人工成孔支盘灌注桩在地基处理中的应用

2013-08-15冯建斌

山西建筑 2013年8期

冯建斌

(山西机械化建设集团公司，山西太原 030009)

在众多的桩基施工中，混凝土灌注桩以其较高的承载力，极其简单的施工方法，被广泛应用在桥梁、高层建筑、工业厂房、设备基础等工程中，与其他地基基础形式相比，桩基的经济性与可靠性已被大量工程项目所证实。人工成孔支盘灌注桩结合了人工成孔灌注桩和挤扩支盘灌注桩的特点，是一种新型的灌注桩施工工艺，既保留了人工成孔灌注桩地质情况明晰的特点，又吸收了挤扩支盘灌注桩可提高桩基承载力的优点，同时为缩短桩体长度增加了可能性，大大扩展了桩基技术的应用范围。

1 工程概况

1)场地环境:某商贸物流园区工程建筑面积为16 854 m2。场地原为山坡，地形高低不平，后经挖填整平，现部分场地较平坦，部分地段仍为梯田。该场地属低山地貌。

2)场地岩土构成:由勘察结果表明，场地由第四纪新近人工回填①1杂填土、①2素填土、①3杂填土(碎石)、①4素填土层，②1第四纪全新世冲(洪)积粉土、②2粉质粘土、③1黄土类粉土、③2黄土类粉质粘土、④1粉土、④2粉质粘土、⑤粗砂、⑥坡积碎石和⑦中石炭世页岩、⑧砂岩组成。

本次在勘探深度内未见地下水，可不考虑地下水的影响。

2 施工工艺流程

施工准备→定位放线→开挖第一节桩孔土方→浇筑第一节护壁混凝土→架设垂直运输架→逐层开挖土方→孔内送风检测有害气体→安装操作平台→支盘扩孔→成孔清底检查验收→钢筋笼就位、固定→混凝土浇筑、试块制作→桩顶覆盖、成品保护→检测验收。

3 施工方法

1)放线、定桩位及高程:测量工作要准确易控，当桩孔较多，且各轴线有特殊夹角时，桩位坐标用传统的方法计算较繁琐，累计偏差大，且容易出错，最好由设计单位提供桩孔坐标，用全站仪放出桩位。桩位经施工人员、监理单位测量人员、建设单位在开挖前检验合格，钉上木桩，并以桩上的铁钉作标记，用混凝土固定木桩，放样完毕即可进行下一道工序。

2)开挖第一节桩孔土方:开挖桩孔应从上到下逐层开挖，每节的开挖高度应根据土质和设计而定，一般以0.9 m～1.2 m为宜。从桩孔中挖出的杂填物或地层物应及时运输到远离孔口的地方，决不能堆放在开挖桩孔口周围的1 m～2 m范围以内，现场所用的运输机械设备的通行不得对桩周围环境或桩本身质量的安全造成隐患。

3)浇筑第一节混凝土护壁:人工成孔灌注桩第一节混凝土护壁应在桩孔挖成并经校验无误后进行，采用人工浇筑，人工振捣密实，混凝土强度一般设计为C20，厚度不应小于100 mm，并按设计要求配制不小于8 mm的构造钢筋，每节护壁应当在当日连续施工完毕。坍落度控制在100 mm以内为宜，要保证护壁坚固、稳定。混凝土强度必须达到1.2 MPa或浇筑完成24 h之后再拆模。第一节混凝土护壁做好以后，按第一节的操作程序向下进行第二节混凝土护壁的操作，上下两节混凝土护壁的构造钢筋应相互连接，以确保混凝土护壁的整体稳定性。而且上下节护壁应该搭接，且搭接长度不小于50 cm。

4)检查桩位及孔口标高:人工成孔灌注桩的第一节护壁做好后都要进行检查、校验，并且要检查孔壁的垂直度、平整度，不合要求的必须及时进行修整，孔深应以按要求测设的基准点为依据，用测绳进行测量。确保人工成孔灌注桩的桩孔轴线位置、标高、直径等都满足设计和技术规范的要求。

5)架设垂直运输架:人工成孔灌注桩第一节桩孔完成后，应架设垂直运输的设备。垂直运输设备的支架的制作一般可以采用钢管吊架形式，要求搭设的垂直运输支架设备必须稳定、牢固。搭设完成后要组织相关技术人员进行检查，合格安全后方可进行施工作业。

6)其他安全设备的准备及安装:随着成孔的进一步加深，孔口周围应设置安全防护栏，高度约0.8 m，孔内必须设置供操作人员上下的应急爬梯，或者使用配有保险装置安全可靠的电动葫芦、吊笼等。每日开工前应检测井下的有毒、有害气体，挖孔深度超过10 m时，应采用专用的井下送风设备，且送风量不少于25 L/s。施工现场周围设警戒标志，防止通行人员或车辆发生危险并危及作业人员，确保施工作业人员的安全。

7)支盘制作:支盘制作应根据设计院的要求或施工现场实际地质情况确定支盘位置，确定好后应先选择一根或几根有代表性的桩进行试验。验证桩的设计是否合理，安全是否有保障，并根据实际情况和业主，设计院等进行研究，确定最终方案。支盘应该从桩底开始，由下向上施工，挖土应按设计尺寸从上向下施工。施工时确保与设计的尺寸相吻合。合理选择支盘承力层，密切配合设计人员，综合设计与施工因素，保证支盘间距，有效利用纵向土层的承载力。做好支盘施工必需的支撑体系，应采用钢管或者角钢制作支撑架，既能在施工过程中减少塌方的可能性，也可以在浇筑混凝土后增加支盘的柔性。

8)检查验收:桩孔挖成以后，必须对桩位、桩径、支盘尺寸、孔底标高、桩孔的垂直度、虚土厚度进行全面检查验收，然后清理孔壁上的泥土和不平整的地方以及孔底残杂，并同时检查支盘的尺寸及完好程度，查看支盘部位是否有坍塌，确保支盘开挖尺寸与设计相符合。做好施工记录，办理隐蔽验收手续。报业主和监理进行检查验收。

9)钢筋笼制作、吊放:为了确保钢筋笼成型后有足够的强度和刚度，对钢筋笼的焊接质量严格按技术规范要求控制，对焊条的类型选择、焊接尺寸、焊接方法等应满足设计与规范的要求。吊放过程中注意，不能使钢筋笼受力开焊、变形。

10)桩身混凝土灌注方式:如果没有地下水或渗水量过大时，采用串筒或导管泵送。清理干净之后，经监理验收后进行灌注。灌注混凝土时当混凝土的落距高度超过3 m时，应用串筒进行下料，串筒末端离孔底高度不大于2 m。当地下水渗水量过大时，应采用截水、降水等措施，确保桩孔中没有集水，或采用导管水下灌注。灌注时应采用插入式振捣器将混凝土振捣密实。确保混凝土浇筑的质量。混凝土浇筑到桩顶时，应按规范要求进行超灌0.5 m ～1.0 m。

4 承载效果分析

扩底支盘桩比普通灌注桩只增加很少的混凝土用量及施工费用，承载力可以提高50%～200%。由于单桩承载力较大，在负荷相同的情况下，可比普通直孔桩缩短桩长，减小桩径或减少桩数，作为高层建筑及重要构筑物的基础，可供设计灵活使用，既可作桩下单桩方案以减少承台施工量，又可沿箱基墙下或筏基柱下布桩以减少底板厚度及配筋量。

桩周土的承载潜力因增设支盘而得到有效开发和利用，提高了单桩的承载力，因此桩基的桩数桩长可以大大减少。造价工期可以大幅度降低。由于人工成孔给设计人员如实掌握地质情况提供了可靠的资料，极大地降低了桩基检测时承载力达不到设计要求而增加费用的风险，为工程的顺利开展奠定了基础。