挖孔樁樁基礎(chǔ)各種護(hù)壁形式的特點(diǎn)及合理選用

1、挖孔樁樁基礎(chǔ)各種護(hù)壁形式的特點(diǎn)及合理選用摘要:本文回顧總結(jié)了挖孔樁的各種護(hù)壁形式，并總結(jié)了各種護(hù)壁 形式的的特點(diǎn)，結(jié)合具體工程經(jīng)驗(yàn)，提出了護(hù)壁形式的選用方面的合理 建議。對(duì)類似工程有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞:樁基礎(chǔ) 護(hù)壁 合理選用工挖孔灌注樁,簡(jiǎn)稱人工挖孔樁或挖孔樁，是利用人工挖孔，在孔 內(nèi)放置鋼筋籠、澆筑砼成型的一種樁型。人工挖孔灌注樁的單樁承載 力較高，布樁容易,施工設(shè)備簡(jiǎn)單，進(jìn)退場(chǎng)方便，環(huán)境污染小，無(wú)強(qiáng)烈的地 面振動(dòng)，而且在技術(shù)上比較成熟、可靠工程造價(jià)相對(duì)較低，可以根據(jù)施 工進(jìn)度和場(chǎng)地的情況同時(shí)開(kāi)挖多個(gè)樁孔,土層情況直觀、明確，樁底虛 土可以清凈,較容易保證樁承載力。由于人工挖孔樁相對(duì)其它

2、樁型有 較多的優(yōu)勢(shì)，在大多數(shù)地質(zhì)條件下,它是高層建筑首選的一種樁基礎(chǔ)形 式。但人工挖孔灌注樁對(duì)施工的信賴性較大，如果施工質(zhì)量得不到保 證,會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的后果。所以，在進(jìn)行人工挖孔灌注樁施工的過(guò)程中, 要抓住質(zhì)量控制點(diǎn)，把好質(zhì)量關(guān)。又由于我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，勞動(dòng)力 低廉，所以人工挖孔樁的應(yīng)用就極其廣泛。1磚護(hù)壁的分類樁基礎(chǔ)的護(hù)壁形式有以下幾種。噴射混凝土護(hù)壁法是20世紀(jì)60年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種新型支 護(hù)結(jié)構(gòu)，在當(dāng)時(shí)廣泛應(yīng)用于橋梁基礎(chǔ)施工，但是在理論和工藝上還不夠 完善。噴射混凝土護(hù)壁，本質(zhì)上是應(yīng)用了土體的自穩(wěn)能力，借助于類似 隧道工程施工的新奧法的原理，對(duì)于原狀土的擾動(dòng)少。但是噴射混凝 土與各

3、種不同土體之間的相互作用，用一般解析地方法是很難得到理 想的結(jié)果的。1982年，冶金部建筑研究總院的史永忠2結(jié)合深圳國(guó)貿(mào)中心大樓 的工程建設(shè)實(shí)際，探討了噴射混凝土用于挖孔樁臨時(shí)護(hù)壁的實(shí)際應(yīng)用, 對(duì)其他工程有一定的借鑒意義。1984年，蒙云3對(duì)噴射混凝土護(hù)壁法曾著文對(duì)噴層厚度進(jìn)行過(guò)探 討,側(cè)重對(duì)橋梁基礎(chǔ)開(kāi)挖時(shí)護(hù)壁的設(shè)計(jì)與施工提出一點(diǎn)建議以供參 考。1.2磚護(hù)壁2000年，皖東建筑設(shè)計(jì)院的李華龍結(jié)合某九層全框架結(jié)構(gòu),就人工 挖孔擴(kuò)底樁，其護(hù)壁設(shè)計(jì)為:用M10水泥砂漿砌筑120mm厚磚井壁并 用30mm厚M10水泥砂漿填實(shí)于磚土壁之間。并詳細(xì)地對(duì)這種護(hù)壁 形式給出了一定的計(jì)算公式。人工挖孔灌注擴(kuò)底樁

4、采用磚砌護(hù)壁，從 應(yīng)力分析和實(shí)踐證明是可行的，但還應(yīng)考慮其應(yīng)用范圍和建筑物施工 環(huán)境及地質(zhì)等情況的施工條件，對(duì)于地下水豐富或流砂層等惡劣地質(zhì) 條件的施工還應(yīng)制定施工措施，結(jié)構(gòu)工程師應(yīng)保證結(jié)構(gòu)施工萬(wàn)無(wú)一失。對(duì)其它工程的應(yīng)用提供了好的借鑒1。1.3鋼筋混凝土護(hù)壁護(hù)壁是大直徑樁成孔期間邊掘進(jìn)邊澆筑的圓臺(tái)圈形現(xiàn)制混凝土 構(gòu)件。其施工機(jī)具簡(jiǎn)單、安全可靠、施工進(jìn)度易于調(diào)節(jié)，適用于場(chǎng)地 狹小的工程，并且造價(jià)低、質(zhì)量好、噪音小。其施工要點(diǎn)如下。1996年，龍淑芝等人結(jié)合在建的某兩棟13層高大樓，其中一棟采 用了挖孔樁采用混凝土護(hù)壁圈,而另一棟大樓，由于施工單位執(zhí)意要求, 該建筑的挖孔樁護(hù)壁圈改為采用直筒式24

5、0mm規(guī)格的磚砌護(hù)壁圈。 并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)測(cè)試驗(yàn)，把兩種護(hù)壁做了比較，得出結(jié)論:總的趨勢(shì)是 采用混凝土護(hù)壁圈比磚砌護(hù)壁圈的樁單樁承載力大。2010年，河南省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司的李小輝等人，探討了人 工挖孔樁護(hù)壁的計(jì)算公式。但是這種護(hù)壁形式和實(shí)際工程的不太一 致。任德文，對(duì)鋼筋混凝土護(hù)壁的受力情況進(jìn)行了分析，試算了護(hù)壁的 鋼筋。2人工挖孔樁的施工工藝場(chǎng)地清理，整平放線、定樁位挖第一節(jié)樁孔土支模澆筑第 一節(jié)混凝土護(hù)壁一在護(hù)壁上二次投測(cè)標(biāo)高及樁位十字軸線一安裝活 動(dòng)井蓋、垂直運(yùn)輸架、起重電葫蘆、活底吊土桶、排水、通風(fēng)、照明 設(shè)施等一下一節(jié)樁身挖土一清理樁孔土壁、校核樁孔垂百度和直徑、 拆上節(jié)模板、

6、支本節(jié)模板、澆筑本節(jié)的混凝土護(hù)壁一循環(huán)作業(yè)直至設(shè) 計(jì)標(biāo)高（下一節(jié)樁身挖土）一清底、排除積水和檢查尺寸一檢查持力層 進(jìn)行擴(kuò)底一吊放鋼筋籠一澆筑樁身混凝土。3各種護(hù)壁的優(yōu)缺點(diǎn)及合理選用3.1磚護(hù)壁的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):造價(jià)低，施工速度快。缺點(diǎn):護(hù)壁與樁側(cè)土的摩擦力較小。從以上分析可知,結(jié)合樁、護(hù)壁、土的受力機(jī)理及磚護(hù)壁的特點(diǎn) 可以比較確定地說(shuō):這種護(hù)壁形式主要適用于端承樁。而不適用于摩 擦樁，至于是否適合于端承摩擦樁、摩擦端承樁，則有待進(jìn)一步的研究。3.2鋼筋混凝土護(hù)壁的特點(diǎn)鋼筋混凝土護(hù)壁主要有鋸齒形和直筒型。很明顯的，鋸齒形混凝 土護(hù)壁增大了樁與土體的接觸面積，所以采用這種護(hù)壁形式時(shí)，樁與土 體的側(cè)摩阻力

7、比較大，而直筒型的側(cè)摩阻力相比之下就要差一些。這 樣一來(lái)，鋼筋混凝土護(hù)壁就主要適用于對(duì)樁的側(cè)摩阻力要求比較高的 場(chǎng)合。以及樁側(cè)土體的穩(wěn)定性較差的場(chǎng)合。3.3噴漿護(hù)壁的特點(diǎn)造價(jià)低。適用于土體的自穩(wěn)性比較強(qiáng)的場(chǎng)合。4護(hù)壁的基本計(jì)算理論4.1噴射混凝土計(jì)算理論用噴射混凝土做護(hù)壁，主要是控制噴射混凝土的強(qiáng)度等級(jí),所以現(xiàn) 場(chǎng)施工技術(shù)水平的高低對(duì)噴射混凝土的質(zhì)量影響要比其他所有影響 質(zhì)量的因素的總和還要大。為保證施工質(zhì)量，必須根據(jù)施工控制水平 的等級(jí)（即施工技術(shù)水平的高低），確定噴射混凝土的配制強(qiáng)度3。一般 可按下式計(jì)算：在上式中：R為噴射混凝土配合比設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)控制的強(qiáng)度；M為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)噴射混凝土的標(biāo)號(hào);Z

8、一相對(duì)于一定的合格率（保 證率、置信概率）下的概率度（保證率系數(shù)）；為噴射混凝土的強(qiáng)度變異系數(shù)（離差系數(shù)）。4.2磚護(hù)壁、混凝土護(hù)壁的計(jì)算理論分為兩種情況:在假設(shè)均勻受力狀態(tài)下;在非均勻受力狀態(tài)下。4.2.1均勻受力狀態(tài)下如果在樁周圍或附近沒(méi)有過(guò)多的堆載或建筑物、道路等附加荷載 時(shí)，一般情況下，都假設(shè)為均勻受力狀態(tài)即作用于護(hù)壁周圍上的土側(cè)壓 力強(qiáng)度相等。如圖1所示?；炷磷o(hù)壁厚度t可按下式計(jì)算：4.2.2均勻受力狀態(tài)下如果樁周圍、附近有較多的堆放物或有建筑物、道路等附加荷載 時(shí)，護(hù)壁內(nèi)力就有了改變。通常施工中將護(hù)壁受力簡(jiǎn)化為下圖,其護(hù)壁 截面計(jì)算應(yīng)按照偏心受壓構(gòu)件來(lái)計(jì)算。護(hù)壁截面上同時(shí)作用有彎

9、矩和 壓力，即構(gòu)件處于偏心受壓狀態(tài)，故可按偏心受壓構(gòu)件計(jì)算。偏心受壓 分為小偏心和大偏心兩種。4.3各種護(hù)壁的計(jì)算理論的總結(jié)總結(jié)以上計(jì)算理論，不難發(fā)現(xiàn)，都存在一定的局限性，都是傳統(tǒng)的 一些經(jīng)典算法。沒(méi)有考慮樁與護(hù)壁，及護(hù)壁與土體的相對(duì)滑移等問(wèn)題。 而實(shí)際中，接觸問(wèn)題、滑移問(wèn)題都是存在的。所以，計(jì)算理論方面需要 改進(jìn)，以期更好地反映實(shí)際的受力情況，更接近實(shí)際情況。5人工挖孔樁護(hù)壁形式的合理選用5.1熟悉圖紙，看圖紙上對(duì)樁基礎(chǔ)施工的具體要求如果圖紙上對(duì)本工程所需要采用的具體樁基礎(chǔ)護(hù)壁形式有明確 規(guī)定的情況下，一般就按圖施工。如果圖紙上沒(méi)有明確要求。則可以 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)詳細(xì)鉆探的結(jié)果，參考樁的受力機(jī)理,

10、根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn), 來(lái)選用比較合理的護(hù)壁形式。以期在保證工程質(zhì)量的情況下，降低造 價(jià)。5.2根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形，地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行分析如果現(xiàn)狀地形高于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，則需要挖方；但是對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)地 形低于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高的情況，就可以少挖方，但是這種情況下，就需要 針對(duì)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高，對(duì)于出地面的部分樁身部分做一些才處理。如地 面采用磚護(hù)壁，就需要通過(guò)計(jì)算。也可以定制專門的金屬護(hù)壁,以期完 成樁基礎(chǔ)的完美成型。5.3根據(jù)樁的施工方式進(jìn)行選用樁的多余留量要根據(jù)樁頂標(biāo)高、樁基礎(chǔ)形式（挖孔樁、機(jī)械沖孔 樁）合理留置，比如根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn),挖孔樁澆筑混凝土?xí)r，由于樁最上端 的混凝土比較純正，夾帶泥土的浮渣很少,甚至幾乎沒(méi)有，在

11、這種情況 下，就不要留置很高的樁頂混凝土留量,可以結(jié)合樁頂標(biāo)高少留一些。 但是，對(duì)于機(jī)械沖孔樁，水下澆筑混凝土的情況,就應(yīng)該多留置一些混 凝土。以期保證樁頂混凝土的純正程度，保證樁頂混凝土的強(qiáng)度。合 理地留置樁頂混凝土的留量，一方面可以節(jié)約混凝土;另一方面可以減 少破除樁頭多余混凝土的工作量，也可以避免樁頭留置混凝土過(guò)多時(shí), 破除混凝土?xí)r，對(duì)樁頂鋼筋（縱向受力主筋）的損傷程度，即避免鋼筋疲 勞破壞，保證工程質(zhì)量。5.4建議和意見(jiàn)加強(qiáng)理論研究，目前的計(jì)算理論主要基于經(jīng)驗(yàn)，以及砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 規(guī)范，在計(jì)算的過(guò)程中采用了很多簡(jiǎn)化。尤其是現(xiàn)在大型有限元軟件 的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，比如ansys、marc、a

12、baqus等，這些軟件提供了很多 功能性單元，而理論研究方面，對(duì)于各種建筑材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的研究 的進(jìn)展,以及數(shù)值計(jì)算方法的發(fā)展，所有這些，對(duì)于以前用構(gòu)造處理的 一些事情，對(duì)于一些運(yùn)用解析地方法來(lái)計(jì)算的問(wèn)題，可以用數(shù)值的方法 來(lái)進(jìn)行。從而使得人們可以從枯燥的手算中解脫出來(lái),并且計(jì)算的速 度和精度都有了很大的提高。所以,開(kāi)展樁基礎(chǔ)受力機(jī)理的研究，樁-土相互作用的機(jī)理,以及選 用不同的施工方法，對(duì)結(jié)構(gòu)后期的影響等等問(wèn)題,這方面的研究還是很 有必要的，并且各方面條件都比較具備了。但是這方面的研究還不多, 尤其是對(duì)樁基礎(chǔ)形式的合理選用方面的數(shù)值研究還不太多,實(shí)際中，對(duì) 于護(hù)壁作用機(jī)理的研究，主要是通過(guò)解析解的方式，以及多依靠工程經(jīng) 驗(yàn)，對(duì)于樁與護(hù)壁，護(hù)壁與土體的