胡巖

（甘肅第四建設(shè)集團有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 7300000）

人工成孔灌注樁由于施工方便、速度較快、不需要大型機械設(shè)備、造價低等優(yōu)點，在民用建筑中得到了廣泛應(yīng)用，特別是西北地區(qū)很多工程的基礎(chǔ)設(shè)計中采用人工成孔灌注樁[1]。當(dāng)人工成孔灌注樁施工遇到較厚流砂層時，人工成孔易發(fā)生塌孔的問題，尤其是擴大頭部位不易成形，傳統(tǒng)的施工方法是采取混凝土護壁或鋼護筒的支護方法，但是，在流砂層內(nèi)分段施工混凝土護壁時易出現(xiàn)護壁下沉的問題，采用鋼護筒時擴大頭部位無法施工，且鋼護筒難以拔出[2，3]。為解決上述難題開展研究，形成了流砂層內(nèi)灌注樁人工成孔超前支撐混凝土護壁技術(shù)，并成功應(yīng)用于多項同類地質(zhì)情況的工程。

1 工程應(yīng)用

蘭州城市學(xué)院圖書館擴建工程，框架結(jié)構(gòu)，地下一層，地上六層，面積8065m2，共45根井樁；蘭州城市學(xué)院多功能田徑運動場工程看臺部分，共35根井樁；蘭州市安寧區(qū)安寧堡街道城中村改造重建安置小區(qū)（東區(qū)）項目，共118根井樁；場地地質(zhì)均遇到流沙層，采用傳統(tǒng)的鋼套管支護及混凝土護壁無法徹底解決井壁坍塌的難題，給保障施工人員安全及工程進度、質(zhì)量造成了很大困難。為保障護壁施工的安全在人工成孔施工中均采用了井字架超前支撐砼護壁的施工方法，其在實際工程中的應(yīng)用，解決了在流砂層內(nèi)施工時的難題，為流沙層灌注樁的施工操作提供借鑒。

2 工法特點及適用范圍

2.1 工法特點

1）人工成孔灌注樁施工，當(dāng)遇到較厚流砂層時，采用4塊扇形工具式模板及鋼管井字架支撐進行混凝土護壁施工，有效地防止了樁孔坍塌，模板可現(xiàn)場加工制作。

2）井字架支撐系統(tǒng)采用Φ48×3.5鋼管及扣件，該井字架既支撐上一節(jié)混凝土護壁，防止其下沉，又作為護壁模板的支撐系統(tǒng)，有效地防止了混凝土護壁下沉、傾斜。

3）本工法操作方便、安全可靠、投資少、模板支撐可現(xiàn)場加工制作，確保了井下施工人員的安全，保證了樁基施工質(zhì)量。

2.2 適用范圍

本工法適用于人工成孔灌注樁在細粉土層、粉細砂層、流砂層等地質(zhì)條件下人工成孔護壁施工，同時也適用于在擴大頭部分易產(chǎn)生坍塌情況時施工以及有地下水時以及先進行井點降水再采用本方法進行人工成孔。

3 工藝原理

1）根據(jù)人工成孔井樁流砂層施工的高度，制作4塊扇形工具式模板，模板高度500mm-700mm，開挖時樁身四周不會造成嚴重坍塌現(xiàn)象。

2）井字架支撐系統(tǒng)采用腳手架鋼管及扣件，上一節(jié)混凝土護壁施工完后，將4根立桿打入下部土層800mm、4根水平桿呈井字形支托在上一節(jié)混凝土護壁下口，再進行挖土，開挖500mm深后，進行混凝土護壁施工，此時護壁支承在樁孔底土層上。混凝土護壁始終交替支承在水平鋼管支撐上或土層表面，有效防止了施工中流砂的坍塌和混凝土護壁自身的下沉、脫落。

3）每施工一節(jié)護壁，井字架支撐就向下移一節(jié)，直到持力層部位時，停止護壁施工。

4 工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

流砂層灌注樁人工成孔鋼管井架和工具式模板超前支撐混凝土護壁施工的工藝流程見圖1。

圖1 施工工藝流程圖

4.2 主要施工操作要點

4.2.1 混凝土護壁工具式模板制作

1）模板制作前認真熟悉圖紙，核對樁基施工圖，確保模板尺寸準(zhǔn)確；

2）制作工具式模板，可采用8mm厚鋼板做模板，65×5角鋼做豎楞；也可選用50×50mm木方作為內(nèi)楞，1mm厚的鍍鋅鐵皮做模板面，組拼成四分之一圓柱形或圓臺形模板。

3）根據(jù)設(shè)計樁直徑將一個圓形樁均分為四塊定型模板組拼，其組拼后的模板上口直徑與設(shè)計樁徑相同，下口直徑大于設(shè)計樁徑50mm，模板高度以500mm為宜，見圖2。

圖2 模板制作展開圖

4.2.2 模板施工操作要點

1）模板支撐必須有足夠剛度和穩(wěn)定性；

2）模板拼裝接縫需平整嚴密，以防止漏漿；

3）模板吊裝就位前必須經(jīng)檢查吊繩、套扣是否牢固，起吊過程中設(shè)專人指揮，吊裝需緩慢平穩(wěn)，確保吊繩角度正確，以免出現(xiàn)成品拉壞及傷人事故；

4）模板校正就位后，必須用重物和斜向支撐將模板壓緊、卡牢，以防在混凝土澆筑過程中，由于混凝土的擠壓力，模板出現(xiàn)變形和位移。

4.2.3 樁孔開挖與井字架支撐系統(tǒng)操作要點：

1）井字架支撐的作用是既支撐模板，又支托上一節(jié)護壁。

2）井孔挖至流砂層后，即開始采取超前支撐的方法施工護壁。

3）由于流砂層的流動性影響，已完成的上部護壁在開挖下部樁孔時會出現(xiàn)下沉或位移。如圖3，開挖下一節(jié)樁孔前，先將4根Φ48×3.5垂直支撐鋼管打入下部土層后，用水平鋼管與垂直鋼管扣件連接，水平鋼管必須深入到上一節(jié)護壁的底部，以支托上一節(jié)護壁，防止上一節(jié)護壁發(fā)生下沉、位移。然后進行樁孔開挖，深度不超過500mm，再綁扎護壁鋼筋，支設(shè)工具式模板，澆筑護壁混凝土，養(yǎng)護后拆除模板。如此逐節(jié)向下循環(huán)作業(yè)。

圖3 超前支撐施工示意圖

4）垂直支撐鋼管高度以≥800mm為宜。

5）鋼管支撐必須保證支撐點穩(wěn)定、牢固，支撐點數(shù)量不少于八個。

6）開挖流砂層時要隨時注意上一節(jié)護壁底部的穩(wěn)定情況。

4.2.4 護壁操作要點

1）混凝土護壁厚度不應(yīng)小于100mm。

2）護壁混凝土強度等級不應(yīng)低于樁身混凝土強度等級。

3）混凝土護壁構(gòu)造鋼筋直徑不小于8mm。

4）護壁混凝土應(yīng)振搗密實。

4.2.5 其他操作要點

1）在場地三通一平的基礎(chǔ)上，依據(jù)基礎(chǔ)平面布置圖，測定樁位軸線方格控制網(wǎng)和高程基準(zhǔn)點。樁位定好之后，必須進行復(fù)查，辦好預(yù)檢手續(xù)。

2）確定好樁位中心后，砌筑井口磚護圈，并在磚護圈上口用1：2.5水泥砂漿抹平，并彈出軸線。

3）開挖樁孔土方，土質(zhì)較好的部位每節(jié)開挖的高度一般以0.9-1.2m為宜。

4）每開挖一節(jié)樁孔土方均應(yīng)檢查樁位中心線。

5）第一節(jié)樁孔成孔以后，即著手在樁孔上口架設(shè)垂直運輸支架及安裝電動葫蘆。

6）當(dāng)挖至流砂層時，每節(jié)樁孔開挖的高度一般控制在500-700mm為宜，并進行混凝土護壁施工。

5 結(jié)語

蘭州城市學(xué)院圖書館擴建工程等工程采用了超前支護施工技術(shù)，在流砂層人工成孔施工方面與傳統(tǒng)的混凝土護壁方法相比，解決了護壁下沉位移的難題；與鋼護筒護壁施工方法相比，減少了投資，降低了工程造價，同時避免了鋼護筒拔不出來的問題。