摘要：作为一种由人工开挖成孔，后浇筑混凝土形成的桩基础形式，人工挖孔灌注长期以来在我国各类工程领域有着较为广泛的应用。基于此，本文以广西南宁市某高层建筑工程作为研究对象，并围绕桩基础承载力计算、工程问题处理策略开展深入研究，希望研究内容能够为同类工程带来一定启发。
关键词：人工挖孔灌注桩；承载力；溶洞
前言
人工挖孔灌注桩具备施工相对简单、噪声低、质量可靠、承载力高等特点，这使得其能够较好满足重型厂房、高层建筑、桥梁等工程的建设需要。随着近年来我国各类建设工程的规模不断扩大，超大直径人工挖孔灌注的应用日渐广泛化，为保证超大直径人工挖孔灌注的施工质量，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。
1.工程概况
为提升研究的实践价值，本文选择了位于广西南宁市的某高层建筑工程作为研究对象，该工程为高346m的超高塔楼建筑，建筑总面积15.7m2，具有酒店、公寓、办公等功能。工程采用超大直径人工挖孔灌注桩，人工挖孔灌注桩的设计直径为2.2m-7.0m不等，共32根，桩长为6m-35.1m不等。工程所在场地为第四系全新统素填土及第四系黏性土层，下伏基岩为石灰岩，微风化石灰岩为桩端持力层，采用C50 P8等级的桩身混凝土强度设计，C25等级的护壁混凝土强度设计。
2.桩基础承载力计算
2.1计算方式
基于规范要求，超大直径人工挖孔灌注桩桩身承载力强度的计算需综合关注桩身截面的大小、混凝土强度、桩基的工作条件，具体计算公式为：
2.2计算结果
由于工程荷载较大，因此设计基于地质勘探报告提供的各土层承载力参数，最终选择微风化石灰岩作为桩端持力层。通过逐一对照地质勘探报告，设计人员首先估算出每根桩的桩径，并最终结合设计参数求得所需桩长和桩径。如21号桩的桩径为3600mm，单桩桩身承载力设计值、单桩桩端承载力特征值、入岩桩侧阻力特征值、入岩深度、单桩承载力特征值分别为171812kN、69113kN、158784kN、31.2m、227897kN，6号桩的桩径为4400mm，单桩桩身承载力设计值、单桩桩端承载力特征值、入岩桩侧阻力特征值、入岩深度、单桩承载力特征值分别为256658kN、162855kN、52202kN、10.0m、225057kN。去掉扩大的表述
2.3桩身构造
基于计算，设计可较好满足工程的实际受力需要，并最终采用C50 P8等级的桩身混凝土强度设计，C25等级的护壁混凝土强度设计。考虑到高标号混凝土的水化热问题，工程适当调整桩身配筋形式，采用图1所示的桩身截面设计，由此浇筑完成的超大直径人工挖孔灌注桩得以通过抽检，较好满足工程设计与规范需要[2]。
3.工程问题处理策略
3.1大直径桩入岩深度及桩底完整岩厚度规范要求过大
结合结构施工图《人工挖孔桩设计说明》可以发现，其要求：“桩端完整置于微风化石灰岩中，入岩深度最小为桩径的一倍”，且“桩端以下3倍桩径范围内不存在软弱夹层（不小于8米）”，这种要求的提出是为了满足《建筑桩基检测技术规范》、《建筑桩基技术规范》的相关规定。但对于工程采用的7.0mm左右超大直径人工挖孔灌注桩，施工面临着多方面棘手问题，如7m桩基的开挖难度较大，施工进度和施工安全均会受到较为负面影响，而结合地质勘探报告可以发现，工程场地最深厚的完整岩不超过10m，无法满足设计要求。因此，基于多地专家的综合研究，最终工程采用超越规范条款的调整方案，即：
（1）桩底入岩深度由一倍桩径调整为不小于1米
（2）在无法保证桩端下3倍桩径范围内为完整微风化岩的情况下，通过桩底扩大头的方式增大桩基截面处理，但必须保证桩端下完整岩厚度不小于5米
（3）大直径桩基检测，桩底岩层完整岩的检测深度调整为5米
（4）采用岩基载荷试验对桩底岩石强度进行检测。
该处理方案意义重大，现场停顿下的施工得以顺利进行。同时，给复杂地质条件下，超大直径桩基设计、施工及检测积累了宝贵的工程经验。
3.2桩底出现大规模溶洞
工程前期的地质勘探采用物探与超前钻两种方式，共揭露171个灰岩钻孔，且在19个钻孔中遇到23个溶洞，均为典型的开口型溶洞，多发育在桩底标高0m-10m区间，最大洞高为6.0m，一般洞高为0.70m-3.00m，属于岩溶裂隙水流动通道。结合物探，可确定桩底溶洞的数量较多，但各个溶洞的空间形态，如深度及大小已基本查明。为保证超大直径人工挖孔灌注桩的施工质量，施工需基于桩底溶洞形态差异针对性选择处理方式，具体方式选择如下：
（1）对于面积较小的溶洞，采用注浆处理，即总面积小于桩基面积10%的溶洞，结合设计复核，可确定设计要求能够基于该处理方式得到满足，岩层的完整及密实也能够通过注浆处理得到较好保障。
（2）由于桩基承载力无法满足设计要求，且存在较大的穿越溶洞施工难度，为增加桩基承载力，需采用扩大桩底面积的方式。采用桩基扩大头并注浆处理方式，处理对象为总面积在桩基面积10%与20%区间的溶洞。
（3）对于总面积超过20%的溶洞，由于溶洞面积较大，需采用继续下挖、穿越溶洞的处理方式，这是由于扩大头处理存在成本、耗时层面的不足。
值得注意的是，考虑到人工挖孔桩施工天然存在较大风险，因此工程在施工中重点关注了溶洞处理的安全措施选用，由此工程施工的安全性得到更好保障。
结论
综上所述，超大直径人工挖孔灌注桩设计需关注多方面因素影响。在此基础上，本文涉及的计算方式、计算结果、桩身构造、大直径桩入岩深度及桩底完整岩厚度规范要求过大处理、桩底出现大规模溶洞处理等内容，则提供了可行性较高的设计路径。为进一步提升设计水平。混凝土的水化热影响、开挖中的异常情况预防、成桩过程的针对性监控同样需要在设计环节得到重点体现。
参考文献：
[1]武锐.地铁车站复杂地质中人工挖孔桩的施工技术[J].四川水泥，2019（05）：125.
[2]陈林平，尚芳.人工挖孔灌注桩施工技术在房屋建筑中的应用[J].居舍，2018（26）：58+84.
[3]吕科验，张剑涛，张学臣，阎海强.超大直径人工挖孔桩多导坑法施工及力学性能研究[J].铁道建筑技术，2016（06）：107-110+123.
论文作者:任立飞
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/9/6
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