人工挖孔擴(kuò)底鋼筋混凝土灌注樁施工技術(shù)

史曉歐

（中鐵十六局集團(tuán)地鐵工程有限公司，北京市 100024）

0 引言

人工挖孔擴(kuò)底鋼筋混凝土灌注樁在我國(guó)各種工程中均有應(yīng)用，其適用范圍較廣，在一般的地層或黃土、膨脹土等特殊地層均能使用。此樁型是人工成孔，施工時(shí)所需的機(jī)具設(shè)備均較簡(jiǎn)單，便于運(yùn)送，尤其適用于城市內(nèi)作業(yè)面狹窄的工程項(xiàng)目，本文主要針對(duì)此樁型施工技術(shù)展開(kāi)論述，以期促進(jìn)我國(guó)樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的不斷發(fā)展。

1 工程概況

成都地鐵錦城大道站是成都地鐵5號(hào)線與遠(yuǎn)期29號(hào)線T型節(jié)點(diǎn)換乘車站，位于成都市錦悅西路與錦城大道交叉口南側(cè)，人工挖孔擴(kuò)底樁位于5號(hào)線與29號(hào)線換乘部位的結(jié)構(gòu)柱位置，共計(jì)8根，樁長(zhǎng)為15.06 m（不含底部弧形長(zhǎng)度0.53 m），直徑為1.5 m，擴(kuò)底部位長(zhǎng)度為2.255 m，坡率為1/3，底部最寬處為2.65 m。該人工挖孔擴(kuò)底樁上部接5號(hào)線車站的底板（厚度為900 mm），中部依次（從上至下）為29號(hào)線車站的中板（厚度為400mm）、底縱梁（截面尺寸為1 200 mm×2 200 mm）及底板（厚度為1 100 mm）。成都地鐵錦城大道站人工挖孔擴(kuò)底樁平面位置見(jiàn)圖1。

2 人工挖孔擴(kuò)底灌注樁的適用性分析

圖1 成都地鐵錦城大道站人工挖孔擴(kuò)底樁平面布置圖

經(jīng)過(guò)大半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，樁基礎(chǔ)在技術(shù)方面已相當(dāng)成熟可靠，類型也越來(lái)越多。按照成樁材料可分為木樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁、組合樁、鋼樁；按照成樁方法可分為打入樁、靜壓樁、灌注樁、植入樁[1]。

基于樁基的多樣性，在工程建設(shè)時(shí)選用何種樁十分重要。單樁的技術(shù)特點(diǎn)為：

（1）樁徑大、樁長(zhǎng)可變性強(qiáng)、單樁的承載性能好。

（2）樁底部有擴(kuò)大端，可有效增強(qiáng)樁端持力土（巖）層支承作用。

（3）施工作業(yè)設(shè)備簡(jiǎn)單，工效高，僅需鍬、鎬、簡(jiǎn)單的人力提升與裝土運(yùn)輸機(jī)具。

（4）施工時(shí)基本無(wú)震動(dòng)、土體隆起等現(xiàn)象，對(duì)周邊環(huán)境無(wú)噪音油煙等污染。

（5）樁頂無(wú)需經(jīng)受擊打作用，因此對(duì)配筋率要求較低，可根據(jù)建筑荷載等情況，只做樁體上部配筋，或按樁身長(zhǎng)度方向只做變截面配筋[2]。

基于上述特點(diǎn)，人工挖孔擴(kuò)底灌注樁的適用情況如下：

（1）不宜使用大型重型設(shè)備的狹窄施工場(chǎng)地，工地下方存在地下設(shè)施、待建建筑與既有建筑相距很近的項(xiàng)目。

（2）大柱網(wǎng)或單樁荷載值不小于1 000 kN的情況，高、大、重型建筑物或廠房。

（3）基礎(chǔ)下的地層存在一定厚度的填土、淤泥質(zhì)土等，待建工程下方地層中存在較厚的濕陷性黃土、膨脹土等，但軟土、特殊土層下又存在硬度較高的土（巖）層。

（4）適用人工挖孔擴(kuò)底灌注樁的持力層包括礫石、巖石、密實(shí)的砂、壓縮模量Es＞10 MPa的黏性土等。

3 人工挖孔擴(kuò)底鋼筋混凝土灌注樁施工方案

成都地鐵29號(hào)線（以下簡(jiǎn)稱29號(hào)線）車站的人工挖孔擴(kuò)底樁施工分成兩個(gè)階段：（1）29號(hào)線車站基坑底部以上部分，該范圍人工挖孔擴(kuò)底樁長(zhǎng)度為9.06 m，且均存在29號(hào)線結(jié)構(gòu)柱（局部存在29號(hào)線中板、底縱梁及底板）；（2）29號(hào)線車站基坑底部以下部分，該部分人工挖孔擴(kuò)底樁長(zhǎng)度為6 m，其中常規(guī)范圍長(zhǎng)度為4.275 m。

本工程人工挖孔擴(kuò)底樁施工工藝流程具體如下：測(cè)量放線→挖孔成樁→斷面檢查→護(hù)壁鋼筋綁扎→護(hù)壁模板安裝→測(cè)量復(fù)測(cè)→護(hù)壁混凝土澆筑（C30混凝土）→護(hù)壁模板拆除→結(jié)構(gòu)柱隔離層施作（木模）→回填層混凝土澆筑（C10混凝土）→挖孔成樁→斷面檢查→護(hù)壁鋼筋綁扎→護(hù)壁模板安裝→測(cè)量復(fù)測(cè)→護(hù)壁混凝土澆筑（C30混凝土）→護(hù)壁模板拆除→終孔驗(yàn)收→鋼筋籠吊裝→導(dǎo)管安裝→混凝土澆筑（C45混凝土）。

在上述施工流程中，從第一次“挖孔成樁”到第二次“挖孔成樁”，局部穿越29號(hào)線車站底板范圍需設(shè)置外包鋼管及M24高強(qiáng)度螺栓；重復(fù)此段流程直至29號(hào)線車站基坑底部。

4 人工挖孔擴(kuò)底鋼筋混凝土灌注樁施工要點(diǎn)

4.1 測(cè)量放線

測(cè)量人員遵照成都地鐵錦城大道站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工圖紙對(duì)樁位進(jìn)行放點(diǎn)，同時(shí)通過(guò)埋木樁、撒灰線等方式對(duì)樁位進(jìn)行標(biāo)記，采用十字交叉法進(jìn)行護(hù)樁，隨后對(duì)控制點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，并會(huì)同現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師確認(rèn)無(wú)誤后方可進(jìn)行人工挖孔擴(kuò)底樁施工[3]。

4.2 人工挖孔

人工挖孔直徑為1.8 m（擴(kuò)底部位長(zhǎng)度為2.255 m，坡率為1/3，底部最寬處為2.95 m），開(kāi)挖深度為15.59 m，共分16節(jié)，每節(jié)深度為1 m。

人工挖孔擴(kuò)底樁采用人工利用鍬、鎬從上到下逐層間隔進(jìn)行挖掘，挖土次序?yàn)橄韧谥虚g部分后挖周邊，若遇堅(jiān)硬土層可采用錘、釬或風(fēng)鎬破碎。探坑挖出的土方等棄渣裝入渣桶，用微型電動(dòng)葫蘆升至地面，將棄渣倒入手推車并運(yùn)到臨時(shí)堆渣場(chǎng)，采用自卸卡車集中統(tǒng)一運(yùn)出施工場(chǎng)地。

4.3 護(hù)壁施工

人工挖孔擴(kuò)底樁采用邊開(kāi)挖邊支護(hù)的方式，護(hù)壁厚度為150 mm，采用C30混凝土（該混凝土來(lái)源為商品混凝土或自拌混凝土）澆筑，其豎向受力鋼筋采用28A12，環(huán)向間距為200 mm，箍筋采用A12@150 mm，具體護(hù)壁平面及斷面配筋圖見(jiàn)圖2。

圖2 人工挖孔擴(kuò)底樁護(hù)壁平面、斷面配筋圖（單位：mm）

由于施工第一階段（29號(hào)線車站基坑底部以上部分）存在29號(hào)線車站結(jié)構(gòu)柱（局部存在29號(hào)線中板、底縱梁及底板），該范圍長(zhǎng)度為9.06 m，除需施作護(hù)壁以外還需進(jìn)行結(jié)構(gòu)柱隔離層和回填層施作。結(jié)構(gòu)柱隔離層采用木模，回填層采用C10素混凝土，厚度為200 mm，并于遠(yuǎn)期鑿除[4]。

4.4 鋼筋籠制作及吊裝

（1）（29號(hào)線車站基坑底部以上部分，即存在29號(hào)線車站結(jié)構(gòu)柱范圍）鋼筋保護(hù)層厚度為50 mm，鋼筋籠縱向鋼筋采用36C28，復(fù)合箍筋采用C14@100 mm。對(duì)于穿越29號(hào)線車站底板范圍的擴(kuò)底樁還需設(shè)置外包鋼管（鋼管外徑d=1 100 mm，壁厚t=20 mm）及M24高強(qiáng)度螺栓，其中外包鋼管長(zhǎng)度為4 m，嵌入底板以下1 m，M24高強(qiáng)度螺栓單側(cè)共計(jì)25個(gè)，豎向間距為150 mm，外漏部分螺栓采用含凡士林油或工業(yè)黃油的亞麻裹繞密閉防護(hù)，以便遠(yuǎn)期剝開(kāi)正常使用。

（2）（29號(hào)線車站基坑底部以下部分）鋼筋保護(hù)層厚度為70 mm，鋼筋籠縱向鋼筋采用30C25，復(fù)合箍筋采用C14@100 mm。擴(kuò)底范圍擴(kuò)底筋為30C25，樁底水平封口環(huán)向筋及底網(wǎng)筋均為A120@150 mm，主筋距離樁底200 mm范圍按1:10收口。

（3）沿鋼筋籠豎向每隔5m設(shè)置定位鋼筋6個(gè)，以確保鋼筋保護(hù)層的厚度，定位筋C14，具體情況如圖3所示。

圖3 定位筋示意圖（單位：mm）

鋼筋籠在現(xiàn)場(chǎng)提前進(jìn)行加工，并在加工成型的鋼筋籠上掛牌，牌上標(biāo)明工程名稱、樁位編號(hào)、鋼筋籠長(zhǎng)度、鋼筋籠直徑等參數(shù)。鋼筋籠制作完成后，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員應(yīng)及時(shí)進(jìn)行自檢并填寫(xiě)自檢記錄，及時(shí)向監(jiān)理工程師報(bào)驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后方可進(jìn)行后續(xù)吊裝作業(yè)。鋼筋籠吊裝應(yīng)安排專人進(jìn)行指揮，防止發(fā)生扭曲和變形等質(zhì)量問(wèn)題[5]。

4.5 導(dǎo)管安裝及其水密性試驗(yàn)

吊放鋼筋籠后應(yīng)立即安裝導(dǎo)管，導(dǎo)管（d=250mm，t=5 mm）安裝前需進(jìn)行水密性及壓力試驗(yàn)，確保導(dǎo)管滿足相關(guān)要求后方可投入使用，按入孔順序逐節(jié)編號(hào)、標(biāo)定累計(jì)長(zhǎng)度，導(dǎo)管安裝要確保法蘭接頭的密封性。

4.6 混凝土澆筑

導(dǎo)管安裝完成后應(yīng)盡快澆注混凝土。成都地鐵錦城大道站人工挖孔擴(kuò)底樁采用強(qiáng)度等級(jí)為C45的商品混凝土。商品混凝土進(jìn)場(chǎng)前應(yīng)進(jìn)行坍落度試驗(yàn)，且試驗(yàn)前應(yīng)通知監(jiān)理工程師旁站，確保混凝土坍落度為180~220 mm范圍內(nèi)以后方可進(jìn)行混凝土試件制作，混凝土試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，試件做好后放在現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)室內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

首批混凝土灌注量應(yīng)確保導(dǎo)管埋入混凝土深度不小于1.0 m，封底成功后開(kāi)展正常連續(xù)灌注；灌注時(shí)導(dǎo)管埋深控制在2~6 m；孔內(nèi)混凝土面接近鋼筋骨架時(shí)，導(dǎo)管保持稍大埋深，放慢灌注速度；混凝土澆筑至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高上0.5 m，多余部分在進(jìn)入下道工序（冠梁施作）前鑿除。

4.7 場(chǎng)地排水系統(tǒng)

利用原基坑坑內(nèi)、外排水明溝排水，經(jīng)過(guò)沉淀池沉淀后排入市政管網(wǎng)，沉淀淤積物定期清運(yùn)出場(chǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

人工挖孔擴(kuò)底樁是我國(guó)工程建設(shè)中的一種常用樁型，其采取人工成孔工藝，對(duì)于施工設(shè)備的要求較低，可有效解決施工場(chǎng)地狹小、大型機(jī)械設(shè)備無(wú)法進(jìn)場(chǎng)的問(wèn)題。在實(shí)際工程作業(yè)中，需做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，保證樁位準(zhǔn)確、開(kāi)挖到位、鋼筋籠牢固、混凝土澆筑質(zhì)量達(dá)標(biāo)，加強(qiáng)各施工環(huán)節(jié)的檢查、控制，保證成樁質(zhì)量滿足要求，為后續(xù)施工作業(yè)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。