[12-11 16:59:19] 来源：http://www.tmgc8.com 建筑设计 阅读：3921次
甘肃一建集团龚家湾住宅小区9号楼，位于兰州市七里河区武山路原101处院内。全现浇六层框架结构。基础采用人工挖孔灌注桩，抗震设防烈度七度，框架抗震等级Ⅲ级，结构合理使用年限为50年。
根据地质报告称，本工程井桩持力层约在36.3~38m，属于超长井桩。加上在22.1m以下范围内有细砂层，层厚最大达到13.6m，最深处底部埋深37.6m，且该砂层密度较差易坍塌，影响到井桩的正常开挖，处理不好就会对井下作业人员的生命安全造成威胁。为此项目部数次探讨如何在保证作业人员安全的前提下，经济、高效地解决这个问题。
我们首先考虑采用钢板护壁。相对于混凝土护壁来说，钢板护壁加工较快，使用经验也比较成熟，在以往的浅井桩施工遇到砂夹石层面时首先考虑的就是钢板护壁，只要板厚足够，安全就不会有问题。但是钢板护壁造价高也是事实，以5厚钢板计算（小于5厚钢板做出来的护壁容易变形，无法保证对砂层的固定），材料价格为4700元/T，加工的人工费为574.83元/T，机械费930.28元/T，合计6205.11元/T，约合243.54元/m2。直径900mm的井桩其周长为2827mm，即每米护壁其平方米面积为2.827m2，则每米护壁造价为688.5元。考虑细砂层平均厚度8m，则每个井桩的护壁费用达到8×688.5=5508元。由于设计井桩钢筋为通长设置，无法在井桩钢筋笼入模后再把护壁取出，如果在放钢筋笼前取出护壁则万一坍塌又会增加清底、加井壁防护等一系列工作，危险性更大，并且在浇捣混凝土时可能会发生砂层塌落混入桩内造成断桩的质量事故。如此只能将护壁留在井中打入混凝土内。本工程共27个井桩，则总费用将达到27×5508=148716元。其中还不包括配合安放护壁人员的费用。
经过仔细研究地质勘探报告，结合在西北民族大学榆中校区师生活动中心工程、兰州大学榆中校区49、50号学生公寓工程开挖28m深井桩的经验，我们觉得粉土层中开挖直径1m以下的圆形井桩，其土壁稳定性较好，只要没有水的进入，且井桩开挖时附近没有大的动荷载一般不会造成坍塌。本工程与榆中的情况基本类似，只要解决了那一层夹砂层的问题，再保持井内的通风，是完全可以保证井桩开挖成功的。地质资料显示细砂层为灰黄色，其中混杂有10~15%的粉土，稍湿、稍密~中密，仅局部松散。这也就说明该层面具有一定的稳定性，只要保证砂层的水分不散失，并且在其暴露面施加一定的约束，发生坍塌的可能性就不大。由于钢板护壁并不与土壁严密接触，砂层有可能因此失去水份产生“流动”。因此我们考虑采用钢丝网加抹灰的方法对该层面进行加固保护，防止其坍塌。具体实施方案如下：
一、材料制备
1、钢丝网：采用10×10镀锌电焊钢丝网，整卷一切为二，使其展开后高度不大于500mm（便于井内操作，当砂层较松软时每挖500mm就可以进行处理）。
2、锚筋：6-8钢筋，长度不小于500mm，弯折呈L形。
3、抹灰用料及比例：水泥：32.5普通硅酸盐水泥。砂子：中粗洗砂。配合比例1：2。
二、实施步骤
1、井桩开挖至夹砂层后继续下挖1200mm左右，由抹灰工下井，先将待加固的井壁适当扩大一个粉层厚度（≥30mm），用锚筋将钢丝网钉在井壁上，锚筋间距以500×500梅花形布置为宜，每层钢丝网之间搭接50mm，周长搭接100mm。注意加固层起始点必须位于粉土层，距砂层300~500mm，这样才能保证其稳定。钢丝网应平整地钉在井桩壁上。
2、按照体积比1：2的比例将砂浆拌制均匀吊入井内，在钢丝网上进行抹灰作业，要求粉刷层均匀密实，钢丝网全部压入粉层内。同时控制好抹灰完成后的井桩直径不得小于设计直径，表面应无明显的凹凸现象。抹灰层起始点处表面应与土层表面平齐或略低于土层面以保证安放井笼时不会产生阻碍。
3、抹灰完成后静置2~3小时，待砂浆强度初步发展后再安排挖井人员下井作业。
4、分层开挖，每次开挖深度最大不得超过1500mm。逐层施工，直至细砂层结束为止，最下端抹灰层应超出细砂层200~300mm，坐落在下端的土层内。若遇到夹砂层松软易坍塌时，应调整到每挖500mm即进行处理，以防止出现意外事故。
5、由于工程所在场地土层、砂层并不均匀，有的土层中夹有300~500mm的砂层，遇有这样的局部夹砂层也应予以处理，以免砂层坍落后引起上部土层失稳。
三、依据
采用该方案主要是基于以下考虑：www.tmgc8.com
1、潮湿且含有粉土的砂层本身具有一定的稳定性，开挖后只要不暴露在空气中，一般不会产生大的坍落现象。
2、抹灰层可以起到保护砂层的作用，圆形的抹灰层具有一定的厚度与强度，在直径不大于1000的井桩内形成一个坚固的“壳”，足以抵抗砂层对它的压力，维持井桩的稳定。
3、此方案来源于“现浇混凝土护壁”，是这个类型护壁的简化形式。这也是针对现场实际情况做出的改变。因为建筑物所在区域无地下水，砂层也不是那种与卵石共生的白色石英砂，其流淌性不大，在保持一定湿度的情况下，基本处于稳定状态，对护壁的压力很小。抹灰层与砂层紧密接触，使得其受力均匀，受力状态类似于翱牵梢猿惺芙洗蟮木佳沽Α?/P>
4、厚度计算
参考江正荣编著《建筑施工简易计算》中关于人工挖孔桩护壁厚度计算的内容进行验算如下：
原始数据（根据甘肃省建筑科学研究院提供的《岩土工程勘察报告》，其中关于细砂层的物理数据部分缺失，这是个遗憾，此处按照估计值进行计算）,该护壁厚度取受力最大处即地下最深处护壁所受的土压力及地下水压力，此处无地下水，所以仅考虑土的压力即可。
土的天然重度：r=14.6KN/m
护壁深度：按砂层底部最深处考虑H=37m
井桩直径：设计最大桩径D=1000mm
混凝土轴心抗压强度（1：2水泥砂浆此处按C15考虑）fc=7.2N/mm2
土的内摩擦角：（地勘报告无此数据，此处参照上部土层）φ=22°
安全系数：K=1.65
土对护壁的最大侧压力（无地下水的状况）：
护壁厚度：
则厚度为30mm能满足要求。
由于砂层上无法直接抹灰且砂浆在凝固过程中容易干裂，从而影响到护壁的受力，因此在井壁上钉25×25电焊钢丝网作为抹灰层的“骨架”，改善其受力状态。
该护壁仅在细砂层设置，考虑到护壁的重量均要靠锚固筋拉接在土层里，因此拉筋的间距设置不大于500mm，加上护壁与土层之间的摩擦力，可以满足其不产生下滑现象。
四、注意事项
1、护壁标高上端必须高于砂层300~500mm，下端必须低于砂层200~300mm。
2、每下挖1.2~1.5m即进行护壁施工，不得超挖，以免给抹灰施工带来困难，同时也增加了危险性，如有必要可以开挖500mm左右就进行处理。
3、抹灰时必须将钢丝网全部压入砂浆内，因为露出的钢丝网会给井桩笼的安放带来麻烦。同样原因，抹灰时一定要保证井桩的直径。
4、在开挖时个别位置可能会出现砂层脱落，从而形成桩壁上的坑洞，对于这些坑洞禁止采用砖、石之类进行填补，可以先和一些（稍干的）黄泥填入坑洞内，然后再钉网子、抹灰。
5、抹灰后2~3小时再开始挖井，在砂浆强度尚未发展起来之前不得贸然开挖。
6、考虑到局部砂层比较松散，我们特地加工了一套内衬模板，以便于在不能采用抹灰的方式的情况下采取灌浆的方法来确保护壁成形。
五、实际验证
为了取得详细的资料，验证设想的可行性，项目部决定在距离建筑物东北角12米左右的位置开挖一个试桩。
试桩桩径800mm，于2007年9月15日开挖，16日遇到细砂层，挖井暂停，采用以上办法由抹灰工对土层以下800mm范围进行了处理。
第二天继续下挖，在挖的过程中，抹灰层下口开始出现砂子下溜的现象，并且井桩底部砂层显得较松软。在做好应急准备工作后，继续下挖1米左右，再由抹灰工进行处理，如此逐层推进，至18日上午11：30检测得出各层分布情况如下：
地面~21.3m——粉土层，土质良好，层厚约21.3m；
21.3~23.7m——细砂层，上部约1米内密实度较好，含泥量比较大，稳定性好，下部较松软，砂质比较干净，干燥后易流淌，层厚约2.4m；
23.7~27.3m——粉土层，土质良好，层厚约3.6m；
27.3~28.0m——细砂层，含泥量较多，层厚约0.7m；
28.0~33.0m——粉土层，土质较硬，层厚约5m；
28.0~33.0m之间土、砂夹杂，最大的一个夹砂层厚度约300mm，已经没有了威胁，但是谨慎起见，我们还是将它进行了处理。
19日继续下挖，下午5：45挖至34.8m，终于见到了卵石。再下挖约200mm之后决定结束挖掘工作，试挖成功。
经实地勘查，卵石层密度很好，用钢钎锤击试探无法深入，确定这就是地质报告中的持力层。www.tmgc8.com
经过这次试探性挖掘可以肯定该方案还是可行的，于是在这个基础上将安全措施做了进一步完善，于9月22日开始了井桩的正式开挖。10月16日安全地完成了所有27个井桩的施工任务，10月20日经相关检测单位进行低应变桩身完整性检测，未发现断桩现象，达到了预期效果。
经过核算，本工程实施抹灰护壁共计费用为3万元，约合49元/m2。
六、其他
由于井下作业具有一定的难度，在抹灰时有可能比较粗糙，比如有些地方壁厚未能达到预先要求，或钢丝网未压入砂浆内等现象，这一方面会留下隐患，危及井下作业人员的安全，另一方面会影响到钢筋笼的安放。因此我们加强监督检查工作，确认符合要求后再进行下一层面的开挖。为了避免产生钢筋挂到护壁上造成无法继续下放的问题，我们制作了一批圆形砂浆垫块，直径80mm，中孔直径10mm。钢筋笼放入桩孔前在其每一段的前（下）端环箍上均匀穿入预制的圆形砂浆垫块，使其能引导桩笼深入井桩，防止端部钢筋挂碰护壁.并要求班组在吊放时要对准孔位，直吊扶稳、缓慢下沉，避免碰撞孔壁。
需要说明的一点是：本护壁方法仅适用于无地下水的圆形（非椭圆）井桩，因地质条件变化较大，其他类型井桩是否适用要进行计算并根据实际情况确定。该方案虽然节约费用但是挖掘进度要略慢于其他类型护壁，这也是它的一个弊端
