挖孔樁樁基礎(chǔ)各種護壁形式的特點及合理選用

1、挖孔樁樁基礎(chǔ)各種護壁形式的特點及合理選用摘要:本文回顧總結(jié)了挖孔樁的各種護壁形式，并總結(jié)了各種護壁 形式的的特點，結(jié)合具體工程經(jīng)驗，提出了護壁形式的選用方面的合理 建議。對類似工程有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞:樁基礎(chǔ) 護壁 合理選用工挖孔灌注樁,簡稱人工挖孔樁或挖孔樁，是利用人工挖孔，在孔 內(nèi)放置鋼筋籠、澆筑砼成型的一種樁型。人工挖孔灌注樁的單樁承載 力較高，布樁容易,施工設(shè)備簡單，進退場方便，環(huán)境污染小，無強烈的地 面振動，而且在技術(shù)上比較成熟、可靠工程造價相對較低，可以根據(jù)施 工進度和場地的情況同時開挖多個樁孔,土層情況直觀、明確，樁底虛 土可以清凈,較容易保證樁承載力。由于人工挖孔樁相對其它

2、樁型有 較多的優(yōu)勢，在大多數(shù)地質(zhì)條件下,它是高層建筑首選的一種樁基礎(chǔ)形 式。但人工挖孔灌注樁對施工的信賴性較大，如果施工質(zhì)量得不到保 證,會產(chǎn)生較嚴(yán)重的后果。所以，在進行人工挖孔灌注樁施工的過程中, 要抓住質(zhì)量控制點，把好質(zhì)量關(guān)。又由于我國是一個人口大國，勞動力 低廉，所以人工挖孔樁的應(yīng)用就極其廣泛。1磚護壁的分類樁基礎(chǔ)的護壁形式有以下幾種。噴射混凝土護壁法是20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來的一種新型支 護結(jié)構(gòu)，在當(dāng)時廣泛應(yīng)用于橋梁基礎(chǔ)施工，但是在理論和工藝上還不夠 完善。噴射混凝土護壁，本質(zhì)上是應(yīng)用了土體的自穩(wěn)能力，借助于類似 隧道工程施工的新奧法的原理，對于原狀土的擾動少。但是噴射混凝 土與各

3、種不同土體之間的相互作用，用一般解析地方法是很難得到理 想的結(jié)果的。1982年，冶金部建筑研究總院的史永忠2結(jié)合深圳國貿(mào)中心大樓 的工程建設(shè)實際，探討了噴射混凝土用于挖孔樁臨時護壁的實際應(yīng)用, 對其他工程有一定的借鑒意義。1984年，蒙云3對噴射混凝土護壁法曾著文對噴層厚度進行過探 討,側(cè)重對橋梁基礎(chǔ)開挖時護壁的設(shè)計與施工提出一點建議以供參 考。1.2磚護壁2000年，皖東建筑設(shè)計院的李華龍結(jié)合某九層全框架結(jié)構(gòu),就人工 挖孔擴底樁，其護壁設(shè)計為:用M10水泥砂漿砌筑120mm厚磚井壁并 用30mm厚M10水泥砂漿填實于磚土壁之間。并詳細地對這種護壁 形式給出了一定的計算公式。人工挖孔灌注擴底樁

4、采用磚砌護壁，從 應(yīng)力分析和實踐證明是可行的，但還應(yīng)考慮其應(yīng)用范圍和建筑物施工 環(huán)境及地質(zhì)等情況的施工條件，對于地下水豐富或流砂層等惡劣地質(zhì) 條件的施工還應(yīng)制定施工措施，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)保證結(jié)構(gòu)施工萬無一失。對其它工程的應(yīng)用提供了好的借鑒1。1.3鋼筋混凝土護壁護壁是大直徑樁成孔期間邊掘進邊澆筑的圓臺圈形現(xiàn)制混凝土 構(gòu)件。其施工機具簡單、安全可靠、施工進度易于調(diào)節(jié)，適用于場地 狹小的工程，并且造價低、質(zhì)量好、噪音小。其施工要點如下。1996年，龍淑芝等人結(jié)合在建的某兩棟13層高大樓，其中一棟采 用了挖孔樁采用混凝土護壁圈,而另一棟大樓，由于施工單位執(zhí)意要求, 該建筑的挖孔樁護壁圈改為采用直筒式24

5、0mm規(guī)格的磚砌護壁圈。 并進行了現(xiàn)場動測試驗，把兩種護壁做了比較，得出結(jié)論:總的趨勢是 采用混凝土護壁圈比磚砌護壁圈的樁單樁承載力大。2010年，河南省建筑設(shè)計研究院有限公司的李小輝等人，探討了人 工挖孔樁護壁的計算公式。但是這種護壁形式和實際工程的不太一 致。任德文，對鋼筋混凝土護壁的受力情況進行了分析，試算了護壁的 鋼筋。2人工挖孔樁的施工工藝場地清理，整平放線、定樁位挖第一節(jié)樁孔土支模澆筑第 一節(jié)混凝土護壁一在護壁上二次投測標(biāo)高及樁位十字軸線一安裝活 動井蓋、垂直運輸架、起重電葫蘆、活底吊土桶、排水、通風(fēng)、照明 設(shè)施等一下一節(jié)樁身挖土一清理樁孔土壁、校核樁孔垂百度和直徑、 拆上節(jié)模板、

6、支本節(jié)模板、澆筑本節(jié)的混凝土護壁一循環(huán)作業(yè)直至設(shè) 計標(biāo)高（下一節(jié)樁身挖土）一清底、排除積水和檢查尺寸一檢查持力層 進行擴底一吊放鋼筋籠一澆筑樁身混凝土。3各種護壁的優(yōu)缺點及合理選用3.1磚護壁的特點優(yōu)點:造價低，施工速度快。缺點:護壁與樁側(cè)土的摩擦力較小。從以上分析可知,結(jié)合樁、護壁、土的受力機理及磚護壁的特點 可以比較確定地說:這種護壁形式主要適用于端承樁。而不適用于摩 擦樁，至于是否適合于端承摩擦樁、摩擦端承樁，則有待進一步的研究。3.2鋼筋混凝土護壁的特點鋼筋混凝土護壁主要有鋸齒形和直筒型。很明顯的，鋸齒形混凝 土護壁增大了樁與土體的接觸面積，所以采用這種護壁形式時，樁與土 體的側(cè)摩阻力

7、比較大，而直筒型的側(cè)摩阻力相比之下就要差一些。這 樣一來，鋼筋混凝土護壁就主要適用于對樁的側(cè)摩阻力要求比較高的 場合。以及樁側(cè)土體的穩(wěn)定性較差的場合。3.3噴漿護壁的特點造價低。適用于土體的自穩(wěn)性比較強的場合。4護壁的基本計算理論4.1噴射混凝土計算理論用噴射混凝土做護壁，主要是控制噴射混凝土的強度等級,所以現(xiàn) 場施工技術(shù)水平的高低對噴射混凝土的質(zhì)量影響要比其他所有影響 質(zhì)量的因素的總和還要大。為保證施工質(zhì)量，必須根據(jù)施工控制水平 的等級（即施工技術(shù)水平的高低），確定噴射混凝土的配制強度3。一般 可按下式計算：在上式中：R為噴射混凝土配合比設(shè)計時應(yīng)控制的強度；M為結(jié)構(gòu)設(shè)計時噴射混凝土的標(biāo)號;Z

8、一相對于一定的合格率（保 證率、置信概率）下的概率度（保證率系數(shù)）；為噴射混凝土的強度變異系數(shù)（離差系數(shù)）。4.2磚護壁、混凝土護壁的計算理論分為兩種情況:在假設(shè)均勻受力狀態(tài)下;在非均勻受力狀態(tài)下。4.2.1均勻受力狀態(tài)下如果在樁周圍或附近沒有過多的堆載或建筑物、道路等附加荷載 時，一般情況下，都假設(shè)為均勻受力狀態(tài)即作用于護壁周圍上的土側(cè)壓 力強度相等。如圖1所示?；炷磷o壁厚度t可按下式計算：4.2.2均勻受力狀態(tài)下如果樁周圍、附近有較多的堆放物或有建筑物、道路等附加荷載 時，護壁內(nèi)力就有了改變。通常施工中將護壁受力簡化為下圖,其護壁 截面計算應(yīng)按照偏心受壓構(gòu)件來計算。護壁截面上同時作用有彎

9、矩和 壓力，即構(gòu)件處于偏心受壓狀態(tài)，故可按偏心受壓構(gòu)件計算。偏心受壓 分為小偏心和大偏心兩種。4.3各種護壁的計算理論的總結(jié)總結(jié)以上計算理論，不難發(fā)現(xiàn)，都存在一定的局限性，都是傳統(tǒng)的 一些經(jīng)典算法。沒有考慮樁與護壁，及護壁與土體的相對滑移等問題。 而實際中，接觸問題、滑移問題都是存在的。所以，計算理論方面需要 改進，以期更好地反映實際的受力情況，更接近實際情況。5人工挖孔樁護壁形式的合理選用5.1熟悉圖紙，看圖紙上對樁基礎(chǔ)施工的具體要求如果圖紙上對本工程所需要采用的具體樁基礎(chǔ)護壁形式有明確 規(guī)定的情況下，一般就按圖施工。如果圖紙上沒有明確要求。則可以 根據(jù)現(xiàn)場詳細鉆探的結(jié)果，參考樁的受力機理,

10、根據(jù)以往的工程經(jīng)驗, 來選用比較合理的護壁形式。以期在保證工程質(zhì)量的情況下，降低造 價。5.2根據(jù)現(xiàn)場地形，地質(zhì)構(gòu)造進行分析如果現(xiàn)狀地形高于設(shè)計樁頂標(biāo)高，則需要挖方；但是對于現(xiàn)場地 形低于設(shè)計樁頂標(biāo)高的情況，就可以少挖方，但是這種情況下，就需要 針對設(shè)計樁頂標(biāo)高，對于出地面的部分樁身部分做一些才處理。如地 面采用磚護壁，就需要通過計算。也可以定制專門的金屬護壁,以期完 成樁基礎(chǔ)的完美成型。5.3根據(jù)樁的施工方式進行選用樁的多余留量要根據(jù)樁頂標(biāo)高、樁基礎(chǔ)形式（挖孔樁、機械沖孔 樁）合理留置，比如根據(jù)工程經(jīng)驗,挖孔樁澆筑混凝土?xí)r，由于樁最上端 的混凝土比較純正，夾帶泥土的浮渣很少,甚至幾乎沒有，在

11、這種情況 下，就不要留置很高的樁頂混凝土留量,可以結(jié)合樁頂標(biāo)高少留一些。 但是，對于機械沖孔樁，水下澆筑混凝土的情況,就應(yīng)該多留置一些混 凝土。以期保證樁頂混凝土的純正程度，保證樁頂混凝土的強度。合 理地留置樁頂混凝土的留量，一方面可以節(jié)約混凝土;另一方面可以減 少破除樁頭多余混凝土的工作量，也可以避免樁頭留置混凝土過多時, 破除混凝土?xí)r，對樁頂鋼筋（縱向受力主筋）的損傷程度，即避免鋼筋疲 勞破壞，保證工程質(zhì)量。5.4建議和意見加強理論研究，目前的計算理論主要基于經(jīng)驗，以及砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計 規(guī)范，在計算的過程中采用了很多簡化。尤其是現(xiàn)在大型有限元軟件 的應(yīng)用越來越廣泛，比如ansys、marc、a

12、baqus等，這些軟件提供了很多 功能性單元，而理論研究方面，對于各種建筑材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的研究 的進展,以及數(shù)值計算方法的發(fā)展，所有這些，對于以前用構(gòu)造處理的 一些事情，對于一些運用解析地方法來計算的問題，可以用數(shù)值的方法 來進行。從而使得人們可以從枯燥的手算中解脫出來,并且計算的速 度和精度都有了很大的提高。所以,開展樁基礎(chǔ)受力機理的研究，樁-土相互作用的機理,以及選 用不同的施工方法，對結(jié)構(gòu)后期的影響等等問題,這方面的研究還是很 有必要的，并且各方面條件都比較具備了。但是這方面的研究還不多, 尤其是對樁基礎(chǔ)形式的合理選用方面的數(shù)值研究還不太多,實際中，對 于護壁作用機理的研究，主要是通過解析解的方式，以及多依靠工程經(jīng) 驗，對于樁與護壁，護壁與土體的