談如何控制人工挖孔擴底樁的設計和施工質量

舒 文

近年來，隨著我國基本建設的步伐加快，人工挖孔樁具有直徑大，埋設深，單樁負載大，施工簡便等特點。如何提高人工挖孔樁的施工質量，是建設管理部門必須重視的課題。

目前，在我國有很多地方采用人工挖孔樁，這種樁的外徑至少須為1 200 mm，埋設也較深，上部荷載又大。因而欲通過靜載試驗決定其單樁承載能力尚有一定困難，主要是試驗設備及數百噸，上千噸外荷的施加難于解決，所以在工程設計中，多根據工程地質資料，預定持力層和樁的長度并對其進行具體計算，也有一些工程是通過計算并參考就近已有工程樁的情況綜合選定的。

在人工挖孔樁的設計中，一般假定樁身按軸向受壓進行計算，且一般不考慮縱向彎曲，其理由是樁是插在土中的壓桿，且直徑大，有足夠的剛度;土對樁側向約束作用好等。樁基上部的柱及承臺梁，與樁基以及地基土，實際上是共同作用的，柱及承臺梁所承受的各種水平荷載，必然部分傳遞給與其相連的樁基，特別是樁頂部位，加之從許多實測資料可知，受震害的樁基都是由于地基失穩—滑移或樁端支承于液化層引起的，故又加重了樁下段部位的水平荷載。因此，在地震設防區的人工挖孔樁應當考慮水平荷載下的抗震強度，加強樁身配筋。當樁端持力層為中、微風化巖層時，被視為“嵌巖樁”。樁端嵌入巖層的深度一般為500 mm。但須注意的是，樁的入巖深度對樁的造價有直接影響，特別在微風化巖中，進展很慢，更是如此。當以樁身強度決定單樁承載能力時，其混凝土的強度應乘以80%的系數予以折減;樁身混凝土標號一般不低于C20。

人工樁一般來說最理想的持力層為巖石、砂卵石層、粘性土，包括輕亞粘土。硬塑狀態的粘性土，一般來說壓縮性較小，承載力高，亦可作持力層。砂類土，當在地面以下5 m～6 m時，一般是比較密實的，其承載力比地基規范要大得多。因此，深層砂類土地基也適合作持力層。

高層建筑及重要工程，一般對不均勻沉降控制較嚴，嚴格控制這類建筑物的絕對沉降值是很必要的，當樁的持力層為粘性土時，樁的沉降計算應按下述原則進行:

1)從經濟效果出發，應當選擇較淺的持力層。一般不宜深于15 m～20 m，最好在10 m之內。但從樁的沉降量來看，樁底埋深越大，土的變形模量越大，壓縮性越小，則樁的沉降量也小。故應結合土層分布情況，選擇一個深淺適宜的良好持力層，以滿足樁承載力和沉降量要求。

2)樁的沉降量計算仍采用分層綜合法。支承于巖層上的人工大直徑挖孔樁，清底有保證，故受荷后的沉降量很小，大都滿足要求。挖孔樁挖土時，由1人～2人下井用鎬、鍬等工具將土裝入直徑為600 mm～800 mm特制的翻斗桶內，故樁的內徑不宜太小，否則無法施工。從施工實踐可知，外徑(包括護壁厚度在內)1 200 mm和1 400 mm的樁，內徑只有 900～1 000和 1 100～1 200，施工操作比較困難，故外徑最小直徑以1 200 mm為宜。

擴底樁的樁身和樁端截面不等，需要用擴大頭來過渡，通常擴大頭的設計可按素混凝土基礎考慮，但由于基底反力較普通剛性基礎大，所以剛性角要適當調整，施工實踐表明，擴底截面突然擴大時，很難對擴大端側面進行支護，而該處土體的自重較大，當土質較軟或地下水量充裕時，往往易在擴大處塌方。

將樁端底部作為鍋底狀可以提高一定的承載力。

大直徑人工挖孔擴底樁，大多采用“一柱一樁”的布樁方式，除特殊情形外，一般情況下，為節約建筑材料，可不設置樁基承臺，僅在樁頂加設樁帽即可，樁帽是樁與上部結構的連接體，除上部荷載通過柱傳至樁上外，還有地震水平力將通過樁傳到地基土上，受力比較復雜，為加強其抵抗地震水平荷載能力及增強整體作用，最好在樁頂布置拉梁，并應按下列不同情況考慮:當有地下室鋼筋混凝土底板時，以底板代替，可不另設拉梁，但在底板內的樁頂，另加雙向拉筋，當地下室不設混凝土底板時，則必須于樁頂設置雙向鋼筋混凝土拉梁，當有基礎梁時，可不另設拉梁。

井圈護壁主要起擋土、擋水，圍護樁身施工的作用，在設計井圈時應考慮:井圈厚度太大，增加了樁身混凝土量和挖土量，很不經濟;井圈厚度小了，井圈混凝土不容易搗好，對擋水、擋土不利。

1)護壁的斷面形式，從目前的資料可知，大致有如下兩種:一種是護壁外表平滑垂直，內表呈鋸齒形，另一種是內外表均呈鋸齒形;我認為，后一種形式對樁側摩阻力的提高有利。

2)井圈護壁每節的高度應在600 mm或900 mm左右。當土質差、地下水淺、土體壓力大時用600 mm，由施工單位根據具體情況決定。

3)井圈通過賦有地下水砂層時，因地下水的影響，砂層容易產生涌水流砂現象，使現澆井圈不易制作。此時，一般可采用預制沉井，通過砂層插入不透水層內500 mm。但沉井下沉時，容易產生水平偏差，故在預制沉井時，應將尺寸加大50 mm～100 mm，對沉井要有具體的設計。

4)井圈整個深度應由土質情況來決定，由于強風化巖較破碎，裂隙水多，在開挖過程中，尤其放爆時容易產生塌方，故一般情況下強風化巖層須加井圈。

5)井圈護壁的混凝土標號應與樁身材料一致。

6)第一節井圈要高出地面150 mm～200 mm;上下井圈搭接長度不小于50 mm。

樁頂部1 m范圍內的鋼箍要加密，以提高樁的抗剪強度，預防樁周土體可能震陷引起的彎剪破壞，多用φ800@100。

樁的上端應剛性嵌固于承臺(樁帽、水平拉梁)之中，樁的豎向鋼筋伸入承臺內的長度不小于35倍鋼筋直徑，樁的頂端嵌入承臺內要有一定尺寸，一般取70 mm。

施工中應切實注意擴大端的土層變異情況，保證不得有積水。設計深度僅僅是一個參考數據，可根據實際土層(巖層)決定。局部軟弱夾層應予清除，其面積超過樁端截面10%時，必須繼續掘進。當挖到比較完整的巖面后，應確定其下是否還有軟弱層，可采用小型鉆機再向下鉆深5 m，并取樣鑒別，查清確無軟弱下臥層時才能終孔。

鋼筋籠在制作、運輸、吊裝過程中，應采取措施防止變形。吊放鋼筋籠入孔時，不得碰撞孔壁。灌注混凝土時，應將其固定在設計要求標高處。

樁體混凝土要求從樁底到樁頂一次完成，特殊情況不能一次完成時才允許留施工縫，但應留在有鋼筋籠的位置處，并在施工縫面上加入適量(約15%)8 cm～10 cm毛石以增強縫口的連接性。在澆灌鋼筋籠以下混凝土時，如遇停電等原因，可在混凝土里面加插適量的短鋼筋，在澆灌新混凝土前，縫面必須清理干凈，不得有積水和隔離層。

大直徑挖孔樁的應用日趨增多，但在設計及施工等方面，尚有許多問題未予解決或處理方式各不相同，我們期望通過試驗和眾多工程實踐的不斷總結，有關領導部門對此予以重視，并根據其特點要求，制定統一的技術條件，使其有章可循，得以提高質量，降低成本，保證安全并加快建設進度。

［1］ 段秋蓮.人工挖孔擴底鋼筋混凝土灌注樁施工技術［J］.山西建筑，2010，36(31):94-95.