浅析大直径人工挖孔桩设计 ■廖天书 【摘要］本文对大直径挖孔桩的相关特点进行了分析，对 如何进行大直径挖孔桩设计及质量检测进行了探讨。 ２）桩周摩擦力对计算结果的影响 单桩竖向承载力计算中应该考虑到桩周摩擦力 的作用，其桩比较长时，其长径比则比较大，那么 排泄管）。使用钢筋护壁砼还可做围箍，以提高桩芯 砼强度等。相关的资料分析，在成孔的过程中，孔 壁侧会应力解除，同时有侧向松弛变形土产生并逐 【关键词】大直径挖孔桩设计检测 一、大直径挖孔桩基础设计形式与受力特点 根据地质构造和工程的特点，大直径人工挖孔 桩基础经常采用的形式有平直状护壁桩、锯齿状护 壁桩、锥形桩。其通常在高层建筑中广泛形式有： 桩一柱基础：桩一梁基础；桩一墙基础：桩一筏板 基础以及桩一箱基础等，其形成了具有诸多种组合 基础形式。 因大直径控孔桩基础形式不同，所以其端阻力 以及侧阻力之间的构成的比例也会不同，其受力状 态则较为复杂。因此其在设计之中，需要依据地质 以及工程特点，选较为合适的桩的类别以及形式。 二、大直径人工挖孔桩设计情况分析 一般而言，人工挖孔桩适宜于在地层较稳定、 不易塌方、无地下水或含水较低、桩端持力层埋深 不大且承载力较高的条件下使用，特别是在采用其 他类型的基础进行经济对比工程造价较为低廉时是 比较可行的。为了便于人工操作和保障安全，人工 挖孔桩芯直径≥８００ｍｍ。在埋深大于６ｍ时，最好大 于９００ｍｍ为宜。埋设深度一般为２０ｍ左右，最好不 超过３０ ｍ。土层不稳定时，必须加设钢筋砼护壁， 最小壁厚为１００ ｍｍ。 （１）若建筑物主要为框架结构，独立桩基。当 柱下端是中心受压或者是小偏心受压时，可使用一 柱一桩的形式。同钢筋砼独基相比，当人工挖孔桩 其深度在６～８ｍ时，其桩端土阻力会达到１ ８ＯＯ～ ２０００ｋＰａ。当独基持力层ｆ 低于１４０ｋＰａ时，而柱顶 轴力高于１ ０００ ｋＮ，用挖孔桩将是经济的。 （２）砖混结构多层楼房，若浅层地基承载力很 低，采用条基很不经济。若用人工挖孔桩，其桩的 深度又在６～８ ｍ，桩端阻力为１ ８００￣２ ０００ ｋＰａ，同 时其墙基之下的荷载高于１５０ ｋＮ／ｍ时，那么其人工 挖孔桩造价比较低，具有可行性。 （３）挖孔桩水平承载以及抗弯能力比较强。在 通常情况下，其净距通常在１ ｍ之内的桩间土不会 出现坍塌。因此就可以进行桩墙合一，支档边坡， 将其制成单排挖孔桩，当作其悬臂挡土桩墙。 （４）设计时应考虑的影响因素 １）砖砌护壁的摩擦力 之前的一些地区的人工挖孔桩基础绝大部分使 用的是砖砌护壁，诸多的设计人员在实际的工作之 中，对其弊端有所察觉，其在实际之中并没有考虑 到砖砌体护壁的摩擦力。通过工程实测显示：砖砌 体虽然同桩周土粘结比较差，然而其浇注桩混凝上 时桩混凝之上，就会对护壁产生有挤压力，使得护 壁扩张而产生对于土的压应力，进而导致摩擦力的 出现。 在桩周摩擦力占据的单桩竖向承载力的比重则逐渐 增大。不管是摩擦型桩，或者是端承型桩，桩周摩 擦力一直都是存在的，侧面阻力于端阻力发挥之前 而被发挥出来，桩周摩阻力是单桩承载力之中一个 相当重要的组成部分。若在设计中忽略侧阻也是不 合理的，会使单桩竖向承载力取值比较小，同时桩 端岩层的承载能力没有得到充分地发挥。一旦桩周 软土因其自重固结、场地填土、地面大面积堆载、 人工井点降水等原因导致其土层沉降高于桩的沉降 之时，则需要考虑到桩侧负摩阻力对于基桩承载力 的负面影响。 三、灌注桩的设计 依据ＪＧＪ９４—２００８．《建筑桩基技术规范》确定 单桩极限承载力标准值： ＝ ＋ ＝“∑ ＋ ＿『，． 式中：留 为桩侧第ｉ层土的极限侧阻力标准值； ｑ 为桩径为８００ ｍｉｌｌ的极限端阻力标准； 、 为大 直径桩侧阻、端阻尺寸效应系数。单桩竖向承载力 特征值为Ｒ ＝ｌ／Ｋ＊ 。Ｋ为安全系数，可取Ｋ＝２。 １．其他相关设计构造 （１）纵筋配筋。配筋率，依据《建筑桩基技术 规范》，当桩径为３００￣２０００ ｔｉｌＥ时，可用插入法得 Ｄ＝９００ｉｎｔｏ时，大于０．４９％；８００ ｍｍ时，大于０．５１％。 根据《大直径扩底灌柱桩技术规程》，则至少为３％。 经笔者查阅有关资料和实践分析，应该按工程实际 情况并结合计算后综合确定。笔者认为，大直径挖 孔桩至少应该按≥０．２５％，角桩按≥０．３％（角桩可能 双向受扭），抗震按≥０．４％考虑。（２）纵筋直径。 ≥１２ ｎｌｍ（有腐蚀介质时≥１６）采用二级以上钢， 间距为２５０ｍｍ左右为宜（控制钢筋笼竖向刚度的稳 定性），不要大于３００ｍｍ。（３）长度。地震及风荷载 较大区伸到底桩较长时，钢筋根数的一半及不小于 ８根伸到底，另一半为１／２桩长。扩大头可以不配 筋。（４）箍筋。桩帽下３～５ ｄ，范围用８～１０＠１００ｍＥ， 其他处为８～１０＠２００￣３００ ｍｍ，可用环形焊接箍或 螺旋箍，每隔２ ｍ设一道 １４～１８ ｍＥ焊接加劲箍， 井字加强支撑用 １６左右。（５）护壁配筋。直径≥ ８ｍｍ，间距≤２００ｍＥ。（６）混凝土强度等级要求。桩 芯强度等级不得低于Ｃ２５，水下灌注时，混凝土不 得低于Ｃ３０，护壁砼≥Ｃ２５。不考虑护壁混凝土对桩 身强度的有利作用时，建议≤Ｃ３０，最小壁厚≥ １００ ｍｍ。（７）纵筋保护层厚度。无地下水无护壁不 应小于５０ ｌｌｌｍ，无地下水有护壁不应小于３５ ｍｍ，有 地下水不应小于７０ ｍｍ。 ２．考虑制作护壁的作用 制作护壁可以有效防止土壁出现坍塌、分散应 力集中，防止土层之中水渗入孔桩（特殊情况可用 １７４ 渐径向位移。土压力通过静止土压力向主动土压力 过渡，土压力值在其之间。因为水平荷载比较难精 确确定，所以在计算以及参数取值时偏于安全的方 法。在护壁设计时，外围土压力用静止土压力，护 壁整体稳定性分析用主动土压力。 ３．桩身混凝土承载力分析 桩基是在岩土层下的结构构件。桩周土层给桩 身混凝土提供有效的侧向抗力约束，桩顶荷载在桩 周土提供的有效侧向约束作用下，由上而下逐渐向 土层中扩散。现行《建筑地基基础设计规范》在计 算灌注桩桩身抗压强度时，没有考虑压曲稳定的影 响。由于桩身砼承载力随成桩条件而异，在计算桩 身承载力时，将抗压强度设计值乘以工艺系数 。＝０．６～Ｏ．８，桩身承载力按下式计算：Ｒ 。 为桩身的截面积（在满足一定条件时，可计入竖 向钢筋的作用）。 四、桩身质量检测 人工挖孔桩终孔时，应按有关规范要求进行桩 端持力层检验着底情况。桩身砼浇筑养护完毕达到 一定条件后，可利用超声波和钻芯法检验桩芯混凝 土的质量。采用超声波可以检测桩基的完整性和混 凝土的均匀性。采用钻芯法可以检验桩基混凝土强 度、桩底混凝土与基岩接触情况、沉渣厚度、持力 层、施工桩长等是否满足设计要求。 五、结语 人工挖孔桩由于直径大、桩身长、承载力高， 一般作为高层建筑的基础，其有别于普通桩设计， 所以在施工阶段应特别注重其质量控制过程。针对 成孔阶段的地下水控制，提出在不同水量情况下的 施工控制对策。针对钢筋笼施工质量控制，建议采 用孔内安装的办法来控制钢筋笼安装质量。在混凝 土浇筑阶段，可以选用水化热低的混凝土，以避免 桩身出现裂缝的现象。此外，为保证桩身整体性， 建议对桩身混凝土应一次不间断地浇筑成型。 参考文献 ［１］ＪＯＪ／Ｔ ２２５—２０１０，大直径扩底灌柱桩技术规程 ［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１１． ［２］中华人民共和国建设部．ＧＢ５０００７—２０１１，建筑地 基基础设计规范［ｓ］．２０１２． ［３］ＪＧＪ９４—２００８，建筑桩基技术规范［ｓ］．北京：中国 建筑工业出版社，２００８． ［４］朱炳寅，楼宇，杨琦．地基基础设计方法及实例 ［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２Ｏ１２． ［５］邱明兵．建筑地基沉降控制与工程实例［Ｍ］．北 京：中国建筑工业出版社，２０１１． （作者单位：贵州顺翔建筑工程有限公司，铜仁 ５５４３００）