人工挖孔擴底鋼筋混凝土灌注樁施工技術

史曉歐

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京市 100024）

0 引言

人工挖孔擴底鋼筋混凝土灌注樁在我國各種工程中均有應用，其適用范圍較廣，在一般的地層或黃土、膨脹土等特殊地層均能使用。此樁型是人工成孔，施工時所需的機具設備均較簡單，便于運送，尤其適用于城市內作業面狹窄的工程項目，本文主要針對此樁型施工技術展開論述，以期促進我國樁基礎施工技術的不斷發展。

1 工程概況

成都地鐵錦城大道站是成都地鐵5號線與遠期29號線T型節點換乘車站，位于成都市錦悅西路與錦城大道交叉口南側，人工挖孔擴底樁位于5號線與29號線換乘部位的結構柱位置，共計8根，樁長為15.06 m（不含底部弧形長度0.53 m），直徑為1.5 m，擴底部位長度為2.255 m，坡率為1/3，底部最寬處為2.65 m。該人工挖孔擴底樁上部接5號線車站的底板（厚度為900 mm），中部依次（從上至下）為29號線車站的中板（厚度為400mm）、底縱梁（截面尺寸為1 200 mm×2 200 mm）及底板（厚度為1 100 mm）。成都地鐵錦城大道站人工挖孔擴底樁平面位置見圖1。

2 人工挖孔擴底灌注樁的適用性分析

圖1 成都地鐵錦城大道站人工挖孔擴底樁平面布置圖

經過大半個世紀的發展，樁基礎在技術方面已相當成熟可靠，類型也越來越多。按照成樁材料可分為木樁、混凝土樁、鋼筋混凝土樁、組合樁、鋼樁；按照成樁方法可分為打入樁、靜壓樁、灌注樁、植入樁[1]。

基于樁基的多樣性，在工程建設時選用何種樁十分重要。單樁的技術特點為：

（1）樁徑大、樁長可變性強、單樁的承載性能好。

（2）樁底部有擴大端，可有效增強樁端持力土（巖）層支承作用。

（3）施工作業設備簡單，工效高，僅需鍬、鎬、簡單的人力提升與裝土運輸機具。

（4）施工時基本無震動、土體隆起等現象，對周邊環境無噪音油煙等污染。

（5）樁頂無需經受擊打作用，因此對配筋率要求較低，可根據建筑荷載等情況，只做樁體上部配筋，或按樁身長度方向只做變截面配筋[2]。

基于上述特點，人工挖孔擴底灌注樁的適用情況如下：

（1）不宜使用大型重型設備的狹窄施工場地，工地下方存在地下設施、待建建筑與既有建筑相距很近的項目。

（2）大柱網或單樁荷載值不小于1 000 kN的情況，高、大、重型建筑物或廠房。

（3）基礎下的地層存在一定厚度的填土、淤泥質土等，待建工程下方地層中存在較厚的濕陷性黃土、膨脹土等，但軟土、特殊土層下又存在硬度較高的土（巖）層。

（4）適用人工挖孔擴底灌注樁的持力層包括礫石、巖石、密實的砂、壓縮模量Es＞10 MPa的黏性土等。

3 人工挖孔擴底鋼筋混凝土灌注樁施工方案

成都地鐵29號線（以下簡稱29號線）車站的人工挖孔擴底樁施工分成兩個階段：（1）29號線車站基坑底部以上部分，該范圍人工挖孔擴底樁長度為9.06 m，且均存在29號線結構柱（局部存在29號線中板、底縱梁及底板）；（2）29號線車站基坑底部以下部分，該部分人工挖孔擴底樁長度為6 m，其中常規范圍長度為4.275 m。

本工程人工挖孔擴底樁施工工藝流程具體如下：測量放線→挖孔成樁→斷面檢查→護壁鋼筋綁扎→護壁模板安裝→測量復測→護壁混凝土澆筑（C30混凝土）→護壁模板拆除→結構柱隔離層施作（木模）→回填層混凝土澆筑（C10混凝土）→挖孔成樁→斷面檢查→護壁鋼筋綁扎→護壁模板安裝→測量復測→護壁混凝土澆筑（C30混凝土）→護壁模板拆除→終孔驗收→鋼筋籠吊裝→導管安裝→混凝土澆筑（C45混凝土）。

在上述施工流程中，從第一次“挖孔成樁”到第二次“挖孔成樁”，局部穿越29號線車站底板范圍需設置外包鋼管及M24高強度螺栓；重復此段流程直至29號線車站基坑底部。

4 人工挖孔擴底鋼筋混凝土灌注樁施工要點

4.1 測量放線

測量人員遵照成都地鐵錦城大道站圍護結構施工圖紙對樁位進行放點，同時通過埋木樁、撒灰線等方式對樁位進行標記，采用十字交叉法進行護樁，隨后對控制點進行復核，并會同現場監理工程師確認無誤后方可進行人工挖孔擴底樁施工[3]。

4.2 人工挖孔

人工挖孔直徑為1.8 m（擴底部位長度為2.255 m，坡率為1/3，底部最寬處為2.95 m），開挖深度為15.59 m，共分16節，每節深度為1 m。

人工挖孔擴底樁采用人工利用鍬、鎬從上到下逐層間隔進行挖掘，挖土次序為先挖中間部分后挖周邊，若遇堅硬土層可采用錘、釬或風鎬破碎。探坑挖出的土方等棄渣裝入渣桶，用微型電動葫蘆升至地面，將棄渣倒入手推車并運到臨時堆渣場，采用自卸卡車集中統一運出施工場地。

4.3 護壁施工

人工挖孔擴底樁采用邊開挖邊支護的方式，護壁厚度為150 mm，采用C30混凝土（該混凝土來源為商品混凝土或自拌混凝土）澆筑，其豎向受力鋼筋采用28A12，環向間距為200 mm，箍筋采用A12@150 mm，具體護壁平面及斷面配筋圖見圖2。

圖2 人工挖孔擴底樁護壁平面、斷面配筋圖（單位：mm）

由于施工第一階段（29號線車站基坑底部以上部分）存在29號線車站結構柱（局部存在29號線中板、底縱梁及底板），該范圍長度為9.06 m，除需施作護壁以外還需進行結構柱隔離層和回填層施作。結構柱隔離層采用木模，回填層采用C10素混凝土，厚度為200 mm，并于遠期鑿除[4]。

4.4 鋼筋籠制作及吊裝

（1）（29號線車站基坑底部以上部分，即存在29號線車站結構柱范圍）鋼筋保護層厚度為50 mm，鋼筋籠縱向鋼筋采用36C28，復合箍筋采用C14@100 mm。對于穿越29號線車站底板范圍的擴底樁還需設置外包鋼管（鋼管外徑d=1 100 mm，壁厚t=20 mm）及M24高強度螺栓，其中外包鋼管長度為4 m，嵌入底板以下1 m，M24高強度螺栓單側共計25個，豎向間距為150 mm，外漏部分螺栓采用含凡士林油或工業黃油的亞麻裹繞密閉防護，以便遠期剝開正常使用。

（2）（29號線車站基坑底部以下部分）鋼筋保護層厚度為70 mm，鋼筋籠縱向鋼筋采用30C25，復合箍筋采用C14@100 mm。擴底范圍擴底筋為30C25，樁底水平封口環向筋及底網筋均為A120@150 mm，主筋距離樁底200 mm范圍按1:10收口。

（3）沿鋼筋籠豎向每隔5m設置定位鋼筋6個，以確保鋼筋保護層的厚度，定位筋C14，具體情況如圖3所示。

圖3 定位筋示意圖（單位：mm）

鋼筋籠在現場提前進行加工，并在加工成型的鋼筋籠上掛牌，牌上標明工程名稱、樁位編號、鋼筋籠長度、鋼筋籠直徑等參數。鋼筋籠制作完成后，現場技術員應及時進行自檢并填寫自檢記錄，及時向監理工程師報驗，檢驗合格后方可進行后續吊裝作業。鋼筋籠吊裝應安排專人進行指揮，防止發生扭曲和變形等質量問題[5]。

4.5 導管安裝及其水密性試驗

吊放鋼筋籠后應立即安裝導管，導管（d=250mm，t=5 mm）安裝前需進行水密性及壓力試驗，確保導管滿足相關要求后方可投入使用，按入孔順序逐節編號、標定累計長度，導管安裝要確保法蘭接頭的密封性。

4.6 混凝土澆筑

導管安裝完成后應盡快澆注混凝土。成都地鐵錦城大道站人工挖孔擴底樁采用強度等級為C45的商品混凝土。商品混凝土進場前應進行坍落度試驗，且試驗前應通知監理工程師旁站，確保混凝土坍落度為180~220 mm范圍內以后方可進行混凝土試件制作，混凝土試件尺寸為100 mm×100 mm×100 mm，試件做好后放在現場標準養護室內進行養護。

首批混凝土灌注量應確保導管埋入混凝土深度不小于1.0 m，封底成功后開展正常連續灌注；灌注時導管埋深控制在2~6 m；孔內混凝土面接近鋼筋骨架時，導管保持稍大埋深，放慢灌注速度；混凝土澆筑至樁頂設計標高上0.5 m，多余部分在進入下道工序（冠梁施作）前鑿除。

4.7 場地排水系統

利用原基坑坑內、外排水明溝排水，經過沉淀池沉淀后排入市政管網，沉淀淤積物定期清運出場。

5 結語

人工挖孔擴底樁是我國工程建設中的一種常用樁型，其采取人工成孔工藝，對于施工設備的要求較低，可有效解決施工場地狹小、大型機械設備無法進場的問題。在實際工程作業中，需做好各項準備工作，保證樁位準確、開挖到位、鋼筋籠牢固、混凝土澆筑質量達標，加強各施工環節的檢查、控制，保證成樁質量滿足要求，為后續施工作業奠定堅實的基礎。