人工挖孔樁承載力不足原因分析及處理措施

【摘 要】本文主要就引發(fā)人工挖孔樁承載力不足的原因進行分析并提出對應的處理措施。

【關鍵詞】人工挖孔樁；承載力；計算

人工挖孔樁屬于端承樁，同時也是灌注樁，樁的上面設置承臺，再用承臺梁拉結、連系起來，使各個樁的受力均勻分布，用以支承整個建筑物。一般直徑較粗，最細的也在800毫米以上，能夠承載樓層較少且壓力較大的結構主體，所以應用比較普遍。主要依靠人工使用鏟、鍬、風鎬等工具在預定樁位上成孔，然后放入鋼筋籠，澆筑混凝土形成的樁。具有樁徑大（孔徑大于等于800mm）、承載力高、施工設備簡單、適應性強、樁質量可靠等優(yōu)點[1]。但在實際工程應用中也會出現承載力不足從而誘發(fā)工程事故的事例。本文主要就引發(fā)人工挖孔樁承載力不足的原因進行分析并提出對應的處理措施。

一、承載力計算不夠準確

在建筑結構設計流程中，單樁豎向極限承載力標準值的計算總是先于試驗進行的，經濟的單樁豎向極限承載力標準值應是土的極限承載力和樁身受壓承載力匹配的結果；因此合理的確定樁身受壓承載力是樁基礎設計階段一項重要內容。承載力計算不準確是造成人工挖孔樁承載力不足的原因之一。

鋼筋混凝土軸向受壓樁正截面受壓承載力計算，涉及以下三方面因素。

（1）縱向主筋的作用。軸向受壓樁的承載性狀與上部結構柱相近，較柱的受力條件更為有利的是樁周受土的約束，側阻力使軸向荷載隨深度遞減。因此，樁身受壓承載力由樁頂下一定區(qū)段控制，縱向主筋的配置，對于長摩擦型樁和摩擦端承樁可隨深度變斷面或局部長度配置?？v向主筋的承壓作用在一定條件下可計入樁身受壓承載力。

（2）箍筋的作用。箍筋不僅起水平抗剪作用，更重要的是起側向約束增強作用。圖5.8.1是帶箍筋與不帶箍筋混凝土軸壓應力一應變關系。由圖看出，帶箍筋的約束混凝土軸壓強度較無約束混凝土提高80%左右，且其應力一應變關系改善[2]。因此，本規(guī)范明確規(guī)定凡樁頂5d范圍箍筋間距不大于100mm者，均可考慮縱向主筋的作用。

（3）成樁工藝系數ψc。樁身混凝土的受壓承載力是樁身受壓承載力的主要部分，但其強度和截面變異受成樁工藝的影響。就其成樁環(huán)境、質量可控度不同，將成樁工藝系數ψc規(guī)定如下。ψc取值在原JGJ94-94規(guī)范的基礎上，汲取了工程試樁的經驗數據，適當提高了安全度。人工挖孔樁護壁（振實）ψc=O.4；

關于人工挖孔護壁部分，從發(fā)揮土的側阻力和護壁的受壓承載作用考慮，混凝土護壁應規(guī)范化施二，包括成孔尺寸、鋼模支護、構造配筋，混凝土強度等級以及振搗密實，形成質量合格、與樁芯一體化的樁身?？紤]護壁施工條件的特殊性，計算樁身承載力時可將其工藝系數適當降低，取ψc=0.4。設計和施工二者要從護壁僅起成孔圍護作用的誤區(qū)中走出來，將混凝土護壁認真切實做好，由此收到既增強樁側阻力又提高樁身承載力的效果，破除人工挖孔樁只計端阻力的不合理的陳舊觀念。

二、工藝水平低施工質量差

1、挖孔質量未達到要求

成孔困難，塌孔，孔底虛土多，鋼筋籠扭曲變形等問題，應認真分析原因尋找解決方法。

開挖前，從樁中心位置向樁四周引出4個樁心控制點，施工過程用樁心點來校正模板位置，必須有專人嚴格校核中心位置及護壁厚度。樁孔開挖后，當天一次灌注完畢護壁砼，護壁砼拌和料中摻入早強劑；護壁拆模后，若發(fā)現護壁有蜂窩、漏水現象要及時加以堵塞或導流，防止孔外水通過護壁流入孔內。

對于地質復雜，出現上層滯水，造成塌孔；遇到干砂或流砂；地下水豐富，措施不當，造成護壁困難；雨期施工，成孔、護壁困難等情況。開挖前要掌握現場土質情況，做好防水、排水措施。錯開樁位開挖，縮短每節(jié)高度，隨時觀察土體松動情況，必要時可在坍孔處用砌磚，鋼板樁、木板樁封堵：操作過程要緊湊，不留間隔空隙，避免坍孔。

孔底虛土多大多是由于局部出現上層滯水，遇到砂土，造成坍孔；孔口回落土過多；成孔、修邊以后有較多虛土、碎磚，未認真清除等原因造成的。應認真做好排水、支護措施；做好孔口防護措施，以防回落土掉入孔底；在放鋼筋籠前后均要認真檢查孔底，清除虛土雜物，必要時用水泥砂漿或混凝土封底。

2、地下水控制措施不當

地下水是深基礎施工中最常見的問題，它給人工挖孔樁施工帶來許多困難。含水層中的水在開挖時破壞了其平衡狀態(tài)，使周圍的靜態(tài)水充入樁孔內，從而影響了人工挖孔樁的正常施工，如果遇到動態(tài)水壓土層施工，不僅開挖困難，混凝土護壁難于施工成型，甚至被水壓沖垮，發(fā)生樁身質量問題甚至施工安全問題。如遇到了細砂、粉砂土層，在壓力水的作用下，易發(fā)生流砂和井漏現象。施工時應保證施工人員安全，及時檢測有無毒害氣體和缺氧情況，并采取有效措施。

（1）地下水量不大時，可選用潛水泵抽水，邊抽 水邊開挖，成孔后及時澆筑相應段的混凝土護壁。

（2）水量較大時，當用施工孔自身水泵抽水，也不易開挖時，應從施工順序考慮，采取對周圍樁孔同時抽水。

（3）對不太深的挖孔樁，可在場地四周合理布置統(tǒng)一的輕型管井降水分流。

（4）抽水時截斷水源，封閉水路。樁孔較淺時，可用板樁封閉；樁孔較深時，用鉆孔壓力灌漿形成帷幕擋水，以保證在正常抽水時，達到正常開挖。

如果樁孔內有大量積水，混凝土進入樁孔時就會被水沖洗一遍，其結果可想而知，將嚴重影響混凝土質量。因此在樁身混凝土澆筑前必須對樁孔內的積水情況進行一次檢查，如果樁孔內的積水未抽干，堅決不允許施工單位澆筑混凝土。

3、樁身混凝土質量差

在澆筑混凝土時，澆筑時間不連續(xù)，會出現塌孔，造成夾泥。在澆筑混凝土前一定要做好操作技術交底，采用導管法澆筑，在砼澆筑離樁頂約15米采用插入式振搗棒進行孔內振搗彌補砼自由下落時的沖擊力不足，堅持分層澆筑、分層振搗、連續(xù)作業(yè)[3]。筆者所在的公司在江蘇泰州市金融中心在樁基礎施工過程中就遇到這一類問題。由于施工單位施工方法、工藝都不對，造成樁的承載力達不到設計要求，檢測過程中出現樁頭爆裂，施工單位在發(fā)現承載力達不到設計要求時，指責我公司在檢測中沒有按規(guī)范檢測，最后我公司安排挖土機對樁淺部進行開挖，發(fā)現樁的質量非常差，存在空洞，夾砂等等問題。施工單位才承認錯誤，并退場。

此外混凝土分層離析也多存在，如圖1，

圖1 混凝土分層離析

混凝土分層離析產生的原因多是由于澆筑時混凝土自由下落高度過大，混凝土澆筑沒有進行分層澆筑，分層振搗。如果確認已發(fā)生，則需要將樁身混凝土全部打掉，然后在樁孔中重新放入鋼筋籠，澆筑混凝土。為防止?jié)仓^程中混凝土分層離析，應采用導管澆筑混凝土，將導管伸至樁底，保證保證混凝土下落高度不大于2米。分層澆筑、振搗時每層澆筑高度不得超過0.5米。

總結：

人工挖孔樁，井壁支護要根據該地區(qū)的土質特點、地下水分布情況，嚴格按設計要求進行施工。在人工挖孔樁成孔以后，必須對樁孔進行全面的質量檢查，同時加強對樁底巖石承載力檢測。要注重樁孔底部巖芯取樣的檢測報告。終孔驗收后應盡快澆筑樁身混凝土，避免樁孔長時間浸泡在水中。確定人工挖孔樁樁底強度是否符合建筑設計要求，是保證人工挖孔樁的成孔質量的關鍵。

參考文獻：

[1]王利群，趙文，王勇等.沈陽城區(qū)挖孔樁單樁豎向承載力可靠度研究[J].建筑技術，2011，42（3）：242-245. DOI：10.3969/j.issn. 1000-4726.2011.03.014.

[2]吳耀棟，張麗蘭.人工挖孔樁在粘性土中抗拔承載力的試驗與分析[J].價值工程，2012，31（27）：100-101.