半坡人工挖孔桩各因素下桩长计算及开挖方法总结

半坡人工挖孔桩各因素下桩长计算及开挖方法总结

席孝林,胡彬,张德财,马旭江,郑中润

中建八局西南公司 四川成都 610041

【摘  要】某项目基础采用桩基础、独立基础和条形基础等深浅相结合的基础形式，因项目所处原矿石采矿场，项目设计就现有地势规划设计结构。且现场已形成一处高大边坡，边坡处设计所采用的桩基础已不具备机械开挖的条件。因此，边坡处桩基础采用人工挖孔，且因项目的特殊情况，边坡处土方开挖只能且挖且退一次成型，岩石开挖采用大型机械开挖，开挖精度较低，导致部分原设计于边坡分级平台上的人工挖孔桩处于半坡之中。

【关键词】 人工挖孔桩；桩长；高边坡；半坡桩；刚性角；边坡角

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桩基础是一种承载能力高、适用范围广、历史久远的基础形式。随着生产水平的提高和科学技术的发展，桩基的类型、工艺、设计理论、计算方法和应用范围都有了很大的发展，被广泛应用于各种工程中。桩基础的作用是将荷载传至地下较深处承载性能好的土层，以满足承载力和沉降的要求。桩基础的承载能力高，能承受竖直荷载，也能承受水平荷载，能抵抗上拔荷载也能承受振动荷载，是应用最广泛的深基础形式。但一些特殊情况下的桩基难以采用机械开挖，人工挖孔桩施工方便、速度较快、不需要大型机械设备。从而在公路、民用建筑中得到广泛应用。下面以某国际会议中心EPC项目为例阐述半坡人工挖孔桩的各因素下的桩长计算及开挖方式。

1  工程概况

某国际会议中心EPC项目位于重庆市，建筑用地面积181163.65㎡，建筑总面积75467.91㎡，地上建筑面积63040.79㎡，地下建筑面积12427.12㎡。本项目地基基础设计等级乙级，基础设计安全等级一级，工程采用桩基础、独立基础和条形基础等深浅结合的基础形式，桩基础分为旋挖机械成孔桩和人工挖孔桩。项目分为高峰厅、国际会议厅、多功能厅以及宴会厅等五个单体，设计根据地勘报告以及现场情况分析，旋挖机械成孔桩基础主要用于多功能厅、宴会厅以及高峰厅前广场等土体承载力较差区域和边坡支护，人工挖孔桩设计用于高峰厅正下方原高大边坡处，其余土体承载力较好区域采用独立基础和条形基础。结构形式主要为局部混凝土框架+钢结构+木屋盖;钢结构主要为钢柱、钢梁、隅撑及桁架，钢柱主要为箱型柱，典型截面有焊接箱型截面400X400X16X16~ 800X800 X50X50等，材质主要Q355B。钢柱通过预埋螺栓与桩基础、独立基础和人工挖孔桩等基础连接。

2  人工挖孔桩桩长计算

桩长计算首先需叠合岩面等高线图与基础图，在图纸中获取所要计算桩的桩位持力层标高、嵌岩深度的数字，本工程设计持力层标高取中风化岩面标高。再通过平场图获得桩位的平场标高，当平场标高低于中风化岩面标高时，持力层标高取平场标高作为实际计算中风化岩面标高。首先用实际计算中风化岩面标高减去嵌岩深度值得到初算桩底标高；其次根据刚性角要求调整桩底标高，即相邻所有基础基底高差不大于桩间净距，当有相邻基础基底高差大于桩间净距时，通过降低基底标高较高桩的桩基使相邻基础基底标高不大于桩间净距，综合考虑获得刚性角调整后的桩底标高；然后根据现场环境的实际边坡角，按照设计及相关规范要求调整桩底标高获得边坡角调整后的桩底标高；再其次用平场标高减边坡角调整的桩底标高得到预估成孔深度；最后按照桩长不小于5m的原则调整桩长得到最终桩底标高和桩长，计算过程如下表。

3  半坡人工挖孔桩开挖方式

本项目的特殊原因导致三十余根人工挖孔桩处于二十多米高的陡峭边坡的半坡之中，半坡人工挖孔桩的开挖方式又成了桩基施工的难题。以往项目无此施工经验，通过多次探讨与总结，提出从边坡坡脚回填土至桩位标高和搭设脚手架至桩位标高两种方案。施工开始前通过合理的组织策划，首先计算出搭设架体的工程量以及搭设架体的工程量，通过工效分别测算出架体的搭设工期以及回填土的施工工期，相比较之下两种方案难度相当，回填土和搭设架体都需要编制专项施工方案，同时组织专家进行论证；单就回填土和搭设架体的施工工期而言回填土的施工工期相对较长；但是回填土方至桩位标高的方案，回填土势必需要放坡回填，因其边坡高度大，回填土的放坡区域将影响原边坡下的大面积的主体结构施工，相比较而言搭设架体的方案对破脚下的施工影响较小；对于两种方案的造价相比较而言，搭设架体的造价远低于回填土方的造价。综合考虑施工难度、工序穿插影响程度、施工工期以及造价后，决定从坡脚搭设脚手架至半坡人工挖孔桩的桩顶标高，铺设钢跳板作为人工挖孔桩的操作平台，在操作平台上搭设灯笼架使用水钻进行桩孔开挖。架体搭设在坡脚及架体1.5米外分别开挖一条排水沟用于排水，然后进行基础硬化，与普通外脚手架搭设略有不同的地方是本脚手架处于边坡上无可靠拉结点，最终通过在边坡上钻孔植入土钉的方式通过土钉连接架体作为拉结点。通过此方案最终顺利的在施工节点前完成半坡人工挖孔桩施工，为主体结构如期封顶奠定了坚实的基础。

4 计算与开挖方式的总结

由于人工挖孔的优势所在，从而人工挖孔桩在公路、民用建筑中得到广泛应用。然而在一些特殊情况下偶有用于边坡之中，边坡情况复杂又导致时有人工挖孔桩处于半坡之中。本文介绍的半坡人工挖孔桩的桩长计算及开挖方式的总结。桩长计算过程既考虑了桩基的持力层标高、嵌岩深度和周围桩基的刚性角影响，同时又因半坡桩的特殊情况考虑了边坡角对桩长的影响。同时经过施工现场实际操作验证，本项目采用的开挖方式为同类工程的最优解决方案，对类似项目有较高的参考价值。

5  结语

边坡人工挖孔桩工程在施工过程中经常存在因各因素导致桩基处于半坡之中，开挖难度大，边坡角、刚性角不满足相关规范及设计要求，后期通过各因素下综合考虑计算调整桩长的方式来达到相应要求。对于此类问题，此种改变桩长的方式有利于提高工程质量和工效，避免造成工期履约风险。

参考文献：

[1]建筑桩基础技术规范 《JGJ94-2008》，中国建筑工业出版社，2008。

[2]灌注桩基础技术规程《YS/T 5212-2019》,中华人民共和国工业和信息化部，2019。

[3]浇筑基桩检测技术规范《JGJ 106-2014》，中华人民共和国住房和城乡建设部，2014。

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