鋼套筒在人工挖孔灌注樁中的應用

摘 要:針對人工挖孔灌注樁施工過程中遇到的流砂、淤泥層和地下水等情況，利用鋼套筒形成護壁，可解決施工中的困難。文中對鋼套筒的施工方案進行了詳細說明，工程應用結果表明，特定情況下，鋼套筒在人工挖孔灌注樁中具有較好的應用效果。

關鍵詞:挖孔灌注樁 鋼套筒 淤泥層

中圖分類號:TU71 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0091-01

1 挖孔灌注樁鋼套筒施工方案

1.1 挖孔灌注樁鋼套筒組成及靜力反壓埋設法

鋼套筒主要由鋼套筒、導向架、套筒埋設設備三大部分組成。

（1)鋼套筒主要用于承受灌注樁外側靜水壓力，隔離流砂、淤泥或地下水。

（2)導向架由鋼管或角鋼制成，其中間為正多邊形，四周為框架，用于控制并引導鋼套筒在樁孔的正確位置豎直下沉，并能克服一定的動水側壓力。當鋼套筒發生偏位時，導向架可用于調節鋼套筒的偏位。在灌注樁較長的情況下，可在導向架兩端安裝法蘭盤用于級聯。

（3)套筒埋設設備包括千斤頂、傳力器等裝置，用于鋼套筒的埋設。

鋼套筒的埋設通常可采用振埋、加壓埋設或靜力反壓埋設等方法。振埋方法較為簡單，不作詳細介紹。靜力反壓埋設方法如下:在鋼筋砼護臂上對稱打兩個孔，將一根軌束梁插在孔內，利用兩個千斤頂把反力通過偉力器均勻作用在鋼套筒上，從而使鋼套筒下沉。反力的大小根據實際工程決定，一般為15～30t。與鋼套筒加壓埋設方法相比，靜力反壓埋設方法可節約大量的勞動力和材料，不僅提高了勞動效率，還縮短施工工期。與振埋方法相比，靜力反壓埋設方法更為簡單實用。

1.2 鋼套筒壁厚的計算

工程應用中，需計算鋼套筒的壁厚，其壁厚由鋼套筒的強度和穩定性決定。

根據結構力學，薄壁受壓失穩的極限載荷為:

(1)

根據容許應力法，考慮鋼套筒易彎，其受壓強度

(2)

(3)

則

其中為鋼套筒護壁的厚度，A3鋼的設計容許強度＝210MPa。

鋼套筒壁厚取和中的最大值。

1.3 鋼套筒的糾偏

施工中應保證鋼套筒的偏斜度盡量小，在對樁的施工要求容許范圍內，對套筒的糾偏是一件耗時且復雜的工作。通常的鋼套筒糾偏方法是:當開挖到持力層后，在鋼套筒頂部和底部一起固定，利用導向架對其進行調整。對于無法糾偏的樁基，可提高混凝土強度或求算其有效截面，改用型鋼與混凝土組合成的勁性鋼筋混凝土。

2 挖孔灌注樁鋼套筒工程應用

2.1 工程應用1

內昆宜K114鋼筋混凝土框架橋的D型梁柱墩采用樁基礎。樁基礎按嵌巖樁設計，要求嵌入風化泥質砂巖上，其地基承載力大于800MPa。樁徑采用2.4m和2.0m兩種，樁基總長為103.6m。由于施工地點處于內宜鐵路的咽喉路段的路肩，其上方有接觸網高壓線，大型鉆孔機械無法使用。為加快工程進度，所有的樁基礎均采用了挖孔灌注樁。

由于施工過程中遇到了流砂淤泥層，故通常的孔壁支護類型(如框架、磚、鋼井圈等)應用較為困難。通過對厚度為2.3～11.6m的淤泥層采用鋼套筒靜力反壓埋設方案，成功解決了挖孔灌注樁施工中的問題，保證了工程的進度。

2.2 工程應用2

在宜賓市敘府路立交橋和商貿立交橋樁基礎施工中，敘府路立交橋采用挖孔灌注樁，樁基孔徑為1800mm，采用了4個挖孔小組(每組4人);商貿路立交橋采用了鉆孔樁，樁基孔徑為1000mm，采用了烏克斯CD－30型鉆機一臺。在樁基澆筑過程中，敘府路立交橋同樣遇到了淤泥層，對施工造成了困難，采用鋼套筒方案后，順利解決了問題。在相同的時間內，敘府路立交橋完成了2個樁孔(樁深15m)的開挖和澆筑，而商貿路立交橋只完成了1個樁孔(樁深17m)的成孔和澆筑。

參照宜賓市商貿路立交橋合同文件，鉆孔樁(mm)的單價為850元/m，挖孔灌注樁(mm)的單價為580元/m(單價中包含成孔、澆樁混凝土費用，不含樁基鋼筋的材料費)。不難看出，雖然挖孔灌注樁在遇到流砂、淤泥層情況時造價會提高，但與鉆孔樁相比，其造價仍十分經濟。此外，對比處理流砂(或淤泥)層常采用的沉井方案，沉井的施工技術復雜性和造價均要高于鋼套筒方案。

2.3 施工步驟

（1)施工過程中應有詳盡的地質資料，根據流砂(或淤泥)層厚度，確定鋼套筒、導向架的尺寸及施工方案，并制定相應的安全措施。

（2)在挖孔灌注樁埋設過程中，若遇到流砂(或淤泥)層，其護樁的埋設必須穩固，并盡量遠離孔口。施工過程中應盡量避免不規則抽水，以免造成地面塌陷和護樁移位。

（3)導向架的剛度和嵌固深度絕大部分情況由實際情況和經驗決定。施工過程中遇到動水壓力或樁位糾偏等情況時，應及時予以補強。

（4)鋼套筒在導向架上反壓下沉。鋼套筒間采用焊接方式連接，其焊縫需保證不漏水。

（5)在有流砂(或淤泥)層的挖孔灌注樁施工中，必須注意抽水的規律性。開挖作業應保持連續，最好做到一次通過流砂(或淤泥)層。若分多次作業，分段開挖結束后，應及時恢復地下水位，防止套筒背后土層坍塌。

（6)開挖到持力層時，應及時測量樁位的偏移程度，采取必要的支撐或調整措施[2]。

（7)開挖到設計標高。

（8)澆筑砼前，取出導向架，架高鋼筋砼。根據樁長等實際情況，有時應采取必要的臨時支護或不將導向架取出。

（9)施工前可直接參考地勘資料，根據巖土風化、破碎等情況準確地確定樁的嵌固深度及基底承載力，避免施工的盲目性。

3 結語

挖孔灌注樁具有設備簡單，作業時無振動、噪聲小，更適用于在狹窄施工場地內對鄰近建筑物基礎的保護等優點，應用越來越廣泛。文中針對人工挖孔灌注樁施工過程中遇到的流砂、淤泥層和地下水等情況，利用鋼套筒形成護壁，解決了施工困難。工程應用結果表明，在遇到流砂(或淤泥)層等情況下，鋼套筒在挖孔灌注樁中的應用效果明顯。

在流砂(或淤泥)層較厚時采用鋼套筒方案，其成功的要點在于連續作業和導向架的應用。只有連續作業，才能減少抽水次數，保證樁基周圍的穩定，減少工程成本。實踐證明，導向架在防止套筒傾斜、保證樁位的準確性、確保鋼套筒的施工質量等方面起到了關鍵作用。

參考文獻

[1]楊小平，土地學及地基基礎[M].武漢大學出版社，2004.

[2]徐云.人工挖孔樁施工質量控制及安全施工[J].山西建筑，2006，32(12):74～75.

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