人工挖孔樁在深基坑

1、第3頁共9頁人工挖孔樁在深基坑圍護(hù)中的應(yīng)用O劉國華（江蘇淮陰建設(shè)工程集團(tuán)有限公司）廈門環(huán)衛(wèi)綜合處理廠垃圾焚燒發(fā)電工房項(xiàng)目位于湖里區(qū)禾山鎮(zhèn)后坑村工業(yè)區(qū)，該工程垃圾池長24.85M,寬31.14M,板底標(biāo)高6.67M,總面積773.83”。 深基坑與原辦公樓距離僅 2.70M （見圖一），且原辦公樓基礎(chǔ)埋深為1.9M, 基礎(chǔ)底面尺寸3600*3600,其下為3.0M厚砂石換土層，換土層平面尺寸為 5800*5800,底標(biāo)高約為4.9M,換土層最東邊距垃圾池底板西邊緣僅1700MM左右，而垃圾池開挖底標(biāo)高為-6.67M,沒有任何放坡距離，無法滿足土方開 挖要求的邊坡條件及支護(hù)條件。考慮到本工程緊鄰辦

2、公樓，且深基礎(chǔ)施工周期約 60至70天，同時(shí)應(yīng)確 保辦公樓安全使用，要求施工時(shí)不能產(chǎn)生任何差錯(cuò)。在最安全的開挖土方條 件不具備的情況下，比較了深層機(jī)械攪拌樁、錨桿樁及人工挖孔樁等方案， 最后綜合工期、經(jīng)濟(jì)、施工安全等方面，選擇了人工挖孔工藝施工進(jìn)行深基坑圍護(hù)。一、圍護(hù)方案：由于辦公樓獨(dú)立基礎(chǔ)下是較厚的砂石級配換土層，根據(jù)現(xiàn)場辦公樓基礎(chǔ) 與深基坑關(guān)系圖表明，部分人工挖孔樁位于辦公樓基礎(chǔ)砂石墊層中，為防止 挖孔樁施工引起流砂掏空墊層造成辦公樓不均勻下沉，留下安全隱患，所以 在人工挖孔樁施工前，必須對砂石級配換土層采用注漿固結(jié)的施工措施，防 止擾動(dòng)原基礎(chǔ)墊層。二、人工挖孔樁及砂石墊層注漿孔的設(shè)計(jì)：將

3、深基坑開挖線內(nèi)移至坑底底板邊緣，該部位設(shè)計(jì)采用9根1200 1500人工挖孔樁，頂面設(shè)冠梁連接挖孔樁護(hù)壁按福建省建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)一一閩 2004G106護(hù)壁結(jié)構(gòu)圖一施工。注漿孔孔徑 110MM孔深6.5M,孔距為二排 1000MM采用兩次注漿，注漿材料為水泥漿，水灰比0.6，注漿施工應(yīng)符合建筑地基基礎(chǔ)加固技術(shù)規(guī)范JGJ123-2000規(guī)定。平面布置(見圖二)。1、注漿固結(jié)地基施工：平整場地-鉆進(jìn)-封孔-制漿-注漿(1) 場地平整：場地平整標(biāo)高-1.8M，平整寬度為距注漿孔4M。場地平整可采用機(jī)械反鏟分層推鋪夯壓密實(shí)，表面由機(jī)械反鏟來回碾壓三道。（2） 鉆進(jìn)：根據(jù)平面布置孔位，兩排孔間距500M M

4、孔距1000M M孔深 6.5M。鉆進(jìn)作業(yè)采用泥漿護(hù)壁。（3）封孔：注漿管埋設(shè)到位后，封閉孔口一定范圍注漿與孔之間空隙。（4）制漿：注漿材料為PO.R32.5水泥漿，水灰比為0.6。（5）注漿：注漿順序?yàn)橄茸⑼鈧?cè)一排孔，后注內(nèi)側(cè)靠近辦公樓基礎(chǔ)的一 排孔。為保證辦公樓基礎(chǔ)標(biāo)咼和基坑坑壁主體不受影響，注漿壓力一般米用 0.6-1.2MPA，注漿流量采用15-20L/min由大到小逐漸至穩(wěn)定，注漿時(shí)根據(jù)現(xiàn) 場觀測孔觀測情況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。注漿終止條件應(yīng)進(jìn)行雙控制，在確定辦公樓基礎(chǔ)標(biāo)高和基坑坑壁主體不受 影響的前提下為使砂石級配換土層得到有效的壓密加固，需要嚴(yán)格控制漿液 注入量和壓密注漿過程中基礎(chǔ)的上抬

5、量（控制在3-5MM,在注漿過程中這二項(xiàng)控制指標(biāo)一旦有一項(xiàng)達(dá)到控制標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)終止該層的注漿。注漿時(shí)放置一定數(shù)量的水準(zhǔn)儀和標(biāo)尺，觀測每一注漿孔周圍土面的上抬 量，及時(shí)準(zhǔn)確記錄各孔的漿液流量、注漿壓力、注漿量。三、樁體驗(yàn)算：1、驗(yàn)算（1）辦公樓B/1軸基礎(chǔ)承臺(tái)荷載計(jì)算A.附圖I,73 011B. 2軸山墻荷載（四層）墻 0.2 X 3.2 X 12KN/M=7.68KN/M梁 0.8 X 0.3 X 25KN/M=6KN/M樓面荷載 1.5KN/Mf（活）+0.15 X 25KN/M（板自重）+0.05 X 20KN/M3 （面層）=6.25KN/M合計(jì)：（7.68+6+6.25 X 3.5/2

6、） X 4=98.47KN/MC. B軸沿墻荷載墻 0.2 X 3.5 X 12KN/M=8.4KN/M梁 0.25 X 0.5 X 25KN/M=3.13KN/M合計(jì)：（8.4+3.13 ） X 4=45.4KN/MD. 內(nèi)山墻傳來的集中荷載墻 0.2 X 3.5 X 12KN/M=8.4KN/M梁 0.25 X 0.5 X 25KN/M=3.13KN/M樓面荷載1.5KN/M2（活）+0.15 X 25KN/M（板自重）+0.05 X 20KN/M （面層）=6.25KN/M2荷載計(jì)算98.47KN/MX 7.5/2=369.26KN 45.4KN/MX 7.5/2=170.25KN（8.

7、4+3.13+6.25KN/M 2X 3.5） X 7.5/2 X 1/2=250.54KN 累計(jì)：790.05KN根據(jù)土質(zhì)情況，柱體設(shè) 1200MM R=600mmR =550mm A=1130400mri, 樁體長 10M 混凝土采用 C25, Fam=13.5N/mrp 配筋采用 18 22, As=6839mri, Fy=310N/ mm,摩擦角 =30o，土重度 r=18KN/M, h=5.67m, t=4.33m。（2）人工挖孔樁驗(yàn)算土壓力產(chǎn)生的最大彎矩計(jì)算：故基坑上側(cè)為公軸，按重荷載計(jì)算，折成p=50KN/m,如圖：T 1 I J 1* ,/:=41由式： h=p/r=50/18

8、=2.778mr =r(h+h )/h=18(5.67+2.778)/5.67=26.819KN.M 3 22Ka=tg (45 - /2)=tg (45 - 30 /2)=0.333Kp二tg2(45 + /2)= tg 2(45 + 30 /2)=32EA=hK r x Ka+px Ka=5.67X 18 x 0.333+50 x 0.333=50.636KN/M二eA/(Kp-Ka)r=50.636/(3-0.333)18=1.055ma=2h/3=2x 5.67/3=3.78L二h+口 =5.67+1.055=6.725m貝卩：藝 E=Lx (h x r/2) x Ka+px hx K

9、a=6.725 x(5.67 x18/2) x0.333+50x5.67x0.333 =208.683KN/MXm=2E E/(Ka-Kp)r=2 x 208.683/(3-0.333) x 26.819=2.416m3Mmax藝 E(L+Xm-a)-(Kp-Ka)r Xm /6=208.683 x (6.725+2.416)-(3-0.333) x 26.819 x 2.416 x (1/6)=950.636KN.M( 3)人工挖孔砼灌注樁彎距驗(yàn)算將式：afcmA(1-sin2 n a/2 n a)+(a-at)fyAs=0at=1.25-2a整理后，令 b=fyAs/fcmA得 a=1/(

10、1+3) x (1.25+sin2 n a/2 n )已知： b=310x6839/13.5 x1130400=0.139a=0.413貝： at=1.25-2a=0.424代入公式：3M=(2/3)fcmRrsin n a+fyAsRs(sin n a+sin n at)/ n=(2/3) x 1.35 x 1130400x 600x sin 374.34 /3.14+310 x 6839x550xsin74.34 +sin76.32 /3.14=2454.56 X 106N.MN=2454.56KN.M950.636KN.M所以滿足要求(4)人工挖孔樁護(hù)壁厚度驗(yàn)算已知：樁徑r=1200mm

11、 深度H=10m壁厚t1=150mm水容重rw=10KN/M; 其他數(shù)據(jù)見鋼筋驗(yàn)算，地下水暫按地面下3m不考慮粘聚力。最深段的總壓力為：p=rhtg 2(45 - /2)+(r-rw)(H-h)tg2(45 - /2)+(H-h)rw=18*3*tg 230 +(18-10)(10-3)tg 230 +(10-3)*103= 106.667N/M用 C20砼，fc=10N/MM,D=1.8m;安全系數(shù) K取 1.65，則壁厚：t=kpr/2fc1= 1.65*106.667*120/2*10*100=10.56t=15cm所以滿足要求P“州；2-2、施工流程施工準(zhǔn)備t平整場地t測量、放線、定樁

12、位t安裝鋼護(hù)圈t挖第一節(jié)孔 樁土方t支模澆筑第一節(jié)混凝土護(hù)壁t在護(hù)壁上設(shè)標(biāo)高及控制點(diǎn)t設(shè)置垂直 運(yùn)輸架，安裝電動(dòng)葫蘆、吊土桶、潛水泵、鼓風(fēng)機(jī)、照明設(shè)施等T第二節(jié)樁 身挖土T清理樁孔四壁，校核樁孔垂直度和直徑T拆上一節(jié)模板、支撐第二 節(jié)模板、澆筑第二節(jié)混凝土護(hù)壁T重復(fù)第二節(jié)挖土、支模、澆筑混凝土護(hù)壁 工序，循環(huán)作業(yè)直至設(shè)計(jì)深度T對樁孔直徑、深度進(jìn)行全面檢查驗(yàn)收T清理 虛土、排除孔底積水T吊放安置鋼筋籠就位T澆筑樁體混凝土。3、施工準(zhǔn)備根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告和該部位的地質(zhì)情況，依據(jù)前面的圍護(hù)方案、樁體驗(yàn) 算、施工流程，人工挖孔樁質(zhì)量控制，勞動(dòng)力材料計(jì)劃，進(jìn)度計(jì)劃等措施， 并對每一根樁體設(shè)置一個(gè)測量控制點(diǎn)

13、，準(zhǔn)確控制其直徑、垂直度和深度，樁 孔內(nèi)安全操作措施，綜合上述情況可編制成施工方案。4、平整場地場地平整至現(xiàn)場指定標(biāo)高 -1.8M ，采用反鏟分層夯壓密實(shí)。根據(jù)現(xiàn)場給出 的關(guān)系圖進(jìn)行測量、定位、放線，清理好棄土堆放，外運(yùn)線路。5、成孔工藝人工挖孔樁采取間隔成孔施工工藝，開挖作業(yè)在注漿結(jié)束 2 天后進(jìn)行。 首先開挖 1、3、5、7、9 號樁體，每根樁體開挖時(shí)先在地表設(shè)置一個(gè)鋼護(hù)圈， 護(hù)圈高度500mn,入土 300mm人工開挖時(shí)采用每段原則上挖 1m深。待該部 分樁體混凝土澆筑 1 天后，再開挖 2、 4、6、8 號樁體。對于原有辦公樓的基礎(chǔ)處，當(dāng)需穿越未經(jīng)注漿固結(jié)的砂石換土層時(shí)，必 須減少為一

14、次挖深0.5m。當(dāng)出現(xiàn)穿越注漿固結(jié)區(qū)域時(shí)可采用空壓機(jī)配合風(fēng)鎬 破除，可適當(dāng)加大一次挖深，但不得超過 2.0m。護(hù)壁施工采取一節(jié)組合式鋼模板拼裝而成拆上節(jié)，支下節(jié)，循環(huán)周轉(zhuǎn)使 用，拼裝模板使用 U 形連接，或用螺栓連接，不另設(shè)支撐，以便澆筑混凝土 和下一層開挖操作，混凝土用吊桶運(yùn)輸，人工澆筑。6、鋼筋籠的制作樁體內(nèi)主筋為 1822，箍筋 162000螺旋筋為 10200 （標(biāo)高 -5.67-7.67M段為10100,箍筋應(yīng)于主筋焊接定位，螺旋箍筋每隔 1-1.5m 箍與主筋按梅花形用電焊接固定， 其余采用 20#鐵絲綁扎固定。 鋼筋籠加工成 型后，應(yīng)每隔3m設(shè)置一圈6個(gè)保護(hù)層支撐環(huán)，采用鋼筋彎制

15、成“口”型，焊 接在鋼筋籠外側(cè)。鋼筋籠的安裝采用汽車吊或塔吊吊放。7、混凝土澆筑混凝土采用 C25 商品混凝土，為避免混凝土輸送泵沖擊力過大，造成旁 邊成孔坍塌現(xiàn)象，決定使用人力手推力運(yùn)輸澆筑，混凝土下料采用串桶，混 第7 頁共9 頁凝土應(yīng)連續(xù)澆筑，每層澆筑振搗高度不得超過 1.50M,直至樁頂。在混凝土初 凝前抹壓平整，避免出現(xiàn)塑性收縮裂縫。表面有浮漿層應(yīng)鑿除，以保證與上 部冠梁的良好連接，樁體混凝土澆筑完畢 24 以后應(yīng)對樁體頂部進(jìn)行覆蓋，并 澆水養(yǎng)護(hù)。四、質(zhì)量保證1 、 注漿效果的監(jiān)控 注漿效果的監(jiān)控主要采取兩種措施，其一是按設(shè)計(jì)要求位置設(shè)置觀察孔， 注漿過程中觀測孔的出漿情況，出漿后應(yīng)

16、及時(shí)封閉觀察孔；其二是注漿壓力 和注漿量，注漿壓力一般控制在 0.6-1.2Mpa 范圍內(nèi)，注漿量按每立方 150kg 水泥計(jì)算，考慮到注漿可能對外部土層中滲透，故按 1.2 倍充盈量作為控制 量。2、 樁成孔質(zhì)量的保證 開挖過程每挖完一節(jié)，必須根據(jù)孔口上的軸線吊直、修邊。使孔壁圓弧 保持上下順直，避免垂直偏差過大。因樁位土質(zhì)條件復(fù)雜，或原辦公樓基礎(chǔ)下?lián)Q土層中地下水滲出而使孔壁 坍塌，故操作過程要緊湊，不留間隔空隙，避免坍孔。當(dāng)?shù)叵滤疂B出較快或雨水流入，排水不及時(shí)，易出現(xiàn)積水，所以開挖過 程中孔底要挖集水坑，及時(shí)下泵排水，確保施工質(zhì)量。鋼筋籠應(yīng)在專用平臺(tái)上加工，主筋與箍筋點(diǎn)焊牢固，支撐加固措施

17、可靠， 吊運(yùn)要豎直，使其平穩(wěn)地放入樁孔中，保持骨架完好。在澆筑混凝土前一定要做好操作技術(shù)交底，堅(jiān)持分層澆筑，分層振搗， 連續(xù)作業(yè)。五、安全保證1 、 注漿施工的安全措施 針對本工程的注漿，主要的安全防范為防止土方回填一側(cè)在注漿壓力下 出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象，為此，必須保證有效的工作面寬度，同時(shí)要求在注漿過程中 用水準(zhǔn)儀隨時(shí)觀測地面變化，注意調(diào)節(jié)壓力，并用水準(zhǔn)儀和經(jīng)緯儀隨時(shí)觀察 辦公樓是否有變化，以確保其安全使用。2、 挖孔樁成孔的安全措施首先，必須防止出現(xiàn)孔壁坍塌現(xiàn)象，針對不同地質(zhì)條件采取相應(yīng)的技術(shù) 措施，主要是采用間隔成孔工藝，混凝土護(hù)壁，減少一次挖深量。其次，應(yīng)保證作業(yè)人員的工作環(huán)境，采用安全電壓照明，定時(shí)向孔內(nèi)通 風(fēng)換氧，及時(shí)排出地下水，土方垂直運(yùn)輸時(shí)在作業(yè)人員頭頂部設(shè)置活動(dòng)安全 隔板，土方運(yùn)至地表后應(yīng)及時(shí)運(yùn)走，減輕孔壁四周地表荷載壓力。作業(yè)人員 每兩小時(shí)一換班。調(diào)整