人工挖孔桩在复杂坡地建筑基础及护坡工程中的综合应用

第２９卷第６期　２０１１年１２月　江　西　科　学　Ｖｏ１．２９　Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．２０１ｌ　ＪＩＡＮＧＸＩ　ＳＣＩＥＮＣＥ　文章编号：１００１—３６７９（２０１１）０６—０７５２—０４　人工挖孑乙桩在复杂坡地建筑基础及　护坡工程中的综合应用　杨　建　芳　（江西省建筑设计研究总院，江西南昌３３００４６）　摘要：通过工程实例，经过锚喷联合支护与人工挖孔桩的经济、技术比较，阐述了在复杂坡体上的基础工程中，　由人工挖孔桩将工程桩与抗滑桩相融合，是既达到边坡稳定，又满足建筑安全可靠的行之有效的途径之一。　关键词：人工挖孔桩；锚喷联合支护；边坡稳定　中图分类号：ＴＵ４７３　文献标识码：Ａ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　Ｈｏｌｅ・ｄｉｇｇｉｎｇ　Ｐｉｌｅｓ　ｉｎ　Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｓｌｏｐｅ　Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｅｖｅｔｍｅｎｔ　Ｐｒｏｊｅｃｔ　ＹＡＮＧ　Ｊｉａｎ。ｆａｎｇ　（Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｇｅｎｅｒｌａ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ　Ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｊｉａｎｇｘｉ　Ｎａｎｅｈａｎｇ　３３００４６　ＰＲＣ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｅｘａｍｐｌｅｓ，ａｆｔｅｒ　ｅｃｏｎｏｍｉｃ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｓｈｏｔｃｒｅｔｅ　ｊｏｉｎｔ　ｓｕｐｐｏｒｔ　ａｎｄ　ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ　ｈｏｌｅ—ｄｉｇｇｉｎｇ　ｐｉｌｅｓ，ｔｈｅ　ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ　ｈｏｌｅ—ｄｉｇｇｉｎｇ　ｐｉｌｅｓ　ｉｎ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｓｌｏｐｅ￣ｕｎｄａｔｉｏｎ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄ　ｍｅｅｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｓａｆｅｔｙ，ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ａｎｄ　ｅｆ－　ｆｅｃｔｉｖｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ａｒｔｉｉｆｃｉａｌ　ｈｏｌｅ—ｄｉｇｇｉｎｇ　ｐｉｌｅ，Ｓｈｏｔｃｒｅｔｅ　ｊｏｉｎｔ　ｓｕｐｐｏ￣，Ｓｌｏｐｅ　ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　０　引言　当建筑物建在复杂坡地上，保证坡体的稳定　就成为保证建筑安全的前提。当建筑物临坡而建　时，怎样使建筑物的基础设计与坡体稳定治理有　机的结合起来，让建筑基础与护坡构件相互融合，　达到建筑基础与护坡治理的高度统一。在江西省　萍乡市某工程实践中，通过锚喷联合支护与人工　挖孑Ｌ桩的技术、经济比较，人工挖孔桩在此类问题　的处理中，有其无可比拟的优越性。将工程桩与　１　工程概况　本工程位于三面为陡坡的场地上，在该场地　上拟建１１栋６＋１住宅楼，结构形式为砖混底框，　三面陡坡的坡脚均分布有民房。根据总平面图布　置，＃５～＃１０楼均为临坡建筑，有些建筑的山墙就　直接置于坡沿上。为了保证建筑物的使用安全，　就必须保证山坡坡体的安全可靠。　２　地质条件　２．１地形地貌　抗滑桩相结合，即达到了边坡的稳定，又满足了建　筑的安全可靠，取得了令人满意的效果。　原地形地貌总体呈北高南低、西高东低之势。　在场地南侧和东侧边坡相对高差为１～９　ｍ，边坡　收稿日期：２０１１—１０—１２；修订日期：２０１１—１１—２５　作者简介：杨建芳（１９６３一），女，江苏海门人，高级工程师，主要从事建筑工程的设计工作。　第６期　杨建芳：人工挖孔桩在复杂坡地建筑基础及护坡工程中的综合应用　２．３场地环境及地基分析评价　・７５３・　下均为民房。场地南面和东面有新近堆积土坡及　自然边坡（岩土混合坡），根据该边坡的外形及坡　向可分为３段：（１）堆积土边坡，坡长约４０　ｍ，坡　场地内无地表水，周边无地表溪流，场地内及　附近分布的岩土层上部为人工杂填土，含孔隙潜　水，稳定水位２．７～７．５　ｍ（以孔口为准），水位年　向１６２。；（２）岩土混合坡，为斜向坡，坡长约１５０　ｍ，坡向１５３。；（３）岩土混合坡，为逆向坡，坡长约　８０　ｍ，坡向８Ｏ。，如图１所示。　变化幅度１．０～１．５　ｍ。场地内地形起伏较大，土　层分布不均，厚度变化较大，建筑物的东、南侧，自　然斜坡，坡角约６５。～７Ｏ。，东侧为斜向坡，南侧为　逆向坡。若以粉质黏土作建筑物的持力层，当建　图１　总平图局部　２．２地层岩性及其分布　根据勘探报告，土层由上而下分为４个工程　地质层：（１）人工杂填土，层厚０～６．７　ｍ。上部为　粉质黏土，下部为砖块等建筑材料组成，结构松　散、高压缩性，为近期堆积物，在场地低洼填方段　均有分布；（２）粉质黏土，最薄处ｌ～３　ｍ，最厚处　１５．７　ｍ，硬塑状、黏着性好、干强度高，场地范围内　均有分布，厚度变化较大；（３）强风化泥质粉砂　岩，最薄处１．７　ｍ，最厚处７．１　ｍ，岩体基本质量等　级Ｖ，属于极软岩。风化裂隙发育、遇水软化、岩　心易碎（用手易折断），呈碎块状及饼状，场地范　围均有分布；（４）中风化泥质粉砂岩，局部夹细砂　岩，揭露平均层厚为７．８　ｍ。岩体基本质量等级　Ⅳ，属于软岩。紫红色中厚层状，局部夹浅灰色中　厚层状细沙岩，质地坚硬、裂隙不发育，中等风化，　岩心较完整，场地内均有分布，如图２所示。　地层　层犀　岩屡　嫡号　／ｍ　剖面　岩性描迷　①　０　６．７　’／　杂填土：培构松散．成甘主姜　＼　碎石、辟堆、拈土姐成。　②　将盾黏土：硬塑状．黏性好．干　强度高。　ｌ～ｌ５．７　③　强厦化耗质耪砂常：风化罩Ｌ隙发　育、遗水强软化．岩甚再碎。　１．７—７．１　④　耒见崴　卡风化花质格砂岩：紫虹色中犀　蜃收．局部失知砂石．质地坚硬．　Ｊ鼍【不生育．岩甚较完整。　图２地质柱状图　筑物建成后，边坡局部有产生崩塌和小范围滑移　的可能性，设计应避免不良地质现象。　３　方案比较　边坡处理的常用方法有放缓边坡、支挡、加　固、防护、排水等。支挡能达到根治的目的。在本　工程中，因地形条件限制，一般施工机械无操作工　作面。故将锚喷联合支护与人工挖孔桩进行比　较。锚喷联合支护是锚杆加固与挂网锚喷防护的　综合应用。其方案的出发点是稳固坡体；人工挖　孔桩方案是将抗滑桩设计成人工挖孑Ｌ桩，结合本　工程建筑基础也是人工挖孔桩的特点，将建筑桩　基兼作抗滑桩用，以期获得经济、时问上的双赢。　３．１锚喷联合支护　锚杆是一种将拉力传至稳定岩层或土层的结　构体系，考虑到本工程下卧层为中风化泥质粉砂　岩，可视其为稳定岩层。将锚杆锚人中风化泥质　粉砂岩，再在坡体表面喷射１５０厚混凝土，形成锚　喷联合支护。锚喷施工工序：人工清坡一喷射５Ｏ　厚Ｃ２５混凝土一坡面锚杆施工一挂钢筋网一锁　定筋施工一喷射１００厚Ｃ２５混凝土一养护。坡面　用高压风水将受喷面冲洗干净；对遇水易潮、泥化　的岩石层，则应用高压风清扫岩面。锚杆及喷面　做法如图３。锚杆用三级钢担８＠１　５００　Ｘ　１　５００，　短的１５　ｒｎ，长的１８　ｍ，喷射面厚１５０，配三级钢　１６　＠１　５００　Ｘ１　５００加强筋，配　８＠２００　Ｘ２００钢筋网。　该方案特点是锚喷支护技术难度大，锚杆人　岩施工困难，费用较高。　３．２人工挖孔桩加挡墙　人工挖孔灌注桩具有单桩承载力高、自身刚　度大、与其它桩型相比抗侧力大、成桩不挤土、费　用低、施工基本不扰民等优点。就本工程来说，作　为黏土层利于成孔，不易塌方；中风化层作嵌固　端，埋深１０　ｍ左右，不算太深。另根据地勘建议，　建筑桩即为人工挖孔桩，将建筑桩与护坡桩结合　起来，既可节约造价，又能达到稳固边坡的目的。　・７５４・　江西科学　２０１１年第２９卷　图３锚喷施工图　经综合考虑、比较，最终采用了人工挖孔桩加　钢筋混凝土挡墙的设计方案。　４人工挖孔桩支护设计　４．１设计思想　该工程边坡最高处有９　ｍ左右，上部土质松　散，但下部有中风化层作为很好的嵌固端。基于　这点，选择用人工挖孔桩做抗滑桩。“对于轴向　很长的多级滑动或推力很大的滑坡，可考虑将桩　布置成两排或多排，进行分级处治”…。为方便　施工，减小滑动载荷，故决定将９　ｍ坡高从中部进　行分解，成为二级台她（台地的划分可参照桩径、　桩间距、土或岩石的坡率综合考虑）。这样做不　但减小了荷载，也获得了一部分使用空间。　４．２桩的间距　抗滑桩的间距受滑坡推力大小、桩型及断面　尺寸、桩的长度和锚固深度、锚固段地层强度、滑　坡体的密实度和强度、施工条件等诸多因素的影　响，目前尚无成熟的计算方法，合适的桩间距应该　使桩问滑体具有足够的稳定性，在下滑力作用下，　不致从桩间挤出。结合本工程的土层实际，同时　兼顾建筑轴网、使用要求，将桩间距定到３　ｍ左　右，工程桩兼作抗滑桩。下面以｝｝９楼为例作一详　解。见图４、图５。　！Ｉ　ｇ　一　一　＼　，　ｌ　Ｉ、　一　；　孽量●　］Ｉ　：　Ｐ一　ｒ　Ｔ＿：≈　ｒ一、　｝　—　￡　。　一Ｌｌ　１＿　ｌ　：　｛一塞　　３６００　４０００　Ｉ　４０ＤＯ　２７ｏ０　３００Ｏ　加∞１　９７００Ｉ　４０００　ｄ４　图４：Ｉｆ９楼桩位图（ｚｈｌａ为非工程桩）　图５＃９楼桩位关系图　４．３桩的锚固深度　锚固深度是抗滑桩发挥抵抗滑体推力的赖以　生存的前提条件，锚固深度不足，抗滑桩不足以抵　抗滑体推力，容易引起桩失效。但锚固过深则又　造成工程浪费，并增加了施工难度。一般桩采用　的平面间距为６—１０　ｍ　Ｊ，因根据建筑轴网，本　工程的桩间距为３　ｉ＂１＂１左右。由采取缩小桩的间　距，可减少每根桩所承受的滑动推力，或增加桩的　相对刚度等措施来适当减少锚固深度可知，根据　经验，对土层或软质岩层，锚固深度取１／３～１／２　桩长比较合适；对于完整、较坚硬的岩层可取１／４　桩长。由上得知，本工程桩的锚固长度取１／３桩　长及人中风化岩不小于１．５　ｍ。　４．４整体性及其他　为了加强桩体的整体性，在一８　ｍ、一４　ｍ、０　ｒｌｌ　３个分级处各加了一层横梁，见图６、图７。横梁　断面为４００　ｍｍ×８００　ｍｍ工程桩由计算定，一般　抗滑桩桩径取９００　ｍｍ。桩柱合一，护坡桩兼作工　程桩，护坡桩间设钢筋混凝土挡土墙，挡土墙选用　９５Ｊ００８．１ＦＸＡ０Ｃ５Ｃ。挡土墙后设一砂性滤水层，　水由挡土墙上按一定规律设置的小孔排入明沟。　半地下室的外墙（挡土墙）不再做卷材防水。因为　放阶形成的半地下室轴线交汇处的护坡桩均成为　底层框架的边柱，为此该桩的配筋除考虑挡土作用　外，尚需按边柱荷载设计。桩端扩底。梁柱（桩）　节点满足铰支梁端的承剪及主筋锚固长度要求。　据观测，从２００６年建成并交付使用至今，该　护坡稳定性很好。　图６｝｝９楼一８　ｍ横梁图　（下转第８０６页）　・８０６・　江西科学　２０１１年第２９卷　社会生活，另一方面经济的快速发展为改善和提　原理和方法，从城市的生产、生活和生态３个方面　高人民的生活提供了强有力的基础保障。　讨论了山西省太原市可持续发展的现状和发展潜　２．３生态指标　力对未来可持续发展的影响。该方法不但意义明　由表８可知，生态潜力指标的　值为１．１０７　９，　确、计算简便，而且能为宏观决策和微观治理提供　明显大于生态水平和生态持续性的日值０．９２２　３　理论依据和具体措施，对城市可持续发展有实际　和０．８８５　０。由此可得，一方面太原市生态水平、　意义。　生态持续性和生态潜力在过去分别保持平稳增　长、波动性增长和相对稳定的趋势，未来仍将可能　参考文献：　保持各自的发展趋势；另一方面生态潜力的稳定　［Ｉ］李欣广．可持续区域经济发展论［Ｍ］．北京：中国环　趋势将强于生态水平的平稳提高趋势和生态持续　境科学出版社，２００２．　性的波动性增长趋势。究其原因，主要是太原市　［２］　吴丽，杨保杰，吴次芳．浙江省人口演变特征的　的特殊地理位置和自然环境，尤其是历史上遗留　Ｒ／Ｓ分析［Ｊ］．科技通报，２００９，２５（５）：６８９—６９４．　下来的工业结构和能源结构不合理，城市基础设　［３］　冯利华．基于Ｒ／Ｓ分析的水资源预测［Ｊ］．系统工程　施赶不上城市的发展，环保资金不足及管理不善，　理论与实践，２００２，２２（４）：１１５—１１８．　再加上人口数量多且环保意识差，致使太原市的　［４］　王安周，耿秀丽，张桂宾．基于生态足迹和Ｒ／Ｓ分析　的河南省可持续发展评价［Ｊ］．地域研究与开发，生态水平低下，从而导致生态环境改善的潜力很　大。同时，根据Ｒ／Ｓ分析结果也验证了太原市生　态潜力的指标值最强。　一　２００５｝，２８（２）：１０４—１０７．　［５］　吴丽，刘霞，吴次芳．浙江省县域经济差异演化　实证研究与Ｒ／Ｓ分析［Ｊ］．经济地理，２００９，２９（２）：　　３结论　［６］　２２０—２２４，２４３．　章穗，张梅，迟国泰．基于熵权法的科学技术评　根据城市可持续发展理论，利用Ｒ／Ｓ分析的　价模型及其实证研究［Ｊ］．管理学报，２０１０，７（１）：３４　—４２．　（上接第７５４页）　较，在具有较完整岩性锚固端、方便成孔的坡体　中，由工程桩与抗滑桩的有机融合，是取得稳固坡　体，满足建筑安全切实有效的方法。本工程的成　功经验，为类似工程问题的处理，提供了借鉴。　参考文献：　［１］赵明阶．边坡工程处治技术［Ｍ］．北京：人民交通出　图７＃９楼一４　ｍ横梁图　版社，２００３．　［２］交通部第二公路勘测设计院．公路设计手册．路基　５　结束语　（第２版）［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００４．　［３］　铁道部第一勘测设计院．铁路工程设计技术手册．　通过锚喷联合支护与抗滑桩的经济、技术比　路基［Ｍ］．北京：中国铁道出版社，１９９５．