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人工挖孔灌注樁在地鐵工程中的應(yīng)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(duì)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(duì)如何采取工藝簡(jiǎn)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(shí)，設(shè)計(jì)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(zhǎng)L≤8m時(shí)，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(shí)，樁身直徑不宜小于1。0m；當(dāng)15m20m時(shí)，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)椋簣?chǎng)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(cè)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(jì)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(jì)
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(duì)于深度小于6。0m，且土質(zhì)條件較好、不擴(kuò)頭的樁（1000mm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(jì)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(duì)護(hù)壁的最大側(cè)壓力，N/mm2；D為樁孔直徑，m。
1）對(duì)無粘性土，當(dāng)無地下水時(shí)：
P=γHtg2（45°—/2）；
當(dāng)有地下水時(shí)：
P=γHtg2（45°—/2）+（γ—γw）（H—h）tg2（45°—/2）+（H—h）γw。
2）對(duì)粘性土，當(dāng)無地下水時(shí)：
P=γHtg2（45°—/2）+2ctg（45°—/2）；
當(dāng)有地下水時(shí)：
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(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，或加配適量雞6。5mm~雞8mm光面鋼筋@200mm×200mm，護(hù)壁混凝土強(qiáng)度標(biāo)號(hào)一般與樁芯一致（C20或C30），挖孔時(shí)應(yīng)預(yù)留出護(hù)壁厚度，以保證設(shè)計(jì)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(duì)成樁直徑不小于1。5m的樁進(jìn)行支模時(shí)，為防止模板跑位變形，需設(shè)內(nèi)支撐�；炷劣玫跬斑\(yùn)輸，人工澆筑，上部留100mm高作澆灌口，并用手提插入式振動(dòng)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(shí)可在8h~12h后拆模（一般視當(dāng)?shù)貧鉁囟ǎ?/p>
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(duì)直徑和長(zhǎng)度大的鋼筋籠在地面制造時(shí)，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?jī)?nèi)設(shè)一“Δ”型加強(qiáng)支撐，同時(shí)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(zhǎng)鋼筋，其接頭通常采用對(duì)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�；炷撂涠瓤刂茷�18cm~22cm。
混凝土灌注可采取現(xiàn)場(chǎng)拌制或商品混凝土泵送形式�；炷料铝喜捎昧锊酆痛�，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(duì)擴(kuò)大頭段采取一次性灌注振搗。對(duì)于直徑較大的挖孔樁分層搗實(shí)時(shí)，應(yīng)隨時(shí)振搗密實(shí)，直至樁頂。當(dāng)混凝土灌注量大時(shí)，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(tái)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(chǎng)地標(biāo)高低時(shí)，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(chǎng)地標(biāo)高高時(shí)，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(shí)間不少于7d。
3 工程實(shí)例
深圳地鐵2號(hào)線土建工程2201標(biāo)世界之窗站與地鐵1號(hào)線十字換乘，位于1號(hào)線之下，1號(hào)線車站已經(jīng)處于運(yùn)營(yíng)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(zhǎng)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(chǎng)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(yè)部分），一期、二期基坑分界處圍護(hù)樁采用雞1400@2000（車站主體范圍）和雞1200@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1200@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(jiǎn)單，作業(yè)時(shí)無振動(dòng)、噪聲小，更適用于在狹窄施工場(chǎng)地內(nèi)對(duì)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(jì)施工要求；
3）當(dāng)孔深較大時(shí)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(shí)間應(yīng)視當(dāng)?shù)貧鉁貤l件而定；
4）樁內(nèi)空間狹小，勞動(dòng)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(guó)內(nèi)因勞動(dòng)力便宜，工程造價(jià)低，可按施工進(jìn)度要求分組同時(shí)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(chǎng)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。
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