山地邊坡條件下樁基施工技術(shù)研究

徐健

摘 要：分析某建設(shè)工程項(xiàng)目在樁基施工過程中遇到的工程技術(shù)問題，由于原狀山體邊坡上存在因坡度過陡以及空間有限等因素影響，導(dǎo)致無法使用大型機(jī)械設(shè)備進(jìn)行工程樁施工。建筑首層底板投影面積大于山頂場平后的面積，導(dǎo)致有部分底板是懸空在土面以上，只能通過工程樁將荷載傳遞到邊坡上。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在施工圖設(shè)計(jì)時(shí)，只考慮了底板結(jié)構(gòu)的配筋受力能夠滿足計(jì)算要求，沒有考慮現(xiàn)場施工的實(shí)際條件約束，導(dǎo)致項(xiàng)目部最終通過多級削坡+工程樁兼做支護(hù)的方法，建設(shè)了能滿足樁基施工的場地條件以及施工機(jī)械、材料、人員來往運(yùn)輸?shù)耐ǖ溃行Ы鉀Q了該單體的施工難題。

關(guān)鍵詞：樁基施工；陡坡；人工挖孔樁；多級削坡；工程樁護(hù)坡

中圖分類號：TU7；U41? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2024）02-0001-03

1 工程概況

1.1 工程總體概況

該工程項(xiàng)目位于深圳市光明區(qū)豬婆山、豬公山周邊區(qū)域，半地下一層，地上5層，總建筑面積33 101.86 m2，建筑高度28.1 m。建筑邊線靠近兩側(cè)陡峭山體，部分樁基位于陡坡面上，無法采用旋挖或沖孔工藝進(jìn)行機(jī)械成孔施工。人工挖孔樁區(qū)域航拍圖如圖1所示。

1.2 工程水文地質(zhì)概況

該山體區(qū)域地基土構(gòu)筑與特征為：⑦2-2強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖（塊狀）、⑦3中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。樁頂作業(yè)標(biāo)高約為68.000 m，樁底標(biāo)高約為45.000 m，水位高程：49.65～64.94 m，平均高程為60.13 m。

1.3 復(fù)雜邊坡周邊環(huán)境

工程兩幢單體均臨近未支護(hù)的自然山體，空間場地狹小，作業(yè)區(qū)域呈條形排布，硬化操作平臺最窄處僅3 m，對機(jī)械設(shè)備運(yùn)輸、架設(shè)、操作要求高。強(qiáng)風(fēng)化的巖層在受到浸水濕潤后易土體軟化、崩解，強(qiáng)度發(fā)生急劇降低。施工期需避開沿海臺風(fēng)雨汛季節(jié)。

工程位置為原生山林區(qū)，范圍內(nèi)無遺留建筑與暗埋管線，距離周邊水系較遠(yuǎn)，山體內(nèi)無暗河與溶洞，整體施工地質(zhì)較為統(tǒng)一。

2邊坡支護(hù)總體設(shè)計(jì)

2.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)的總體設(shè)計(jì)

山坡東側(cè)B座單體位置區(qū)域，主樓為框架-剪力墻結(jié)構(gòu)，通過支護(hù)樁分隔形成高低跨山體，支護(hù)樁為?1000@1500灌注樁，樁長度11 m，側(cè)面300厚鋼筋混凝土掛板連接。高跨部分為承臺獨(dú)立基礎(chǔ)，低跨部分為人工鉆孔灌注樁，如圖2所示。

邊樁樁頭即為原狀坡面，下方為已清表的無支護(hù)裸露山體，山體坡度接近1：2。表層為蓬松狀強(qiáng)風(fēng)化土，濕陷性特征顯著，在潮濕多雨的廣東夏季難以維持原有地勘強(qiáng)度。大型機(jī)械難以在該區(qū)域進(jìn)行作業(yè)，故采用人工挖孔灌注樁工藝進(jìn)行施工[1]。

施工思路為先施工高低跨邊坡支護(hù)樁結(jié)構(gòu)，再削出低跨平臺施工人工挖孔樁，最后施工高平臺位置的平板獨(dú)立基礎(chǔ)。施工人工挖孔樁期間，利用已完成的邊坡支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)揮側(cè)向擋土作用，確保開挖過程中的山體穩(wěn)定，形成場地圍擋，保證下方作業(yè)人員安全。

2.2 工程樁特點(diǎn)

人工挖孔樁共35根，樁徑為1 200 mm、1 400 mm。最大開挖直徑約1 900 mm，樁孔開挖截面尺寸大。孔深超過16 m，最深達(dá)24 m，施工風(fēng)險(xiǎn)較大。施工場地位于山地懸崖邊的陡峭邊坡，無現(xiàn)成施工平臺，整體施工難度較高。

3工程面臨問題

基于以上概況，本項(xiàng)目的樁基施工主要存在以下難點(diǎn)：①施工場地極其狹小，原狀山頂為圓弧形，進(jìn)行一次削坡之后僅形成51 m寬度平臺，遠(yuǎn)小于建筑77 m的需求。這意味著大量基礎(chǔ)樁機(jī)直接位于陡峭山坡面上，且原設(shè)計(jì)并未對此做出針對性策劃。②根據(jù)《廣東省建設(shè)廳關(guān)于限制使用人工挖孔灌注樁的通知》，對于廣東省內(nèi)的工程人工挖孔樁孔深不能超過25 m。本工程根據(jù)地勘的預(yù)估，從原狀場地表標(biāo)高起算，樁長最深已達(dá)26 m多，超過規(guī)定值，不能使用人工挖孔作業(yè)。

4 施工技術(shù)措施

4.1 多級削坡平臺設(shè)置

原始山體為凸弧形，南坡坡度接近1：1，北坡坡度接近1：2，較大的坡度制約了施工作業(yè)機(jī)械的進(jìn)入。整體建筑寬度約為77 m，高削坡平臺進(jìn)行地面處理后為50余m，地基面積比基礎(chǔ)面積小，施工機(jī)械無法到達(dá)樁孔位置進(jìn)行旋轉(zhuǎn)挖孔施工。

若采取回填加寬地基面的方法至少面臨以下4個(gè)難題：①新回填土與原狀土坡面斜相交，無法保證回填穩(wěn)定性。②按照現(xiàn)狀坡度，水平方向填筑拓寬1 m所需的土量極大，成本極高。③填土改變原始地貌，建筑建成后園林景觀需重新設(shè)計(jì)，加大了項(xiàng)目建設(shè)成本。高平臺位置還需布置硬化道路以及材料加工廠等施工必要空間，使留給挖孔樁的平面施工面積再次縮小。④建筑的部分樁基礎(chǔ)無法埋入土體，裸露在地表面以上，不具備機(jī)械成孔的條件。

綜合考慮了現(xiàn)場情況及設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等因素，項(xiàng)目使用借樁支護(hù)+多級削坡+地上接樁的施工方案，將挖孔樁施工平臺即實(shí)際樁頂標(biāo)高下移。利用原A座工程樁與B座支護(hù)樁作為高底平臺之間的支護(hù)，進(jìn)行二級平臺的下挖施工。二級平臺形成后，硬化地面、設(shè)置臨邊圍護(hù)并架立施工臨時(shí)用電，并以此標(biāo)高面作為人工挖孔樁的操作基準(zhǔn)面。施工完成人工挖孔樁之后，在硬化地面上搭設(shè)模板支架進(jìn)行地上接樁施工，將原樁接長至底板結(jié)構(gòu)標(biāo)高，并用此支架兼做底板支模架。接樁施工與建筑結(jié)構(gòu)剖面示意圖如圖3所示。

為了保證裸露出土部分樁的受力穩(wěn)定性，在合理高度位置三角拉結(jié)連梁，三角量位置高度由樁身彎矩分布和施工支撐排架模數(shù)高度綜合考量確定。

4.2 人工挖孔樁施工工序

處于邊坡位置人工挖孔樁的樁體施工步驟與一般挖孔樁施工無明顯差別，遵循首節(jié)→中間節(jié)→擴(kuò)底這一由上到下順序進(jìn)行施工。完成上一節(jié)的護(hù)壁澆筑后，等待護(hù)壁混凝土硬化完成，拆除模板進(jìn)行下一層開挖和支模，循環(huán)進(jìn)行直至嵌固巖層[2]。

挖樁順序原則是當(dāng)樁間凈間距小于2倍樁徑且小于2.5 m時(shí)，必須采用間隔開挖，排樁跳挖最小施工凈距不得小于4.5 m。

開挖第一節(jié)樁孔土方時(shí)，開挖樁孔應(yīng)從上到下逐層進(jìn)行，先挖中間部分的土方，然后向周邊擴(kuò)挖，有效控制開挖樁孔的截面尺寸，每節(jié)高度一般以0.9～1.2m為宜。

第一道護(hù)壁施工要點(diǎn)有以下3點(diǎn)：①護(hù)壁模板必須用樁心點(diǎn)校正模板位置，偏差不大于20 mm。②井圈頂面比場地高150～200 mm，壁厚比下面井壁厚度增加100～150 mm。③護(hù)壁混凝土強(qiáng)度不得小于樁身混凝土強(qiáng)度，人工澆筑和搗實(shí)，塌落度控制在100 mm以內(nèi)，澆灌完畢須經(jīng)過24 h后方可拆模。

架設(shè)垂直運(yùn)輸架要在第一節(jié)樁孔成孔以后，立即著手在樁孔上口架設(shè)垂直運(yùn)輸支架。支架須在后方設(shè)置配重桶（框），確保整體支架不發(fā)生傾覆。

開挖擴(kuò)底部分時(shí)，樁底可分為擴(kuò)底和不擴(kuò)底兩種情況。挖擴(kuò)底樁應(yīng)先將擴(kuò)底部位樁身的圓柱體挖好，再按設(shè)計(jì)擴(kuò)底部位的尺寸、形狀自上而下削土。如設(shè)計(jì)無明確要求，擴(kuò)底直徑一般為1.5～3.0 d。

吊放鋼筋籠時(shí)，鋼筋籠按設(shè)計(jì)要求配置，運(yùn)輸及吊裝應(yīng)防止扭轉(zhuǎn)彎曲變形，根據(jù)規(guī)定加焊內(nèi)固定筋。

澆筑樁身混凝土要用溜槽向樁孔內(nèi)澆筑混凝土，當(dāng)高度超過3 m時(shí)應(yīng)用串筒，串筒末端離孔底高度不宜大于2 m。樁孔深度超過12 m時(shí)，宜采用混凝土串筒澆筑。到樁頂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)超過樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，以保證在剔除浮漿后，樁頂標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。樁頂上的插筋應(yīng)保證設(shè)計(jì)尺寸垂直插入。

4.3 汛期山地匯水的控制

工程地位于廣東省，屬潮濕多雨的亞熱帶季風(fēng)氣候，每年夏季汛期有大量的降雨。兩個(gè)人工挖孔樁施工面的大部分匯水，來自中間高出的削坡平臺，為了有效阻斷這一匯水途徑，確保施工平面不積水，現(xiàn)場在兩個(gè)邊坡坡頂設(shè)置素混凝土擋水檻與排水土溝，將水溝接入現(xiàn)場已有的排水路線排出，有效避免匯水灌入。

4.4 護(hù)壁受力研究

采用ABAQUS有限元軟件對某工程人工挖孔樁整個(gè)開挖階段進(jìn)行三維建模，探究了護(hù)壁受力與位移隨縱向開挖深度的變化而變化的規(guī)律。根據(jù)該項(xiàng)研究，分段式護(hù)壁所受彎矩、剪力、位移的變化可以歸納為：一個(gè)大趨勢、多個(gè)小循環(huán)。護(hù)壁受側(cè)向土壓力的影響，開挖深度越深，所受力彎矩、剪力越大，位移也越大。每一個(gè)獨(dú)立的護(hù)壁單元中，彎矩與位移先增大后減小，彎矩拐點(diǎn)為3/4處，位移拐點(diǎn)為1/2處。頭尾交接處過度連續(xù)、相互銜接，這一特點(diǎn)與工程也較為貼合[3]。

土體的重度與內(nèi)摩擦角的變化會顯著影響護(hù)壁受力與位移。地下水的變化會改變土體重度與內(nèi)摩擦角，故人工挖孔樁在施工過程中，要格外注意及時(shí)抽排坑底匯水，不要讓過度的積水掏蝕側(cè)壁土體與增加護(hù)壁的受力。

以常用的1 m長度護(hù)壁單元為例，每次掘進(jìn)深度對受力和變形有顯著影響。掘進(jìn)小于1 m時(shí)，受力與掘進(jìn)深度呈正相關(guān)，可在每次掘進(jìn)不多時(shí)適當(dāng)減小護(hù)壁設(shè)計(jì)強(qiáng)度，達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)性目的。掘進(jìn)大于1 m時(shí)，護(hù)壁受力趨于穩(wěn)定值，變化范圍不大。

4.5 高邊坡山地施工措施

相較于普通平地，在高邊坡山地施工人工挖孔樁，重點(diǎn)在于施工場地的布置策劃。相對狹小的邊坡環(huán)境，決定了留給材料堆場、鋼筋加工場、泵車停放場地等的空間狹小緊湊。若場地布置不合理，輕則造成施工操作不便、拖延施工工期，重則導(dǎo)致山體滑坡、樁坑灌水等嚴(yán)重事故發(fā)生。

人工挖孔樁施工的主要角色是工人，操作不當(dāng)容易發(fā)生各類人身傷害事件。杜絕安全隱患的發(fā)生，保持項(xiàng)目零事故、零風(fēng)險(xiǎn)的創(chuàng)優(yōu)文明工地管理要求，要針對人工挖孔作業(yè)制定專門的管理管控體系，加強(qiáng)安全責(zé)任主體的落實(shí)。

一是安全教育。對下井作業(yè)人員進(jìn)行詳盡的施工安全交底，定期進(jìn)行身體檢查，每一個(gè)下井工人必須提供近期的體檢報(bào)告。杜絕出現(xiàn)施工人員帶病、帶傷下井工作的情形。處于井下作業(yè)的施工人員要具備自我安全意識，項(xiàng)目部要通過宣貫讓其知道自己是自身安全的第一責(zé)任負(fù)責(zé)人。人員井下作業(yè)時(shí)，隨時(shí)觀察孔內(nèi)出現(xiàn)的異常情況，如發(fā)現(xiàn)孔壁開裂、滲出流水、局部塌方或者異味等異常情況，要立即向值班人員報(bào)告，采取措施后方能作業(yè)。

二是要保證兩人一孔、相互盡責(zé)。一旦井下有人員作業(yè)，井上必須配備一名觀察員。觀察員佩戴好安全繩、安全帽，手持對講機(jī)，保持與井下人員、地上管理人員的實(shí)時(shí)溝通。確保井口半月板的展開，保證沒有異物落下傷人。在發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)第一時(shí)間與項(xiàng)目經(jīng)理匯報(bào)，并向井下人員持續(xù)講話，起到安撫與救助的作用。

本工程施工時(shí)借用原設(shè)計(jì)工程樁作為邊坡支護(hù)形成高低兩級削坡平臺，硬化兩級平臺，高平臺作為材料加工、機(jī)械吊運(yùn)、泵車進(jìn)出的通道，低平臺為人工挖孔樁操作平臺。全硬化的操作面有效阻擋了雨水的下滲，保證了井下作業(yè)人員的安全。

5結(jié)束語

本項(xiàng)目通過合理利用工程樁來側(cè)向支護(hù)高低平臺，解決了地基面積過小不夠進(jìn)行施工作業(yè)的難題。對高低兩個(gè)平臺的配合使用、合理布置施工作業(yè)通道，在有限的空間內(nèi)解決了機(jī)械、作業(yè)面、安全用電及排水設(shè)施等工程施工難點(diǎn)的結(jié)合問題。在不額外引入其他措施的情況下，完成了原定的施工任務(wù)計(jì)劃，創(chuàng)造了項(xiàng)目體經(jīng)濟(jì)利益。從2019年10月削坡到2020年1月挖孔樁施工完成，整體樁孔驗(yàn)孔合格，樁身檢測符合國家規(guī)范要求。

參考文獻(xiàn)

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[3] 楊昌梅.人機(jī)結(jié)合旋挖樁施工技術(shù)應(yīng)用[J].中國住宅設(shè)施， 2020（7）：95-96+79.