试验研究与设计方法11香港的高重建（构）筑物桩基技术特点.pdf

飞 厅 1 . 试验研 究与设计方法 香港的高重羡 ( 构)筑物桩I技术特点 史佩栋吴剑青 ( 浙江省建筑科学研究院.3 1 0 0 1 2 ) 黄勤 ( 香港黄泽恩顾问工程师事务所) 【 提要】本文首先简要介绍香港特别行政区的地理、 地形与地质条件， 然后 着重介绍香港在高重建 ( 构)筑牡，包 括高架路、立交桥以及跨海、近海和港湾 设施等工程中的桩基础的设计施工技术特点与经验，包括香港常用桩型的特点与 桩型选择;关于桩的设计与施工的指导书;桩基承包商的设计责任;设 计施工经验的总结交流、以及常用的试验检测技术 【 关键词l 地质条件桩的类型设计与施工枝术指导书承包商的设计 责任试脸与检浏 一、地理、地形与地质概况 我国香港特别行政区由香港岛、 大屿岛、 南丫岛等 2 0 0 多个大小岛屿及九龙半岛组成 ， 陆地总面积约1 1 0 0平方公里全区的岛屿与半岛， 其地形以丘陵山岭为主， 海拔低于5 0 m 的低平地仅占总面积的 2 全区地势呈北高南低，最高处在九龙半岛新界的大帽山，山 顶海拔 9 5 7 m，往南至香港本岛西南的南丫岛，最高点海拔3 5 0 m, 香港本岛在大约一万年前本与九龙半岛相连，后因地质构造运动，乃出现了现今著名 的维多利亚海峡。

香港在地质构造 L 属华夏隆起的西南部分，在中生界发生显著的变动而有大量火山喷 发岩和 岩浆岩因此， 全区埋藏有大面积的 侏罗一白至纪侵 人岩 〔 花岗 岩)和火山岩 ( 喷 发酸 性熔岩、 凝灰 岩) ; 并 有少量沉积岩分布于新界北部等地 在低 海拔地带 则有近代河口 三角洲沉积和海洋沉积，以及近代人工堆积 香港的土 层大多由 花岗 岩和火山岩经物理或化学 风化而成 经物理风化 形成的为砾石 土， 其厚度 一般不越过3 0 m， 化学形成的土层不超过u o m 花岗 岩的性质并非一定随深度 而改善花岗岩风化一般形成砂士，火山岩风化后形成淤泥质土， 由于平地面积少，香港人民不得不移山填海造地，其面积累计已达4 0多平方公里 下 健 户 厂 二 李 界翻留李 .1r. 二、桩的类型 香港地形、 地质条件如此复杂而如今不沦萦牛困市或庄陵山坡， 或圈海填土地区， 无 不高楼林立，车水马龙; 3 0 层以 仁 的大叹比比铸足， 3 6 9 m高的中浪少 ‘ 厄和 3 7 1 m高的巾环 广场巍然耸立; 岛屿之间有海底地铁和犷 、 车隧述川连; 高架路起伏盘旋， 透迄千余公里; 各 式桥梁跃地腾空，已逾千座这些r :* ( T - I ) 筑物以及外海、近海和港湾等各类海洋结构物， 其撰础常非i ii 莫属是以香港用价数? ii: 人、类3 g 多，举世闻名。

近年，主I工程廷子 2的部门一土木1 . 程 f , 倾向于把常用的众多的桩t ) 分为 6 , 人类进行若{ T ，这a lt :大肠挤上桩、少彭挤 曰一; ，置4 1 , 村及特7检型现分述如下: 1 .大景井土极 它包括各种实心的打人式-F; G 凝土预制价、i i` 应力混凝土管桩、闭门钢管桩及沉管 灌注桩此类桩除沉节滦注祠 二 外、h t 十其f :i 身可Il J w地rya 或水而， 特别适合于海洋结构物， 可免 除在桩顶进行现浇伎柱之烦 钢筋i tC 凝王预书桩一般仍为正方形截O T .个别1程有圆形、六角形、三角形等方桩 边长自2 5 : 至4 5 0 m-不等，单节最大 民度约 2 0 m 采用钢t 眨 焊接或环氧树脂胶泥插筋 连接} I 7有r z If J 怜P b M r. 或受污染; . },, t t l r 时常采用高强混?% i t : 制m用9新填土地基时， 为减少负1 辛 阻力及防止q荷毅1 =1 邻近的隧道等地 卜 结构物传递桩身表面常涂刷环氧树脂 或沥青 I vy 应力管桩一般为 “ I ( ) 一t 0 o mn、单节长r ` 一般 为 1 2 m 通常 用钢板焊接 。

3 } ;i7 恶 M P a 狡 二 」 甘 小，对于海洋及港工足筑吏为 二 宜 闭口钢管桩在海洋结沟物中的策退愈来愈天 它C L 必安时尚完在钢管内灌人混凝土， 一 般自桩顶标高灌至海庆你高没计中'r ` 处丁洽水中的t t 段的钢外壳视为海水长期浸蚀的牺 牲品因香f的t水比较温暖.汁含有各种污染物或厌气性细菌，使 i},s 管发生腐蚀或点蚀 的危 险 性大为增加 沉管灌注桩的突出优点是材料 省、迭价低它有两种施工方法:一种是从管顶施加锤 击或震动;另一种是在管内用落裸于 J 去管底的干硬性棍土桩塞，并形成扩大头后一种 方法有专用机具.日g t 0}R F F h r},},= s , i . . n}t * }不占t - If 二衍土，二 ;，、、十 二， ， 二， 的“ 夯扩桩 ‘’的设备更 为合理 沉管灌注桩的最大直径为G O O m. 7 , { 大长反为3 d m o其桩靴采用圆锥形或平板式， 后 者形成平底桩在砂 卜 中，平庆位衬胜端土具有良好的压密效应 2 .少量挤土桩 它包括 H 型机 柱及开 FT钢管 f ' 1 1 型钢桩与混凝土桩相比，其可沉性较好，因而可沉至更大殊度。

但当地层中存在孤 石等障碍物或在坡地岩层施工时、其 : i I li 需加)端部需加强;有时采用 2 8 3 k g % m的重级 型钢 开C 7 钢管桩的直径自0 2 7 S r n m至 户 上_ 不等最入长度在的n 、 以 仁. 常用于海洋结构物 及日恳地上的 建筑物 香港对此类注听门 能谈最人 的打性睡是D e l o n a g 1 0 0 型柴油锤 3 ，置换桩 日、|，“卫 香港常把铭、冲孔灌注;y1 臼傲抓城成寸桩.义把机k } 成孔桩与人工挖孔桩统称为置换 ︸伪日仁仁一肠国川四图回陌一︸衡田 ~一 桩因为这些桩r f 施工时先将 上 从地基中取出而形成桩孔然后在桩孔中灌入棍凝土作为 置换这U . 然比称它们为 ‘ 非挤 , . 桩”更为直观和明确 对直径为X 3 0 0至0 5 0 O n mfi ll N I L 械成孔权， 香港称为小亡径桩 小直径桩有专用的小型 机具取土、并采月 I 压缩空气使位q混凝 卜 密实它们常用于施工净空受限制的场地尚有 一种 P I P长螺旋小改行钻孔粗，采用水泥浆或泥凝土通过钻杆空心泵人桩孔其长度达 3 0 m 它在地一 F 水位高的场地施_ 〔 时不击妥介管， 也不发生水下灌注混凝土的问题， 施工噪 音小，震动小，常在市区应h i 直径人于 6 0 。

二 二 的机械成孔桩称为大直径桩，在香港常用来支承高层建筑物及高架 路和立交桥的改柱荷毅常j 召 幻最大六径为 2 . 5 m,最大汉度约为 8 0 m 人工挖孔桩也常用十各类裔重建 ( 构)筑物慕础，其直径通常为 l . 5 -2 , 5 m,最大直 径达 7 n 为了确保施7质缎与人身安全 吞港T . 程师协会早于1 9 8 1 年就制订了， 关于人工挖孔 桩的指导性意见” ;香港职业安全与卫生委员会又于 1 9 9 3 年颁布了 ‘’ 人工挖孔桩安全操作 规程” 人工挖孔桩根招香港政病规定主妥用十下列两种情况: ( 功 场地有陡坡，不厄使用机抓,且桩在土中的深度不超过2 5 m;坡地是香港常见的 建筑场地，人且 _ 挖孔桩乃为这种场a - 提供 了 适用桩I.v ( 2 )场地; ! 人 下便，或施工空间小，以致采用机械设备不可行或不安全 当挖孔桩设于坡地时，I n 身上段有时还采用套管，以与山坡互相隔离，而防止桩的侧 向简= 2. 传给山tr x ‘或由于. 卜 z仁移气讨{;产生位向荷 11. : . 特殊桩型此类挤常国现4 : C S 某些桩型演变而成 · 不时有新的开发，其目的是为了 解决某些特殊的PL基条件所产生践 : 可题.或为 了 改善桩r i 承载胜能。

例如: ( 1 )矩形桩，英 丈no B a r r e t t e .内地尚未有应用因其截面特别大，也可称为巨型桩 其施工方法与泥长护壁的沽孔淮注桩相似，唯其截而呈矩形目前常用尺寸是 0 . 8 mX 2 . 2 m, 1 . 2 mX2 . 8 m等等.最大L t7 长边尺寸达 5 -6 m,最大深度达 S O m o 由几何形状计算可知，当桩 c 体积相等时，矩形桩与大直径桩或方桩相比，具有更多 的桩表面积，因而可发挥if高的桩9 1“ i 摩阻力矩形桩作合理布置可以比圆桩或方桩承受更 大的弯矩和水平力 矩形1注在硬 ! 层或岩层中用碾磨机造孔， 在软土中用连续墙设备施工 ( 2 )小桩或微型桩，其直径 ‘ 般为 1 0 0 -2 5 0 mm ,桩身有配筋，深度已达6 0 余m施 工设备是小型钻机，并有锤可沉人桩孔工作它常在场地的出人口较狭窄或施工空间受限 制的情况下应川， 可穿透地层中有较大或较多障碍物之处由于小桩的直径小而长径比大， 荷载主要由桩侧阻力承担‘支承于土中的小桩的工作荷软一般小于7 0 0 k N ;嵌岩小桩的工 作荷载可达 1 3 5 O k v ( 3 )组合桩，常用的有下列三种: 1 )由H型钢桩与沉管灌ii 桩组成，其中前者为统长， 后者仅桩身 ( 桩管)下段灌注馄 凝土， 使 H型钢得以固定， 并将荷载传至桩端扩大头; 柱管上段用砂灌人， 然后拔出桩管。

2 )由钢管、离心式空心棍凝土内芯与实心桩靴三者组成.由于它兼具优质混凝土和高 强钢管的优点，其可沉性和侧向承载力俱佳但应采取防腐蚀措施施工时先从桩管空心 中进行钻进，然后藉配重和浓压千斤顶将桩芯压 又 ，再用缝击桩，使其达到终沉要求 3 )锅升桩钻打联合t ',} 工法，即当T i 曰} m i 午 1 : : 打人汉哎达不到要又时 采用'r1 孔法=1 fi 续 深人，直至预定标离此类f在香港主w' 用来穿透多孔锐) ( 理岩多孔} _ 大J Y2 岩在香r L 分 布较广 .是令人困扰 的地 质问`J + 三 、桩基裁范 香港迄今无桩基N i 范 吞港政府 上 不T T :` i i卜力飞程处 至1 ) } G年‘} 1 版 S 一 部名为 “ 桩的没计 与 施工” 的指导} s 〔 英文太) ， 作为政府文片L ! 发I ,J 用该书分4_: 1 .绪论: 2 · 场地勘察、 地质模f与设计参数选择: 3 韦 1 炸 勺 类侧: 小 杖% .,9 选抒与没川炙任; 5 ， 单桩设计 与桩的变形;6 群被效应; 7 .沉N马施工忙;R 杭 咨 灼钱; t 吟全书约 纷 1 i 字，4 1 有 大量 的实用 图表 和参 考文献 川录 研 读该 书，发现它具 有以 F明显特点 : 1 .该书吸收、 汕化并综合运) J J ’ 香港乃个肚界冬地 k r: , 的有关科研成义和半而的 1程 经验 ‘ 书末所列参考文h . 达 5 X } 余种、 是书十务郎分内右 ( 包Yu没: } 、花丈 _ 、试毅方法， 乃 至技术观点与具体数. l ' 的出处井有I}表 8 余临可代 花 仔用; 2 .该书系统地总结 犷 香港地区长期的建设经价、 有次补即、 分析、 汇父发表了自8 。

年 代以来当地的埋没4 t 侧元件的一批试桩砚测成果共 的 余份，弥足珍贵; 3 .该书编写历时达 5 午( 自1 9 9 1 i , 1 9 5 G年)在定搞以前曾{ ’ 泛征求了不港以及海外 专家学者的意见，从而进一步保证 了 该 1 3 内容往理沦上G y 权威汽云 峥 曰日 上r; } Q l 行r + 魂 .全书文字精练 双点钡确 没有冗 舀陈 ! = } '-u异性强 ; 只 实用 r r _ . 伎 清去六 了.之 - }'i : “ .“ N介 几 久洛 、一 之”二’ 乞铸‘i份 . f , i }认 基 于_} 几 述各点 ，可 止 汀 、 为 次 “不 ，‘悦 二门远 t远 =远 ,_这 孙拐 、 一汗花 沙 州 写力式d l : 足 以洪。