標(biāo)高比自然場地標(biāo)高低時,在混凝土澆筑12h后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù);當(dāng)樁頂標(biāo)高比場地標(biāo)高高時,在混凝土澆筑12h后應(yīng)覆蓋草袋,并灑水養(yǎng)護(hù),且養(yǎng)護(hù)時間不少于7d。3 工程實(shí)例 深圳地鐵2號線土建工程2201標(biāo)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(jīng)處于運(yùn)營階段。其中換乘節(jié)點(diǎn)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(hù)體系,南北基坑各分兩期施工。南基坑近鄰景區(qū)世界之窗,北基坑近鄰在建益田假日廣場建筑群。本標(biāo)段車站站南接48.25m暗挖區(qū)間,車站站北接區(qū)間折返線。 北基坑采用Φ1400@1350人工挖孔咬合樁;南基坑采用Φ1400@1350人工挖孔咬合樁(地鐵物業(yè)部分),一期、二期基坑分界處圍護(hù)樁采用?Φ1400@2000(車站主體范圍)和?Φ1200@2000(地鐵物業(yè)范圍),南基坑地鐵物業(yè)范圍和北基坑風(fēng)道范圍采用Φ1200@1150人工挖孔咬合樁,挖孔樁護(hù)壁厚均為150mm。4 結(jié)語 1)人工挖孔樁機(jī)具設(shè)備簡單,作業(yè)時無振動、噪聲小,更適用于在狹窄施工場地內(nèi)對鄰近建筑物基礎(chǔ)的保護(hù); 2)人工挖孔樁和外側(cè)旋噴樁相結(jié)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(zhì)量,能確保設(shè)計施工要求; 3)當(dāng)孔深較大時或地下水較為豐富的地區(qū),須保證孔內(nèi)通風(fēng)及照明,護(hù)壁混凝土強(qiáng)度最好與樁芯一致,拆模時間應(yīng)視當(dāng)?shù)貧鉁貤l件而定; 4)樁內(nèi)空間狹小,勞動條件差,稍一疏忽,容易發(fā)生人身傷亡事故,應(yīng)引起高度重視; 5)國內(nèi)因勞動力便宜,工程造價低,可按施工進(jìn)度要求分組同時作業(yè); 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(shè)施的影響,以及受地質(zhì)條件制約,為減少機(jī)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(xiàn):[1]馬錦泰.人工挖孔樁在煤矸石地基上的施工技術(shù)[J].山西建筑,2006,32(19):92-93.[2]徐　云.人工挖孔樁施工質(zhì)量控制及安全施工[J].山西建筑,2006,32(12):74-75.