浅析人工挖孔桩扩大头施工措施

保利世界贸易中心博览馆工程位于广州市海珠区琶洲PZB1501地块的西侧, 现广州国际会展中心 (广交会新馆) 的东南角。本工程为地下二层地上3层框架结构, 总建筑面积18.62万m2。基础工程采用人工挖孔桩施工, 大部分桩台面标高-11.20m, 桩顶标高约-12.30m;孔深由基坑底面起计约13m～20m, 基坑底面标高约12.5m, 桩净长15m～20m;人工挖孔桩共计377条, 所有桩均为端承桩, 桩端施工扩大头, 扩大头部分不设护壁。因地质情况复杂多变, 不少人工挖孔桩挖深超25m仍是全风化、强风化岩层, 设计要求至少要在强风化终孔及扩大头。现对强风化终孔扩大头施工进行分析, 在确保绝对安全的情况下制定扩大头施工措施。

1 强风化层扩大头施工措施

(1) 开挖桩孔应从上到下逐层进行, 以每一节作为一个施工循环, 先挖中间部分的土方, 然后扩及周边, 有效地控制开挖孔的截面尺寸。每节的高度应根据土质好坏、操作条件而定, 一般以1.0m为宜。利用线锤将桩中心线吊桩孔内, 用钢卷尺复核土面尺寸, 满足要求后, 再进行下工序工程施工, 每浇灌完三节护壁, 校核桩中心位置及垂直度一次。

(2) 根据设计院桩基础平面布置图, 强风化层扩孔b大于300mm时采用桩端支撑柱, 这种方法仅对桩下端护壁进行支撑, 对扩大头锥顶部分土层未起作用。故对上述桩端采用支撑柱的方案进行优化, 对锥顶土层采用钢管支撑, 如图1所示。

(3) 为安全起见, 尽量不采用向上扩孔, 只采用向下扩孔的方法, 严格按照设计院修改说明的做法, 确保在强风化层扩底时扩大头斜率1∶4。对个别桩裂隙及出水太多的桩, 可适当放发斜率至1∶6以上, 以确保锥顶不塌崩。

(4) 对裂隙多、湧水量不大的桩, 向下扩孔可采用每天扩挖深0.5m。桩壁用短锚杆 (钢筋) 及钢丝网片固定, 外批30mm厚1∶1水泥砂浆的方法, 逐步向下挖至设计图纸要求。

(5) 对个别强风化岩松散裂隙多、湧水量大的桩向下扩底极不安全, 可采用钢模加支撑的方式, 此部分锥型钢模可外购, 支撑则采用50钢管 (每一米深布置一道水平撑) 。

(6) 扩底部分先挖桩身圆柱体再挖底尺寸, 从上至下修成, 松散土层用铲、镐开挖, 进入强风化层后用风镐打凿, 每节均应检查中心点及几何尺寸, 合格后才能进行下道工序。为了安全起见, 强风化以上, 土层每开挖下节桩土方孔前, 应采用Ф20mm钢筋 (长为1.2m) 打入土中, 呈三角形测试, 是否有流沙、淤泥出现, 遇到砂层时, 每节开挖深度可降到0.3m～0.5m。根据地质条件考虑安全作业区, 一般在相邻5m范围内有桩孔正在浇灌混凝土或有桩孔蓄水时, 不得井下作业, 严禁孔内边抽水边作业。

(7) 将桩孔挖至设计深度, 清除虚土, 检查土质情况, 桩底应支承在设计所规定的持力层上。挖扩底桩应先将扩底部位桩身的圆柱体挖好, 再按扩底部位的尺寸、形状自上而下削土扩充成设计图纸的要求。成孔以后必须对桩身直径、扩头尺寸、孔底标高、桩位中线、井壁垂直、虚土厚度进行全面测定, 并预留小型集水坑。做好施工记录, 办理隐蔽验收手续。

(8) 桩孔经终孔验收后, 应迅速扩底 (对扩底桩) , 清理孔底及时验收, 随即封底和浇筑桩芯混凝土。封底和浇筑桩芯混凝土的控制:在桩孔终孔验收后, 在浇桩芯筑混凝土之前, 将岩土泡在水里的表面200mm～300mm厚岩土清除, 经监理单位验收后, 立刻浇筑桩芯混凝土。

2 人工挖孔桩扩底支撑柱换算

根据桩基础平面图中, 对部分人工挖孔桩的扩大头采取钢筋混凝土柱支撑。由于需要等待支撑柱的混凝土龄期, 对工期非常不利。为此, 改用48直径的钢管替换原混凝土支撑。

(1) 换算对象:b>750且入中、微风化持力层者 (原为钢筋砼支撑) 。

(2) 按三种桩径, 分别计算其护壁自重

A、d≤2200者, 选d=2200计算 (护壁厚250, 桩深17m) 。

B、2200

C、d≥2800者, 选d=3400计算 (护壁厚300, 桩深17m) 。

(3) 按以上三种护壁分别选用钢管支撑, 采用f48钢管。

A、G=719kN按4个支点, 则每点力。

(1) 单根钢管面积。

(2) 单根钢管承载能力。

建议选用2根 (每个支点) 。

建议选用3根 (每个支点) 。

建议选用4根 (每个支点) 。

(4) 因此, 钢支撑设四个支点, 每个支点的钢管数量为:桩身直径d≤2200之桩为2根, 2200

3 结语

在人工挖孔桩施工中, 能够成功有效地完成对桩基础技术安全、质量的控制, 就必须重视施工过程的每个环节, 加强施工人员的责任心, 提高技术水平。当扩大头人工挖孔桩在不良地基中运用时, 其扩大头部分极易坍塌造成质量和安全事故, 应该慎用。因此我们在做桩基设计时, 一定要重视地质勘探资料, 在地质状况不良的情况下, 宜采用其它桩基型式进行设计施工。同时, 严格按照科学方法组织施工, 精心管理, 只有这样才能够建造出又多又好的建筑精品。

摘要：人工挖孔桩作为一种传统的成桩施工工艺, 具有造价低、所需施工设备简单、成桩直径大、成桩质量容易保证等特点, 特别是在扩大头的桩基施工中更有其优越性。但挖孔桩井下作业条件差、环境恶劣、劳动强度大, 质量和安全的技术保证措施尤为重要。

关键词：挖孔桩,扩大头,施工措施