谈如何控制人工挖孔扩底桩的设计和施工质量

舒 文

近年来，随着我国基本建设的步伐加快，人工挖孔桩具有直径大，埋设深，单桩负载大，施工简便等特点。如何提高人工挖孔桩的施工质量，是建设管理部门必须重视的课题。

目前，在我国有很多地方采用人工挖孔桩，这种桩的外径至少须为1 200 mm，埋设也较深，上部荷载又大。因而欲通过静载试验决定其单桩承载能力尚有一定困难，主要是试验设备及数百吨，上千吨外荷的施加难于解决，所以在工程设计中，多根据工程地质资料，预定持力层和桩的长度并对其进行具体计算，也有一些工程是通过计算并参考就近已有工程桩的情况综合选定的。

在人工挖孔桩的设计中，一般假定桩身按轴向受压进行计算，且一般不考虑纵向弯曲，其理由是桩是插在土中的压杆，且直径大，有足够的刚度;土对桩侧向约束作用好等。桩基上部的柱及承台梁，与桩基以及地基土，实际上是共同作用的，柱及承台梁所承受的各种水平荷载，必然部分传递给与其相连的桩基，特别是桩顶部位，加之从许多实测资料可知，受震害的桩基都是由于地基失稳—滑移或桩端支承于液化层引起的，故又加重了桩下段部位的水平荷载。因此，在地震设防区的人工挖孔桩应当考虑水平荷载下的抗震强度，加强桩身配筋。当桩端持力层为中、微风化岩层时，被视为“嵌岩桩”。桩端嵌入岩层的深度一般为500 mm。但须注意的是，桩的入岩深度对桩的造价有直接影响，特别在微风化岩中，进展很慢，更是如此。当以桩身强度决定单桩承载能力时，其混凝土的强度应乘以80%的系数予以折减;桩身混凝土标号一般不低于C20。

人工桩一般来说最理想的持力层为岩石、砂卵石层、粘性土，包括轻亚粘土。硬塑状态的粘性土，一般来说压缩性较小，承载力高，亦可作持力层。砂类土，当在地面以下5 m～6 m时，一般是比较密实的，其承载力比地基规范要大得多。因此，深层砂类土地基也适合作持力层。

高层建筑及重要工程，一般对不均匀沉降控制较严，严格控制这类建筑物的绝对沉降值是很必要的，当桩的持力层为粘性土时，桩的沉降计算应按下述原则进行:

1)从经济效果出发，应当选择较浅的持力层。一般不宜深于15 m～20 m，最好在10 m之内。但从桩的沉降量来看，桩底埋深越大，土的变形模量越大，压缩性越小，则桩的沉降量也小。故应结合土层分布情况，选择一个深浅适宜的良好持力层，以满足桩承载力和沉降量要求。

2)桩的沉降量计算仍采用分层综合法。支承于岩层上的人工大直径挖孔桩，清底有保证，故受荷后的沉降量很小，大都满足要求。挖孔桩挖土时，由1人～2人下井用镐、锹等工具将土装入直径为600 mm～800 mm特制的翻斗桶内，故桩的内径不宜太小，否则无法施工。从施工实践可知，外径(包括护壁厚度在内)1 200 mm和1 400 mm的桩，内径只有 900～1 000和 1 100～1 200，施工操作比较困难，故外径最小直径以1 200 mm为宜。

扩底桩的桩身和桩端截面不等，需要用扩大头来过渡，通常扩大头的设计可按素混凝土基础考虑，但由于基底反力较普通刚性基础大，所以刚性角要适当调整，施工实践表明，扩底截面突然扩大时，很难对扩大端侧面进行支护，而该处土体的自重较大，当土质较软或地下水量充裕时，往往易在扩大处塌方。

将桩端底部作为锅底状可以提高一定的承载力。

大直径人工挖孔扩底桩，大多采用“一柱一桩”的布桩方式，除特殊情形外，一般情况下，为节约建筑材料，可不设置桩基承台，仅在桩顶加设桩帽即可，桩帽是桩与上部结构的连接体，除上部荷载通过柱传至桩上外，还有地震水平力将通过桩传到地基土上，受力比较复杂，为加强其抵抗地震水平荷载能力及增强整体作用，最好在桩顶布置拉梁，并应按下列不同情况考虑:当有地下室钢筋混凝土底板时，以底板代替，可不另设拉梁，但在底板内的桩顶，另加双向拉筋，当地下室不设混凝土底板时，则必须于桩顶设置双向钢筋混凝土拉梁，当有基础梁时，可不另设拉梁。

井圈护壁主要起挡土、挡水，围护桩身施工的作用，在设计井圈时应考虑:井圈厚度太大，增加了桩身混凝土量和挖土量，很不经济;井圈厚度小了，井圈混凝土不容易捣好，对挡水、挡土不利。

1)护壁的断面形式，从目前的资料可知，大致有如下两种:一种是护壁外表平滑垂直，内表呈锯齿形，另一种是内外表均呈锯齿形;我认为，后一种形式对桩侧摩阻力的提高有利。

2)井圈护壁每节的高度应在600 mm或900 mm左右。当土质差、地下水浅、土体压力大时用600 mm，由施工单位根据具体情况决定。

3)井圈通过赋有地下水砂层时，因地下水的影响，砂层容易产生涌水流砂现象，使现浇井圈不易制作。此时，一般可采用预制沉井，通过砂层插入不透水层内500 mm。但沉井下沉时，容易产生水平偏差，故在预制沉井时，应将尺寸加大50 mm～100 mm，对沉井要有具体的设计。

4)井圈整个深度应由土质情况来决定，由于强风化岩较破碎，裂隙水多，在开挖过程中，尤其放爆时容易产生塌方，故一般情况下强风化岩层须加井圈。

5)井圈护壁的混凝土标号应与桩身材料一致。

6)第一节井圈要高出地面150 mm～200 mm;上下井圈搭接长度不小于50 mm。

桩顶部1 m范围内的钢箍要加密，以提高桩的抗剪强度，预防桩周土体可能震陷引起的弯剪破坏，多用φ800@100。

桩的上端应刚性嵌固于承台(桩帽、水平拉梁)之中，桩的竖向钢筋伸入承台内的长度不小于35倍钢筋直径，桩的顶端嵌入承台内要有一定尺寸，一般取70 mm。

施工中应切实注意扩大端的土层变异情况，保证不得有积水。设计深度仅仅是一个参考数据，可根据实际土层(岩层)决定。局部软弱夹层应予清除，其面积超过桩端截面10%时，必须继续掘进。当挖到比较完整的岩面后，应确定其下是否还有软弱层，可采用小型钻机再向下钻深5 m，并取样鉴别，查清确无软弱下卧层时才能终孔。

钢筋笼在制作、运输、吊装过程中，应采取措施防止变形。吊放钢筋笼入孔时，不得碰撞孔壁。灌注混凝土时，应将其固定在设计要求标高处。

桩体混凝土要求从桩底到桩顶一次完成，特殊情况不能一次完成时才允许留施工缝，但应留在有钢筋笼的位置处，并在施工缝面上加入适量(约15%)8 cm～10 cm毛石以增强缝口的连接性。在浇灌钢筋笼以下混凝土时，如遇停电等原因，可在混凝土里面加插适量的短钢筋，在浇灌新混凝土前，缝面必须清理干净，不得有积水和隔离层。

大直径挖孔桩的应用日趋增多，但在设计及施工等方面，尚有许多问题未予解决或处理方式各不相同，我们期望通过试验和众多工程实践的不断总结，有关领导部门对此予以重视，并根据其特点要求，制定统一的技术条件，使其有章可循，得以提高质量，降低成本，保证安全并加快建设进度。

［1］ 段秋莲.人工挖孔扩底钢筋混凝土灌注桩施工技术［J］.山西建筑，2010，36(31):94-95.