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(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(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(shè)計人員視樁端土質(zhì)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(dāng)樁長l≤8m時,樁身直徑(不含護壁厚度,下同)不宜小于0.8m;當(dāng)8m20m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為: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)混凝土護壁→在護壁上二次測標(biāo)高及做好軸線標(biāo)志→安裝垂直運輸架、起重卷揚機、孔底吊土桶、通風(fēng)、照明設(shè)施等→第二節(jié)樁身挖土→護壁→重復(fù)第二節(jié)挖土、支模、澆灌混凝土護壁工序,循環(huán)作業(yè)直至設(shè)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(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、不擴頭的樁(φ1000mm以內(nèi))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(shù),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(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。