西部探矿工程２００９年第１２期人工挖孔灌注桩的设计及施工高怀鹏１，陈雷２（１．中交一公局桥隧工程有限公司，河北高碑店０７４０００；２．湖北省交通规划设计院，湖北武汉４３００５１）摘要：人工挖孔灌注桩在工程中是比较常用的基础形式，首先探讨了挖孔桩的设计计算及构造要求，然后就施工方法进行了说明，并且就施工中可能遇到的问题提出了相应的构造措施。关键词：挖孔灌注桩；设计计算；施工方法；构造措施中图分类号：Ｕ４４３．１５文献标识码：Ｂ文章编号：１００４－－５７１６（２００９）１２一００２４—０３人工挖孔桩是利用人工挖孔，在孔内放置钢筋笼、灌注混凝土的一种桩型。它能够适应平坦地形、山区地形等各种地形地貌，尤其是土质变化较大的场地土环境。人工挖孔桩施工操作方便，施工质量可靠；占用场地小，无泥浆排出，对周围环境及建筑物影响小；可同时展开多个工作面，大大缩短工期；且不需要大型机械设备，造价低廉。特别是在扩大头的桩基施工中，人工挖孔桩施工更有其优越性。近几年，其特有的优势得到了许多设计、施工单位的认可，全国许多地区都逐渐采用和推广了人工挖孔桩，证明其确实是一种适用情况比较广泛、经济适用的基础形式。ｌ挖孔桩的设计计算在人工挖孔桩设计中，对于框架结构采用一柱一桩，而剪力墙基简体结构则采用群桩，桩与桩之间的最小中心距离为３倍的桩身直径，当桩距较小时（１～３ｍ之间），可采用以下方法进行处理：（１）当桩距≤２ｍ时，可在两根柱下合布一根桩。（２）当桩距＞２ｍ时，可在每根柱下各布一根桩，当桩底扩大头之间距离太小时，可使两根桩的桩底标高相互错开。如图ｌ所示。１．１柱持力层的选择当上部结构荷载不大时，可选择承载力较高的砂、砾石、碎石层或者压缩性较小的硬塑性状粘土层或基岩作为持力层。１．２桩的计算１．２．１桩水平承载力的计算桩与桩之间靠承台连接，承台通常位于地面以下，由于其周围的嵌固作用、承台与地基之间的摩擦力、承台侧壁的被动土压力等有利因素可以将很大一部分水平力通过承台传到周围土体上去。因此，传到桩上的水平力非常小，通常情况下不必进行桩水平承载力的计算。１．２．２桩竖向承载力的计算桩竖向承载力主要取决于桩身的材料强度或桩端土对桩的支承反力，一般来说桩的承载力由后者控制，但是对于支承于基岩上的端承桩，因岩体的承载力比较可靠，桩的竖向承载力才可能由桩身材料强度控制。按土层的支承反力计算竖向承载力的公式为：图１桩底标高错开布置示意图Ｒｋ＝丌Ｄ互Ｌｉ吼＋ｑｐ＇ｃ耽／４式中：Ｒｋ——单桩竖向承载力标准值；（１）‘Ｄ一桩身直径，ｍ；ｋ——桩周第ｉ层土的厚度，ｍ；Ｄｂ——桩端扩大头直径；‰—桩周第ｉ层土的允许摩阻力，ｋＰａ；ｑ，——桩端土的承载力标准值。按桩身材料强度计算：Ｒｋ≤０．４８ｆｏＤ２（２）式中：风——单桩竖向承载力标准值；卜桩身直径，ｍ；ｆｃ——混凝土轴心抗压强度设计值。１．２．３桩顶弯矩的计算万方数据２００９年第１２期西部探矿工程．２５通常情况下，承台标高处两个方向都设有基础梁或拉梁，将柱底弯矩于基础梁、桩、柱之间按线刚度进行分配，可得到桩顶弯矩值。由于基础梁或拉梁的刚度往往较大，所以分配到桩顶的弯矩较小。另外，桩顶所承受的竖向力往往很大，而弯矩与竖向力的比值较小。多属小偏心，所以通常情况下进行设计时，不考虑桩顶弯矩的影响。１．２．４桩身轴压比按材料强度计算桩的竖向承载力时，还需满足桩身的轴压比要求，桩身轴压比宜≤ｏ．５桩身最大轴力：Ｎ。。≤Ｏ．５ｆ。Ａ（３）式中：Ａ一７ｃＤ２／４；ｆｃ——混凝土轴心抗压强度。则：ＮＴ一＜Ｏ．３９ｆｃＤ２（４）比较式（２）与（４）可知，以轴压比控制的桩不必按材料强度验算桩的竖向承载力。１．２．５桩身配筋桩身纵筋由计算确定，纵筋配筋率不小于桩身面积的０．４％，且数量≥８根，直径≥万１０，并沿桩周边均匀布置。纵筋须锚入承台内４５ｄ（ｄ为纵筋直径）对多层建筑，可将一半钢筋伸至桩长的１／２处，另一半钢筋伸至桩长度１／３处，对高层建筑，需将全部钢筋直通到桩底。箍筋采用螺旋箍或焊接环式箍筋，并≥巧８＠２００，在纵筋伸入承台的４５ｄ的范围内，以及桩顶ｌ～１．Ｓｍ范围内，箍筋间距加密为＠１００ｍｍ，以提高桩的水平承载力，为加强纵筋的刚度和整体性，每隔２ｍ焊一道巧１２～１８的横向加劲箍。１．２．６桩的沉降计算当选择基岩作为桩端持力层时，桩受荷后的沉降很小，这种情况下往往不做沉降计算。当选择砂土或粉粘土作持力土层时，需做桩的沉降计算，桩基的沉降计算方法与天然地基类同，只是将桩与桩间土看作一整体，桩底看作基底，附加应力从桩底开始计算。１．２．７桩护壁设计当土质情况良好时，可不做护壁或仅做素混凝土护壁，但一般情况下，为防止土体坍塌，确保施工安全，需要设计钢筋混凝土护壁，护壁的混凝土强度等级应≥Ｃ１５。２构造要求（１）桩身混凝土强度等级≥Ｃ２０，桩径Ｄ≥８００ｍｍ，桩身纵筋的保护层厚度＞少３５ｍｍ。（２）桩端扩大头直径Ｄｂ与桩身直径Ｄ之比应≤３。万方数据为提高桩的承载力，不论桩底有无扩大头都应挖成锅底形。当扩大头侧面或土层地下水充裕时，宜取ｂ：ｈ＝１：４，当扩大头侧面地层情况良好时，可取ｂ：ｈ＝１：２。（３）单桩顶部一般设桩帽，群桩顶应设承台，桩顶嵌入桩帽或承台内１００ｍｍ，桩帽厚≥１００ｍｍ，其平面每边比桩边大２００ｍｍ，上下及侧边配以≥乃１０＠２００的双向钢筋，桩承台的尺寸及配筋由计算确定。桩帽或承台的混凝土强度等级＞少Ｃ２０，钢筋的保护层厚度≥７０ｍｍ。（４）当有基础梁或有地下室底板时，不另设拉梁，但须在桩顶沿柱轴线于底板内增配以≥４矽１８的双向通长拉筋，各拉筋伸人桩身的长度≥ｌｍ，并在距桩边缘ｌｍ范围内设抗剪箍筋≥乃６＠２００。（５）当持力土层为硬粘土和中密砂土，桩端进人持力层的深度≥（２－－３）Ｄ；当持力层为碎石土，桩端进入持力层的深度≥（１～２）Ｄ；当持力层为基岩时，则桩端进入岩层的深度≥Ｏ．５ｍ。３挖孔桩的施工３．１桩孔开挖方法在同一承台内不宜两邻孔同时开挖，桩孔开挖时也不必将孔壁修成光面，要使孔壁稍有凹凸不平，以增强混凝土与桩周土的咬合，增加桩与土的摩擦力。人工挖孔灌注桩一般都设计有扩底，当挖到孔底设计标高或持力层时，应会同设计及有关部门鉴定，符合设计要求后，迅速扩大桩头，清理孔底，及时验收及时浇灌封底混凝土，并尽快继续浇灌桩心混凝土。３．２桩孔排水当地下水位较高，渗水量较大时，应根据施工条件及水文地质资料提供的渗水量情况，在施工开挖桩孔前采取设置降水井措施，降低地下水位，以便于挖孔施工。若利用桩孔本身作为降水井，则应根据水位情况、桩布置隋况，把桩分成若干组，每组选择１－－．２个相邻桩位提前开挖得深一些，利用它作为该组的集水井，集中抽水，降低水位，待其它桩孔施工完毕后，再对这个集水井的桩孔进行清理孔底淤泥及残渣，灌注混凝土。在灌注混凝土时，若数孔仅有少量水，应采取一定的措施，同时灌注或以较快的速度灌注，以免水量集中于一孔，增加排水工程及增加施工难度。若水量大，影响混凝土灌注质量时则应集中于一孔抽水，降低其它孔水位，此孔最后采用水下灌注法灌注混凝土。３．３护壁的设置与施工护壁的设置视土质及渗水情况来确定，以保证施工安全为原则。若土质坚硬并无地下水，开挖后在短期内，孔壁不会坍塌，则可以不设护壁或只设置简易的护２６西部探矿工程２００９年第１２期原状土取样与试验的现状与对策张先华（湖北省冶金地质勘探队，湖北黄石４３５０００）摘要：原状土取样与试验质量的高低直接影响到整个岩土工程的设计与施工。对目前岩土工程勘察中原状土取样与试验的现状进行分析，并提出相应对策。关键词：原状土；取样；试验；现状；对策中图分类号：ＴＵ４４文献标识码：Ｂ文章编号：１００４－－５７１６（２００９）１２—００２６一０２原状土取样与试验是岩土工程勘察中一项必不可１土试样质量等级的划分少的、经常性的、极为重要的基础工作。原状土样质量土样的质量实质上是土样的扰动问题。土样扰动低劣就不可能正确反映地基土层的真实性状，既可能导表现在原位应力状态、含水率、结构和组成成分等方面致对地基的估计过高，使工程设计偏于危险；更多的是的变化，它们产生于取样之前、取样之中以及取样之后导致对土质的评价偏低，无形中浪费大量宝贵的建设资直至试样制备的全过程之中。土样扰动对试验成果的金。可见其成果质量的高低，直接影响到整个岩土工程影响也是多方面的，使之不能确切表征实际的岩土体。的设计与施工。然而，这一关系重大的基础性工作，一我国传统土试样只分为原状土样和扰动土样两类，原状直是岩土工程勘察中的薄弱环节，就此谈点看法。土样可做各种物理力学性质试验，而扰动土样（一般是壁，如采用竹片加竹篾护壁。当遇土质软弱，有可能产人工挖孑Ｌ灌注桩有许多优点，但又有其自身适用生涌泥、流砂、坍孔等现象时，则应设置钢筋混凝土护壁条件的，不要盲目采用。一般情况，在覆盖层较或钢筒来保证施工的安全。混凝土护壁的强度等级不薄（５～１０ｍ）、岩土层复杂、地下水较低或降水条件好，应低于桩心混凝土等级且不应低于Ｃ１５，水下混凝土不对周围环境有较大影响的城内地段施工，应尽量根据应低于Ｃ２０。每段护壁高ｏ．８～１－Ｏｍ，遇淤泥时宜用地质条件采用人工挖孔灌注桩。对于覆盖层较厚（１０～０．３＂－－０．５ｍ。２０ｍ以上）、土层分布均匀、桩长较长、机械成孔条件３．４钢筋笼制作好的情况，或者场区地下水位较高、含水丰富、出水量当孔较深时，钢筋笼宜分节制作，钢筋每段长以４～大、基岩埋藏深的情况，则不宜采用人工挖孔灌注桩。５ｍ为好，入孔单面焊接接长，接头按规范要求错开，且应根据地质情况、场区情况、环境要求、施工条件因地制在两端设置加劲箍筋。宜，综合确定，切忌生搬硬套。３．５灌注桩孔混凝土当孔内渗水量较少时，可先抽干孔内积水，清除淤参考文献：泥和残渣，按常规混凝土灌注方法随即灌注混凝土。灌［１－Ｉ交通部公路规划设计院．ＪＴＧＤ６３－－２００７公路桥涵地基与注时使用串筒或导管，保证出料口离浇筑混凝土面不大基础设计规范［ｓ］．北京：人民交通出版社，２００７．于２ｍ，连续浇灌，分层振捣，分层高度约１．ｏ～１．５ｍ。Ｅ２３叶见曙．结构设计原理［Ｍ］．北京：人民交通出版社，１９９６：１６５－１７１．混凝土坍落度取８－－一１０ｃｍ。当孔内渗水量较大，无法抽［３］傅小银．麻油冲高架桥钻孔桩改人工挖孔桩技术经济探讨干时，应按水下混凝土灌注方法灌注孔桩混凝土。孔桩［Ｊ］．湖南交通科技，２００１，２７（２）：７３—７４．灌注水下混凝土时，应采用竖向导管法，导管下端距孔［４］俞亚南，肖海波，王欣．人工挖孔嵌岩桩的受力机理试验研底高度以０．３～Ｏ．５ｍ为宜。并保证漏斗和料斗有足够究［Ｊ］．中南公路工程．２００４，２９（３）：１９—２１．的容量，混凝土的初存量应保证首次混凝土灌注后，导Ｅ５３谭建华，吴健军．流砂层地质人工挖孔桩施工介绍［Ｊ］．中管底端埋人混凝土深度≥１．０ｍ。南公路工程，２００４，２９（３）：１０７－１０９．４结束语万方数据人工挖孔灌注桩的设计及施工
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：
高怀鹏， 陈雷
高怀鹏(中交一公局桥隧工程有限公司,河北,高碑店,074000)， 陈雷(湖北省交通规划设计院,湖北,武汉,430051)
西部探矿工程
WEST-CHINA EXPLORATION ENGINEERING2009，21(12)0次
1.交通部公路规划设计院 JTG D63-2007.公路桥涵地基与基础设计规范 20072.叶见曙 结构设计原理 1996
3.傅小银 麻油冲高架桥钻孔桩改人工挖孔桩技术经济探讨 2001(02)4.俞亚南.肖海波.王欣 人工挖孔嵌岩桩的受力机理试验研究 2004(03)5.谭建华.吴健军 流砂层地质人工挖孔桩施工介绍 2004(03)
1.期刊论文 卢芹 大直径人工挖孔灌注桩在民用建筑中的应用 -长沙铁道学院学报2001,19(4)
大直径人工挖孔灌注桩在高层建筑或一般工业与民用建筑中得到广泛应用,其具有受力明确,承载力高,施工方便,无噪音, 造价低等优点.近几年,在广东省广州市地区的多层、高层中广泛应用.本文根据国家有关规范(规程),从挖孔扩底桩的优点,设计计算方法及构造要求等多方面进行了探讨.
2.期刊论文 李继明 高层建筑中人工挖孔灌注桩的设计与施工 -西部探矿工程2003,15(9)
根据实践,结合国家有关规范,就人工挖孔灌注桩的设计计算构造要求、施工工艺等方面进行了探讨.
3.期刊论文 叶向东.YE Xiang-dong 人工挖孔灌注桩的设计与施工 -漳州职业技术学院学报2005,7(1)
本文探讨了人工挖孔桩的设计计算构造要求以及施工工艺,同时结合我院昆腾楼桩基施工,提出了施工中应注意的安全问题.
4.期刊论文 乔小雷.Qiao Xiaolei 深圳地铁罗湖站安全线深基坑围护结构设计 -城市轨道交通研究2008,11(3)
根据深圳地铁罗湖站安全线深基坑围护结构周围地理环境、水文地质与工程地质条件和地下结构特点等特征,选择了人工挖孔灌注桩加支撑的基坑支护方案.采用等值梁法,分别计算了5种工况条件下支护桩所受的内力(剪力和弯矩);综合各种工况下内力大小与分布,设计了支护桩的截面、桩长、桩间距和配筋设计计算;对支撑的布置、尺寸进行了设计,对支撑构件的强度和基坑支护体系的整体稳定性进行了检算,包括抗倾覆、抗管涌等.施工实践证明,各支护结构的位移、变形、支撑轴力,周边地面沉降等实测数据都在规范要求之内.
5.期刊论文 胡凤庆.黄富华.沈颖坤 大直径人工挖孔灌注桩设计 -扬州大学学报(自然科学版)2002,5(3)
在分析大直径人工挖孔灌注桩的受力和构造的基础上,基于现行设计规范,提出了桩身承载力的设计方法. 并通过实例,说明其设计过程和构造.
6.期刊论文 胡继开 人工挖孔灌注桩设计与应用 -冶金丛刊2002,\"\"(3)
近几年来冶金工业厂房工程设计均采用人工挖孔桩基础,本文论述人工挖孔桩的优点、设计计算、构造和应用.
7.学位论文 王维说 深基坑排桩式支护结构选型研究 2007
随着城市高层建筑、地铁工程、市政工程以及地下空间开发规模日益增大，基坑工程近10年来急剧增加，基坑工程事故也随之增多。基坑支护结构选型是导致基坑事故的重要原因之一，但由于基坑工程的复杂性，对其研究不够系统，突破不大。本文的主要研究内容如下：
论文在深入剖析基坑事故原因的基础上，讨论了基坑支护结构安全的基本要求及安全等级的确定，选择重庆地区常用的排桩式支护结构型式为研究对象，以粉土均匀地质模型，采用系统比较的方法来确定结构选型。讨论了排桩式支护结构构造施工要求，总结了机械钻孔灌注桩和人工挖孔灌注桩、锚杆及压顶梁和腰梁的特点，适用范围，施工工艺和施工注意事项。通过分析确定了论文的设计计算方法，并根据基坑造价的特点确定了技术经济评价的方法。针对悬臂桩和桩锚式支护结构，应用弹性地基梁法，分析了不同桩间距、桩径、嵌固深度在不同开挖深度等多种组合下的最大水平位移，最大弯矩，最大剪力；以及锚杆位置在不同开挖深度下对应的的最大水平位移，最大内侧弯矩、外侧弯矩，最大剪力和锚杆轴力，通过分析发现其中的规律和技术可行的方案，并进一步进行经济分析，寻找经济方案，以提出一些具有工程指导意义的建议。最后，对全文进行总结，提出下一步研究工作的设想。
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