人工挖孔支盘灌注桩技术的工程应用

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(山西水利职业技术学院，山西 太原 030027)

引言

灌注桩具有较高的承载力，在工业厂房的基础类型中成为优选桩型，而人工成孔工艺不仅能够确保灌注桩插入基岩，而且可以有效地提高桩基承载力。在施工实践中，由于施工地点的地质条件存在局部不确定性，个别桩孔即使加大孔深也难以入岩，致使承载力无法得到保证。在某自备电厂桩基础施工中，通过采用支盘工艺有效地利用桩周土层的承载力，快速且经济地解决了这一问题。

1 场地地形地貌与地层结构

某自备电厂的施工场地原地形为冲沟，经过挖填方式整平，现主厂房、冷却塔、主控楼场地较平坦，标高在708.3～711.37 m。场地及其周围不存在对工程有影响的活动断裂构造。地层特征自上而下依次为：①填土：杂填土、素填土和碎石填土组成，平均标高为699.00 m；②粉质黏土：稍湿～湿，可塑～硬塑，土体土质均匀，含少量的粉细粒颗粒，厚度3.7 m，层底面标高为702.51 m；③黄土类粉土：稍密，稍湿，土质较均匀，厚度2.0 m，层底面标高为700.51 m；④粉土：稍密，稍湿，土质较均匀，平均厚度2.7 m，平均标高为697.00 m；⑤粉质黏土：稍湿～湿，可塑～硬塑，土质均匀，含少量的粉细粒颗粒，局部夹粗砾砂透镜体、卵石，平均标高为697.70 m；⑥粗砂：级配较好，局部含少量的卵石、砾石，稍密～中密状态，厚度3.8 m，层底标高为691.69 m；⑦碎石：湿，中密，颗粒级配较差，粒径2～10 cm，平均标高为692.8 m；⑧页岩：泥质，中等风化，此次勘察未钻透，最大揭露厚度1.6 m，层顶面标高为691.69～698.33 m；⑨砂岩：此次勘察未钻透该层，最大揭露厚度为1.7 m，层顶面标高为692.221～700.03 m。

2 施工工艺

人工挖孔灌注桩的施工过程包括测量、机械操作、钢筋加工、支盘挤扩、清孔和灌注等多个环节，施工种类较多，技术含量较高，影响因素较广。在施工过程中，容易出现桩位偏差大、孔底沉渣多、钢筋笼上浮、桩体混凝土离析、断桩、夹泥等质量问题，这些问题可能导致成桩难以满足原始设计要求，补救难度极大。因此，施工管理人员必须加强对施工准备、成孔、清孔、下钢筋笼、灌注水下混凝土等施工环节的质量监督，采取有效的预防措施，提高成桩质量。主要施工工艺流程包括以下3个重要环节：

(1)开挖土方环节：平整场地→测定支盘位置→安装操作平台→开挖支盘土方→检查支盘尺度→确认质量合格。

(2)人工挖孔环节：定位放线→开挖第1节桩孔土方→浇筑第1节护壁混凝土→架设垂直运输架→孔内送风检测有害气体→逐层开挖土方→成孔清底检查验收。

(3)钢筋笼加工环节：钢筋进场复检报告→钢筋笼加工→钢筋笼报验。

上述3个重要环节验收后，将钢筋笼吊装就位、固定，进行混凝土浇筑、试块制作、桩顶覆盖和成品保护，交付工程监理人员进行验收。

3 施工难点

3.1 支盘位置与形式的确定

根据地质报告及实际地质情况，科学选择适当土层确定支盘位置，充分利用桩身周围土层的承载力，提高灌注桩自身承载力。项目设计选取粉土、粉质黏土、粗砂、碎石层作为支盘持力层，增加3个间距6 m的支盘。如图1所示，这类形式的支盘弥补了桩体不能插入岩石而消减的承载力，使单桩承载力达到工程设计要求。

图1 支盘形式

3.2 支盘支撑体系

3.2.1 提高支盘柔性

采用钢管或者角钢制作支撑架，一方面可减少施工过程中塌方的可能性，另一方面在浇筑混凝土后增加了其柔性。

3.2.2 增加护壁支撑

如图2所示，在成孔施工过程中，确定好支盘施工位置后，先进行土方开挖，待下一节护壁施工结束，且护壁的混凝土达到一定强度时，在上下两节护壁之间安装支撑，支撑数量应不少于4个，以确保护壁不会沿桩壁滑落。

图2 支盘制作支撑体系

3.2.3 支撑位置设置

如图3所示，支撑系统应在支盘施工开始前支设完毕，并且确定上下护壁支撑牢固，支撑系统不会影响钢筋笼的吊放及人员施工的安全。

图3 支撑设置位置

3.2.4 支撑做法

支撑应选用钢材焊接加工制作而成。支撑应连接牢靠、布置合理、方便施工，且不影响后面工序的正常施工。支盘成孔过程中所设置的钢支撑结构不予取出，以增加支盘的柔性。

3.3 支盘钢筋的制作安装

3.3.1 支盘的安装

支盘处钢筋的制作安装，应在桩体钢筋笼吊放固定完毕进行，支盘钢筋应分设水平钢筋和斜向钢筋，且应各自按设计排放。支盘钢筋与钢筋笼主筋的连接采用绑扎连接，其搭接长度根据建筑物抗震等级、混凝土强度等级及钢筋的型号综合确定，且应符合规范要求。

3.3.2 支盘的固定

将支盘钢筋与钢筋笼主筋连接，并且应符合GB 50204—2002《混凝土结构工程施工质量验收规范》的要求，如图4所示。

图4 支盘钢筋与主筋连接细部构造

3.4 浇筑桩身混凝土

清除孔底浮土，用溜槽向孔底浇筑混凝土，当浇筑高度>3 m时应采用串筒，串筒末端离孔底高度≯2 m；也可采用导管泵送，导管泵送混凝土应连续进行，分层浇捣密实，混凝土浇筑12 h后进行浸水养护。混凝土浇筑到桩顶时，应适当超过桩顶设计标高，以保证剔除浮浆后桩顶标高符合设计要求。

4 检测结果分析

4.1 高应变检测

在灌注桩浇筑完混凝土28 d后进行桩基检测，其中对3根采用支盘工艺的单桩承载力做了全数检测，其高应变检测数据见表1。

表1 灌注桩单桩承载力高应变检测数据

由表1计算可以得到单桩承载力极限平均值为10 635 kN，极差与平均值的比为6.4%(<30%)，故单桩承载力极限为10 635 kN，远超过设计单桩承载力极限值8 000 kN。

4.2 低应变检测

低应变检测共检了118根桩，经对低应变检测曲线进行分析，桩身波速在2 502～3 933 m/s之间，其中Ⅰ类桩37根，占测桩总数的31.4%；Ⅱ类桩81根，占测桩总数的68.6%；未发现Ⅲ、Ⅳ类桩。

5 结语

在该项目中通过采用支盘施工工艺，有效地解决了3根单桩无法插入岩体，达不到设计要求的难题，避免了基础重新设计、工期延长等一系列问题，同时还体现出成桩工艺适用范围广、适应性强、经济效益显著的特点，在实际施工中有很好的推广应用价值。

参考文献：

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[2] 邸道怀，李云忠.挤扩支盘桩混凝土灌注桩的设计与应用[J].工程建设与设计，2000(3)：9-11.

[3] 樊良本，徐惠芳，张国梁，等.挤扩支盘灌注桩技术的应用研究[J].浙江建筑，2001(4)：13-15.