人工挖孔桩在深基坑

1、人工挖孔桩在深基坑围护中的应用 刘国华 (江苏淮阴建设工程集团有限公司)厦门环卫综合处理厂垃圾焚烧发电工房项目位于湖里区禾山镇后坑村工业区，该工程垃圾池长24.85m，宽31.14m，板底标高6.67m，总面积773.83m2。深基坑与原办公楼距离仅2.70m（见图一），且原办公楼基础埋深为1.9m，基础底面尺寸3600*3600，其下为3.0m厚砂石换土层，换土层平面尺寸为5800*5800，底标高约为4.9m，换土层最东边距垃圾池底板西边缘仅1700mm左右，而垃圾池开挖底标高为6.67m，没有任何放坡距离，无法满足土方开挖要求的边坡条件及支护条件。考虑到本工程紧邻办公楼，且深基础施工周期

2、约60至70天，同时应确保办公楼安全使用，要求施工时不能产生任何差错。在最安全的开挖土方条件不具备的情况下，比较了深层机械搅拌桩、锚杆桩及人工挖孔桩等方案，最后综合工期、经济、施工安全等方面，选择了人工挖孔工艺施工进行深基坑围护。一、 围护方案：由于办公楼独立基础下是较厚的砂石级配换土层，根据现场办公楼基础与深基坑关系图表明，部分人工挖孔桩位于办公楼基础砂石垫层中，为防止挖孔桩施工引起流砂掏空垫层造成办公楼不均匀下沉，留下安全隐患，所以在人工挖孔桩施工前，必须对砂石级配换土层采用注浆固结的施工措施，防止扰动原基础垫层。二、 人工挖孔桩及砂石垫层注浆孔的设计：将深基坑开挖线内移至坑底底板边缘，该

3、部位设计采用9根12001500人工挖孔桩，顶面设冠梁连接挖孔桩护壁按福建省建筑标准设计闽2004g107护壁结构图一施工。注浆孔孔径110mm，孔深6.5m，孔距为二排1000mm，采用两次注浆，注浆材料为水泥浆，水灰比0.6，注浆施工应符合建筑地基基础加固技术规范jgj123-2000规定。平面布置（见图二）。1、 注浆固结地基施工：平整场地钻进封孔制浆注浆（1）场地平整：场地平整标高-1.8m，平整宽度为距注浆孔4m。场地平整可采用机械反铲分层推铺夯压密实，表面由机械反铲来回碾压三道。（2）钻进：根据平面布置孔位，两排孔间距500mm，孔距1000mm，孔深6.5m。钻进作业采用泥浆护壁

4、。（3）封孔：注浆管埋设到位后，封闭孔口一定范围注浆与孔之间空隙。（4）制浆：注浆材料为po.r32.5水泥浆，水灰比为0.6。（5）注浆：注浆顺序为先注外侧一排孔，后注内侧靠近办公楼基础的一排孔。为保证办公楼基础标高和基坑坑壁主体不受影响，注浆压力一般采用0.6-1.2mpa，注浆流量采用15-20l/min由大到小逐渐至稳定，注浆时根据现场观测孔观测情况进行适当调整。注浆终止条件应进行双控制，在确定办公楼基础标高和基坑坑壁主体不受影响的前提下为使砂石级配换土层得到有效的压密加固，需要严格控制浆液注入量和压密注浆过程中基础的上抬量（控制在3-5mm），在注浆过程中这二项控制指标一旦有一项达到

5、控制标准时，应终止该层的注浆。注浆时放置一定数量的水准仪和标尺，观测每一注浆孔周围土面的上抬量，及时准确记录各孔的浆液流量、注浆压力、注浆量。三、 桩体验算：1、 验算(1)办公楼b/1轴基础承台荷载计算a. 附图b. 2轴山墙荷载（四层）墙0.23.212kn/m3=7.68kn/m梁0.80.325kn/m3=6kn/m楼面荷载1.5kn/m2(活)+0.1525kn/m3(板自重)+0.0520kn/m3（面层）=6.25kn/m2合计：（7.68+6+6.253.5/2）4=98.47kn/mc. b轴沿墙荷载墙0.23.512kn/m3=8.4kn/m梁0.250.525kn/m3=

6、3.13kn/m合计：（8.4+3.13）4=45.4kn/md. 内山墙传来的集中荷载墙0.23.512kn/m3=8.4kn/m梁0.250.525kn/m3=3.13kn/m楼面荷载1.5kn/m2(活)+0.1525kn/m3(板自重)+0.0520kn/m3（面层）=6.25kn/m2荷载计算98.47kn/m7.5/2=369.26kn45.4kn/m7.5/2=170.25kn(8.4+3.13+6.25kn/m23.5) 7.5/21/2=250.54kn累计：790.05kn根据土质情况，柱体设1200mm，r=600mm，r=550mm，a=1130400 mm2，桩体长1

7、0m，混凝土采用c25，fam=13.5n/mm2，配筋采用1822，as=6839 mm2，fy=310n/ mm2，摩擦角=30，土重度r=18kn/m3，h=5.67m，t=4.33m。（2）人工挖孔桩验算土压力产生的最大弯矩计算：故基坑上侧为公轴，按重荷载计算，折成p=50kn/m2，如图：由式：h=p/r=50/18=2.778mr=r(h+h)/h=18(5.67+2.778)/5.67=26.819kn.m3ka=tg2(45- /2)=tg2(45- 30/2)=0.333kp=tg2(45+/2)= tg2(45+ 30/2)=3ea=hrka+pka=5.67180.333

8、+500.333=50.636kn/m2=ea/(kp-ka)r=50.636/(3-0.333)18=1.055ma=2h/3=25.67/3=3.78l=h+=5.67+1.055=6.725m则：e=l(hr/2) ka+phka =6.725(5.6718/2) 0.333+505.670.333 =208.683kn/mxm=2e/(ka-kp)r=2208.683/(3-0.333) 26.819=2.416mmmax=e(l+xm-a)-(kp-ka)r xm3/6 =208.683(6.725+2.416)-(3-0.333)26.8192.416(1/6)=950.636kn

9、.m（3）人工挖孔砼灌注桩弯距验算将式：afcma(1-sin2a/2a)+(a-at)fyas=0at=1.25-2a整理后，令b=fyas/fcma得a=1/(1+3) (1.25+sin2a/2)已知：b=3106839/13.51130400=0.139 a=0.413 则：at=1.25-2a=0.424代入公式：m=(2/3)fcmrrsin3a+fyasrs(sina+sinat)/ =(2/3) 1.351130400600sin374.34/3.14+3106839550sin74.34+sin76.32/3.14=2454.56106n.mn=2454.56kn.m950.

10、636kn.m所以满足要求（4）人工挖孔桩护壁厚度验算已知：桩径r=1200mm；深度h=10m,壁厚t1=150mm；水容重rw=10kn/m3；其他数据见钢筋验算，地下水暂按地面下3m，不考虑粘聚力。最深段的总压力为：p=rhtg2(45- /2)+(r-rw)(h-h)tg2(45- /2)+(h-h)rw =18*3*tg230+(18-10)(10-3)tg230+(10-3)*10 =106.667n/m3用c20砼，fc=10n/mm2,d=1.8m；安全系数k取1.65，则壁厚：t=kpr/2fc =1.65*106.667*120/2*10*100=10.56t1=15cm

11、所以满足要求2、 施工流程施工准备平整场地测量、放线、定桩位安装钢护圈挖第一节孔桩土方支模浇筑第一节混凝土护壁在护壁上设标高及控制点设置垂直运输架，安装电动葫芦、吊土桶、潜水泵、鼓风机、照明设施等第二节桩身挖土清理桩孔四壁，校核桩孔垂直度和直径拆上一节模板、支撑第二节模板、浇筑第二节混凝土护壁重复第二节挖土、支模、浇筑混凝土护壁工序，循环作业直至设计深度对桩孔直径、深度进行全面检查验收清理虚土、排除孔底积水吊放安置钢筋笼就位浇筑桩体混凝土。3、 施工准备根据地质勘察报告和该部位的地质情况，依据前面的围护方案、桩体验算、施工流程，人工挖孔桩质量控制，劳动力材料计划，进度计划等措施，并对每一根桩体

12、设置一个测量控制点，准确控制其直径、垂直度和深度，桩孔内安全操作措施，综合上述情况可编制成施工方案。4、 平整场地场地平整至现场指定标高-1.8m，采用反铲分层夯压密实。根据现场给出的关系图进行测量、定位、放线，清理好弃土堆放，外运线路。5、 成孔工艺人工挖孔桩采取间隔成孔施工工艺，开挖作业在注浆结束2天后进行。首先开挖1、3、5、7、9号桩体，每根桩体开挖时先在地表设置一个钢护圈，护圈高度500mm，入土300mm；人工开挖时采用每段原则上挖1m深。待该部分桩体混凝土浇筑1天后，再开挖2、4、6、8号桩体。对于原有办公楼的基础处，当需穿越未经注浆固结的砂石换土层时，必须减少为一次挖深0.5m

13、。当出现穿越注浆固结区域时可采用空压机配合风镐破除，可适当加大一次挖深，但不得超过2.0m。护壁施工采取一节组合式钢模板拼装而成拆上节，支下节，循环周转使用，拼装模板使用u形连接，或用螺栓连接，不另设支撑，以便浇筑混凝土和下一层开挖操作，混凝土用吊桶运输，人工浇筑。6、 钢筋笼的制作桩体内主筋为1822，箍筋162000，螺旋筋为10200，（标高-5.67-7.67m段为10100），箍筋应于主筋焊接定位，螺旋箍筋每隔1-1.5m箍与主筋按梅花形用电焊接固定，其余采用20#铁丝绑扎固定。钢筋笼加工成型后，应每隔3m设置一圈6个保护层支撑环，采用钢筋弯制成“”型，焊接在钢筋笼外侧。钢筋笼的安装

14、采用汽车吊或塔吊吊放。7、 混凝土浇筑混凝土采用c25商品混凝土，为避免混凝土输送泵冲击力过大，造成旁边成孔坍塌现象，决定使用人力手推力运输浇筑，混凝土下料采用串桶，混凝土应连续浇筑，每层浇筑振捣高度不得超过1.50m，直至桩顶。在混凝土初凝前抹压平整，避免出现塑性收缩裂缝。表面有浮浆层应凿除，以保证与上部冠梁的良好连接，桩体混凝土浇筑完毕24以后应对桩体顶部进行覆盖，并浇水养护。四、 质量保证1、 注浆效果的监控注浆效果的监控主要采取两种措施，其一是按设计要求位置设置观察孔，注浆过程中观测孔的出浆情况，出浆后应及时封闭观察孔；其二是注浆压力和注浆量，注浆压力一般控制在0.6-1.2mpa范围

15、内，注浆量按每立方150kg水泥计算，考虑到注浆可能对外部土层中渗透，故按1.2倍充盈量作为控制量。2、 桩成孔质量的保证开挖过程每挖完一节，必须根据孔口上的轴线吊直、修边。使孔壁圆弧保持上下顺直，避免垂直偏差过大。因桩位土质条件复杂，或原办公楼基础下换土层中地下水渗出而使孔壁坍塌，故操作过程要紧凑，不留间隔空隙，避免坍孔。当地下水渗出较快或雨水流入，排水不及时，易出现积水，所以开挖过程中孔底要挖集水坑，及时下泵排水，确保施工质量。钢筋笼应在专用平台上加工，主筋与箍筋点焊牢固，支撑加固措施可靠，吊运要竖直，使其平稳地放入桩孔中，保持骨架完好。在浇筑混凝土前一定要做好操作技术交底，坚持分层浇筑，

16、分层振捣，连续作业。五、 安全保证1、 注浆施工的安全措施针对本工程的注浆，主要的安全防范为防止土方回填一侧在注浆压力下出现坍塌现象，为此，必须保证有效的工作面宽度，同时要求在注浆过程中用水准仪随时观测地面变化，注意调节压力，并用水准仪和经纬仪随时观察办公楼是否有变化，以确保其安全使用。2、 挖孔桩成孔的安全措施首先，必须防止出现孔壁坍塌现象，针对不同地质条件采取相应的技术措施，主要是采用间隔成孔工艺，混凝土护壁，减少一次挖深量。其次，应保证作业人员的工作环境，采用安全电压照明，定时向孔内通风换氧，及时排出地下水，土方垂直运输时在作业人员头顶部设置活动安全隔板，土方运至地表后应及时运走，减轻孔壁四周地表荷载压力。作业人员每两小时一换班。调整作业时间，避开中午高温作业