摘要:详细阐述了挖孔桩的特点,并通过实际工程对人工挖孔桩在各种地质条件下的施工方法加以阐述。
关键词:挖孔桩;持力层;承载力;软弱层;护壁;端承桩;灌注桩大直径人工挖孔灌注桩(以下简称挖孔桩)以其受力性能好、施工简便快捷、经济效益好等特点,近年来在工程中不断得到应用。人工挖孔桩基,具有承载力高、无振动、不污染、无噪声、无扰动土、能与现有建筑物贴近施工、适应性强等优点,在桩基工程中替代了打入桩及其他形式的灌注桩,并在工程中得到广泛应用。但在施工中也存在一些问题,通过工程应用实例介绍人工挖孔桩在施工中的主要问题及对策,并提出一些建议。
1挖孔桩的特点
挖孔桩与其他深基础尤其是预制桩相比,主要有以下特点。
1.1受力性能好
由于挖孔桩直径大,所以单桩承载力高。挖孔桩一般直径为0.8~2.4米,可承几千千牛至几万千牛的力,适用于上部传来的荷载大而集中的结构。由于其嵌入岩层一定深度,所以能承受较大的水平荷载,扩底挖孔桩还可抵抗很大的上拔力。其抗震性能好,沉降量小,能防止不均匀沉降。
1.2施工方便,造价低
1.2.1挖孔桩成孔大,容易检查桩底持力层情况及侧面土质情况,并易于混凝土浇注、振捣。
1.2.2施工仅需轻型工具,不需大型施工机械,适于人工费较低的地区;各桩可分别同时施工,施工速度较快。
1.2.3预制桩打桩时会造成相近的桩侧移或向上浮起,挖孔桩则无此问题,且无噪声污染。
1.2.4在密实的砂层及卵石层或有孤石的地基中,打预制桩十分困难,而挖孔桩则易于施工。
1.2.5持力层有一定倾斜时,预制桩会长短不齐,大量截桩、接桩,挖孔桩则无上述问题。
1.3下述情况不宜使用挖孔桩
1.3.1建筑层数少,荷载小。
1.3.2坚硬持力层很深,桩太长,造价高。
1.3.3地下水位高,特别是海边回填场地应注意。
2工程实际应用
下面通过在具体的工程实际应用中遇到的不良地质条件下,常用的施工方法及措施作以介绍。2007年施工的某商住楼,该商住楼总面积为31217.0平方米,总共三十层,一至六层为框支剪力墙结构,七至三十层为剪力墙结构,地下二层为车库,基础采用人工挖孔灌注桩。工程地质条件及土层分布情况为:自然地面以下3米范围内为杂填土;3~5米范围内为粉质粘土,局部出现淤泥质亚粘土;5~7米范围内为细砂层;7米以下为卵石层;地下水位在6.0米深左右。针对该工程的客观条件,该工程基础施工时采取了如下施工措施:
2.1施工中的排水措施
地下水是深基础施工中最常见的问题,它给人工挖孔桩施工带来许多困难。挖孔施工中,穿越杂填土、亚粘土、淤泥质亚粘土、砂层等,常遇到开挖坍塌现象,造成灌注护壁困难。尤其含水层中的水,其平衡状态在开挖时被破坏,使周围的静态水流入孔内,施工时要将水排出,所以操作十分不便。如水量大,不仅桩孔开挖困难,有时混凝土护壁也会被压力水冲刷穿透,不能保证其密实性。由于护壁漏水,给桩身混凝土浇注也带来困难。同时造成桩底沉渣、桩端持力层相对软弱、桩身离析和缺陷等桩身质量问题,大大降低了单桩承载力,严重影响其应用。如遇细砂粉质土层,还会在压力水作用下产生流砂和坍落现象。如何有效处理上述现象,提高单桩承载力对桩基工程意义重大。该工程地下水位6米左右,当桩挖到接近6米深时就开始逐渐上水,开始用一台潜水泵排水,边排水边开挖,越向下水量逐渐增大,由于6米深向下有一段1米左右的细砂层,加之边开挖边抽水,土层中的原有水层的平衡状态在开挖时被破坏,发现了局部坍孔流砂现象,当时孔底水量较大,用施工自身水泵排水不易开挖,从施工顺序考虑,采取了对周围桩孔同时排水,同时针对不同桩位采用了桩四周布置了轻型井点降水系统,以减少开挖孔内的水量,取得了很好的效果。
2.2施工中针对淤泥质亚粘土软土层的措施
该工程地质土层在3~5米范围内,局部出现了淤泥质亚粘土软土层,如果采用砼护壁,砼本身有个凝固期,砼护壁在短时间内不能有效阻止土体变形,因而影响工期。针对此种情况,该桩护壁采用了预制组装式钢护壁,不但取得了很好的支撑效果,而且还节省了有效的施工期。
2.3施工中针对细砂层的措施
该工程地质层孔深在5~7米范围内为细砂层,在此层范围内存在地下水,在细砂层较厚的桩位,坍孔流砂现象较严重,此时再用普通的护壁施工很困难,所以当时采用了整体钢筒护壁,边开挖边下沉钢护筒,在钢护筒内施工作业,有效的控制了坍孔、流砂现象。
2.4挖孔桩持力层的确定
持力层的确定可通过地质勘察报告剖面图中的持力层标高来确定。该工程通过地堪报告确定持力层为7米深以下的卵石层为持力层。按桩规范要求桩身部分至少应进卵石层800mm以上,大多数桩位在此标高处见到了持力层,个别桩位此标高处未见到。通过与设计院、地质勘察部门的现场会审,决定局部加深,在8米深左右时才见到持力层,因此当持力层实际情况与勘察、设计差异较大时,不要轻易更换桩型,也不要采取补挖桩措施,应慎重对待,查明原因,认真研究施工方案,确保桩基施工质量。
以上就挖孔桩的特点及其通过在具体实际工程应用中所遇到的各种不良地质条件下,采用的施工方法及措施进行了阐述,总结了一些实际经验,供大家参考。另外,挖孔桩直径变大;单桩承载力提高;孔深加深;水中施工技术的成熟;大直径空心桩的应用等特点也已被实际工程所应用,以便更充分发挥挖孔桩的受力性能,收到较好的经济效益。