高层建筑边坡人工挖孔抗滑桩施工技术

高层建筑边坡人工挖孔抗滑桩施工技术陈 俊、江正武（江苏省华建建设股份有限公司深圳分公司 518034）[摘 要]：介绍高层建筑人工挖孔抗滑桩基础位于边坡支护中部时，采用搭设落地钢管操作平台进行开挖施工，搭设的操作平台必须满足施工和安全性的要求。

[关键词]：边坡 抗滑桩 操作平台 安全1．工程概况阅山华府二期工程别墅区人工挖孔桩数量为359根，高层区人工挖孔桩数量为131根，三期工程人工挖孔桩数量为388根，合计人工挖孔桩共878条。

桩身直径分别为1.20m 、1.30m 、1.40m 、1.50m 、1.60m 。

桩护壁混凝土设计强度等级为C20，桩芯混凝土强度等级为C30，桩护壁钢筋为φ8双向@200，桩芯钢筋笼为Ⅱ级钢筋，主筋直径为18～20。

持力层为强风化岩，根据地质和桩的设计承载力，入强风化岩深度分别为2～18 m 。

根据边坡设计要求，为了减少以后土方的回填，避免大面积土体扰动，边坡开挖设计为分级开挖，结合边坡开挖实际情况，抗滑桩及部分工程桩分布在边坡中部。

设计抗滑桩设计抗滑桩设计抗滑桩三级台阶二级台阶一级台阶15.5510.00~9.505.60图1 边坡抗滑桩剖面示意图根据设计图纸要求，共在边坡部位开挖抗滑桩共：60余根，设计桩直径为1.20m ，坡顶至坡底高度分别为：9.90m 、6.05m 、4.40m 。

边坡放坡宽度约3.50m ～4.0m 。

2．方案选择2.1 操作平台搭设方案通过多方评估，采用钢管落地平台挖桩方案，具体实施如下:边坡上的人工挖孔桩位，拟采用落地支撑平台，在落地支撑平台上安装挖桩机械，高度在4米以上的（模板）支架被称为扣件式钢管高支撑架。

2.1.1 材料的选择钢管类型（mm）：Φ48×3.5，扣件连接方式：双扣件，100×60×2000枋木、1830×915×18木夹板。

2.1.2 搭设方法在搭设的操作平台上安装挖桩机架，搭设的操作平台必须满足荷载要求。

在桩孔的临边方向留置不少于2m的安全通道，并在落地（平面）处不少于3排立杆，为了增强操作平台与边坡顶的连贯性，在坡顶设置一米深的钢管地锚@1500，为防止钢管操作平台整体倾斜发生危险，纵横方向设置剪刀撑，为防止坡体上面的立杆受力后下沉，拟在立杆底部增设200×200×100混凝土（C20）垫层。

不少于三排立杆厚木夹板木枋条@150mm钢管@mm 钢管地锚L1000mm@1500mm混凝土底座剪刀撑@2000横向钢管防护栏杆纵向钢管挖桩机剪刀撑（满设）运输便道图2.1.2-1 操作平台搭设断面图挖桩机混凝土护筒（厚桩孔安全通道≥图2.1.2-2 桩孔护壁构造与操作平台关系图2.2 混凝土护筒施工方法根据目前场地边坡支护位置结合桩位布置情况，部分抗滑桩位于边坡中部，为了达到规范、安全的施工目的，拟采用（空孔部分）钢筋混凝土护筒，孔内侧模板采用现有桩孔模板，外围模板采用定型钢模板，护筒部分钢筋：竖向Ф14@180，横向φ8@200，混凝土厚度δ=250mm ，如下图：图2.2 混凝土护壁施工简图3．落地操作平台计算评定3.1落地操作平台搭设高度为9.90m的计算钢管脚手架的计算参照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》(JGJ130-2001)、《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)、《建筑结构荷载规范》(GB 50009-2001)、钢结构设计规范》(GB 50017-2003)、《扣件式钢管模板高支撑架设计和使用安全》。

图3.1-1 落地平台支撑架立面简图图3.1-2 落地平台支撑架立杆稳定性荷载计算单元3.1.1 参数信息1、基本参数⑴立柱横向间距或排距la(m)：1.00，脚手架步距h(m)：1.30；⑵立杆纵向间距lb(m)：0.70，脚手架搭设高度H(m)：9.90；⑶立杆上端伸出至模板支撑点的长度a(m)：0.30，平台底钢管间距离(mm)：300.00；⑷钢管类型(mm)：Φ48×3.5，扣件连接方式：双扣件，扣件抗滑承载力系数：0.80；2、荷载参数⑴脚手板自重(kN/m2)：0.30；⑵栏杆自重(kN/m)：0.15；⑶材料堆放最大荷载(kN/m2)：5.00；⑷施工均布荷载标准值(kN/m2)：7.00。

3.1.2 纵向支撑钢管计算纵向钢管按照均布荷载下连续梁计算，截面力学参数为⑴截面抵抗矩 W＝5.08 cm3；⑵截面惯性矩 I＝12.19cm4；图3.1.2 纵向钢管计算简图1、荷载计算：⑴ 脚手板与栏杆自重(kN/m)：q 11＝0.15＋0.30×0.30＝0.24 kN/m ； ⑵ 堆放材料的自重线荷载(kN/m)： q 12＝5×0.30＝1.50 kN/m ；⑶ 活荷载为施工荷载标准值(kN/m)： q 21＝7×0.30＝2.10 kN/m 2、强度计算：最大弯矩考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的弯矩。

最大弯矩考虑为静荷载与活荷载的计算值最不利分配的弯矩和； 最大弯矩计算公式如下：2221max 2117.010.0l q l q M --=最大支座力计算公式如下：l q l q N 212.11.1+=均布恒载：q 1＝1.2×q 11＋1.2×q 12＝1.2×0.24＋1.2×1.50＝2.088 kN/m ； 均布活载：q 2＝1.4×q 21＝1.4×2.10＝2.94 kN/m ；最大弯距 Mmax ＝0.1×2.088×0.702＋0.117×2.94×0.702＝0.271 kN.m ； 最大支座力 N ＝1.1×2.088×0.70＋1.2×2.94×0.70＝4.077 kN ； 截面应力WN =σ＝0.271×106 /5080＝53.346 N/mm 2； 纵向钢管的计算强度 53.346小于205.000N/mm 2，满足要求! 3、挠度计算：最大挠度考虑为三跨连续梁均布荷载作用下的挠度； 计算公式如下： EIl q EI l q V 100990.0100677.04241max+=均布恒载：q 1＝q 11＋q 12＝1.74 kN/m ； 均布活载： q 2＝2.1 kN/m ；V ＝(0.677×1.74＋0.990×2.1)×7004/(100×2.06×105×121900)＝0.311mm ； 纵向钢管的最大挠度小于1000.000/250与10，满足要求! 3.1.3 横向支撑钢管计算支撑钢管按照集中荷载作用下的三跨连续梁计算； 集中荷载P 取纵向板底支撑传递力，P ＝4.077 kN ；图3.1.3-1 支撑钢管计算简图图3.1.3-2 支撑钢管计算弯矩图(kN.m)图3.1.3-3 支撑钢管计算变形图(kN.m)图3.1.3-4 支撑钢管计算剪力图(kN)最大弯矩 Mmax＝0.679 kN.m ；最大变形 Vmax＝0.794 mm ；最大支座力 Qmax＝10.291 kN ；截面应力 ＝133.684 N/mm2；横向钢管的计算强度小于205.000N/mm2，满足要求!支撑钢管的最大挠度小于700.000/150与10mm，满足要求!3.1.4 扣件抗滑移的计算按照《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范培训讲座》，双扣件承载力设计值取16.00kN，按照扣件抗滑承载力系数0.80，该工程实际的旋转双扣件承载力取值为12.80kN。

R≤Rc其中 Rc--扣件抗滑承载力设计值，取12.80 kN；纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值 R＝10.291 kN；R＜12.80kN，所以双扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!3.1.5 模板支架荷载标准值(轴力)作用于模板支架的荷载包括静荷载、活荷载和风荷载。

1、静荷载标准值包括以下内容：⑴脚手架的自重(kN)：N G1＝0.142×9.900＝1.402 kN；钢管的自重计算参照《扣件式规范》附录A 双排架自重标准值。

⑵栏杆的自重(kN)：N G2＝0.150×1.000＝0.150 kN；⑶脚手板自重(kN)：N G3＝0.300×0.700×1.000＝0.210 kN；⑷堆放荷载(kN)：N G4＝5.000×0.700×1.000＝3.500 kN；经计算得到，静荷载标准值 N G＝N G1＋N G2＋N G3＋N G4＝5.262 kN；2、活荷载为施工荷载标准值产生的荷载。

经计算得到，活荷载标准值 N Q＝7.000×0.700×1.000＝4.900 kN；3、不考虑风荷载时，立杆的轴向压力设计值计算公式N＝1.2N G＋1.4N Q＝1.2×5.262＋1.4×4.900＝13.174 kN；3.1.6 立杆的稳定性计算 立杆的稳定性计算公式：[]f A N≤=ϕσ其中：N----立杆的轴心压力设计值(kN)：N ＝13.174 kN ；ϕ----轴心受压立杆的稳定系数，由长细比Lo/i 查表得到； i----计算立杆的截面回转半径(cm)：i ＝1.58 cm ；A----立杆净截面面积(cm 2)：A ＝4.89 cm 2；W----立杆净截面模量(抵抗矩)(cm 3)：W ＝5.08 cm 3； σ----钢管立杆抗压强度计算值(N/mm 2)；[f]----钢管立杆抗压强度设计值：[f]＝205.00 N/mm 2； Lo----计算长度(m)；如果完全参照《扣件式规范》，由公式(1)或(2)计算 lo ＝k 1uh (1) lo ＝(h ＋2a) (2) k 1----计算长度附加系数，取值为1.167；u----计算长度系数，参照《扣件式规范》表5.3.3；u ＝1.700；a----立杆上端伸出顶层横杆中心线至模板支撑点的长度；a ＝0.300 m ； 公式(1)的计算结果：立杆计算长度 Lo ＝k 1uh ＝1.167×1.700×1.300＝2.579 m ； Lo/i ＝2579.070/15.800＝163.000；由长细比lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数ϕ＝0.265；钢管立杆受压强度计算值；σ＝13174.208/(0.265×489.000)＝101.665 N/mm 2； 立杆稳定性计算 σ＝101.665小于[f]＝205.000满足要求！ 公式(2)的计算结果：Lo/i ＝1900.000/15.800＝120.000；由长细比lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数ϕ＝0.452；钢管立杆受压强度计算值；σ＝13174.208/(0.452×489.000)＝59.604 N/mm 2； 立杆稳定性计算 σ＝59.604小于[f]＝205.000满足要求！ 如果考虑到高支撑架的安全因素，适宜由公式(3)计算 lo ＝k 1k 2(h ＋2a) (3)k 2----计算长度附加系数，按照表2取值1.018； 公式(3)的计算结果：Lo/i ＝2257.211/15.800＝143.000；由长细比lo/i 的结果查表得到轴心受压立杆的稳定系数ϕ＝0.336；钢管立杆受压强度计算值；σ＝13174.208/(0.336×489.000)＝80.182 N/mm 2； 立杆稳定性计算 σ＝80.182小于[f]＝205.000满足要求！模板承重架应尽量利用边坡土钉作为连接连墙件，否则存在安全隐患。