小型深基坑的钢管桩支护施工技术

小型超深基坑支护施工技术单 位：抚顺中通建设（集团）有限公司姓 名：刘晓龙小型超深基坑支护施工技术刘晓龙【摘要】基坑开挖较深，基础持力层坚硬，土层复杂，施工场地狭小，深基坑施工时需采用护壁桩。采用大型机械成桩，施工场地受限，并且成本较高；采用人工挖孔桩施工进度较慢，影响施工进度。经研究与实践，采用小型钻孔机成孔，钢管混凝土桩做护壁，既能减少成本，又能有效的加快施工进度。【关键词】小型深基坑 小型钻机 钢管桩 基坑支护1.工程概况在抚顺海新河污水处理厂提标改造工程二标段施工中，东侧的粗格栅进水泵房基础深度超过5m,为深基坑基础。建筑物长19m,宽为16m，属小型深基坑。建筑物的0.00标高相当于86.3m,自然地面标高为-1.5m，基坑底板垫层标高为-10.8m。本工程场地位置原为垃圾堆放场，垃圾厚度为自然地面下4m5m深。基坑南侧2.5m为进入现场唯一施工通道，北侧9m远为铁路，西侧4m远为新建建筑物，东侧可设为运输通道（图1）。图1 基坑支护平面图根据勘察单位提供的地质报告，拟建场地由以下土层组成：层为杂填土，主要为垃圾深度在4m4.8m层为粗砂层，深度为3.7 m5.3 m层为圆砾层，深度在3.5m5.2m层为玄武岩,深度在5.1 m7.8 m。勘察期间揭露地下水稳定水位埋深2.40-4.70米,稳定水位标高82.42-80.30米。2.基坑支护方案选择 基坑支护有多种形式，对本工程主要以桩体支护为主，桩体有如下几类：螺旋钻孔灌注桩人工挖孔灌注桩钢管桩预制桩等。因施工现场狭小，施工工期紧，组格栅进水泵房的施工进度将影响整个工程总体施工进度。综合分析，采用大型机械成桩，施工场地受限，并且成本较高；采用人工挖孔桩施工进度较慢；采用钢管桩施工，能降低成本，加快施工进度，但是由于土层原因（垃圾层为4m厚），所以只能在4m以下设一道锚杆，所以钢管桩的入岩深度有一定要求。3.主要施工方案设计3.1支护设计本工程基坑支护设计采用 300钢管桩桩锚支护，钢管桩长为10m12m,壁厚6mm，桩间距为300mm，钢管内用C20混凝土灌实。锚杆为一排，2道20a槽钢作围檩。桩间喷射混凝土，面层内置5050钢丝网，桩顶设置400300截面通常锁口梁。计算依据建筑基坑支护技术规程(JGJ120-99)。 （1）采用M法计算，抗隆起、抗倾覆、抗渗流验算结果1.计算的抗隆起安全系数为Kwz=25.0022.25+(21.004.50+0.00)11.85/20.18(9.10+4.50)+0.00=6.11达到规范规定安全系数2.00,合格。2.抗倾覆验算计算的抗倾覆安全系数为:4.64 达到规范规定安全系数1.15,合格。3.计算的抗渗流安全系数k=ic/i=1.00/0.07=13.64 计算的渗流稳定安全系数为：13.64 达到规范规定安全系数1.50,合格。 （2）采用m法计算内力及位移 最大桩(墙)顶部位移为： 24.56 mm 最大桩(墙)位移为： 24.56 mm 最大正弯矩为： 32.70 kN-m 最大负弯矩为： -30.80 kN-m 最大正剪力为： 34.20 kN 最大负剪力为： -35.30 kN（3）采用经典法计算最大弯矩及最大剪力深度，设置锚杆 计算方法 最大正弯矩kN.m位置(m) 最大负弯矩kN.m位置(m) 剪力(kN) 位置(m) 经典法 85.03 -12.51 21.77 -5.82 98.11 -9.47 3.2钢管桩基坑支护结构钢管支护结构有四部分组成，有 300钢管桩、锚杆围檩、桩间喷射混凝土及桩顶梁。（图2）图2 钢管桩支护结构立面图3.3降水设计基坑属于均质含水层澘水完整井基坑,且基坑远离边界。Q=17697.06m3/d通过计算得出，现场设8个降水井，选用80WQ40-15-4污水泵9台（1台用于基坑内明排水）。4.施工准备4.1机械、人员准备采用冲击钻钻机能钻透层土层，但是入岩深度达不到要求，采用高风压潜孔钻机，在垃圾层内无法使用，所以采用两种机械配合施工。现场采用2种钻机共3台，2台为直径350mm冲击钻钻机，负责在层土层的钻孔，1台直径为325mm小型履带式高风压潜孔钻机SL-500，负责在层玄武岩的钻孔。每台钻机准备劳动力4人、机械维修工1人。钢管需切割、焊接2人，混凝土浇筑3人。根据工程进度需求，3台钻孔机必须交叉施工，流水作业。4.2技术准备（1）组织施工管理人员熟悉基坑支护设计图纸、地质报告、钢管桩施工方案及降水方案，做好书面安全、技术交底。（2）从业主和相关部门取得地上及地下有关管线的详细资料，安排拆除、搬迁或采取保护措施。（3）制定各种桩机协调配合措施。4.3现场准备（1）清理平整场地，作业范围的建筑垃圾、石块、老基础予以清除。（2）施工临时用水及临时用电布置完毕，保证作业面水电供应。（3）施工降水要设置沉淀池，经沉淀后排入市政污水管网。4.4材料准备钢管桩、砂、石、水泥锚杆等材料，所有材料进场必须复验，合格后报监理审批，经过监理批准的材料才能使用。5.钢管桩施工工艺原理：根据地质勘探资料计算确定钢管桩的深度，锚杆层数及大小、深度，基坑开挖前打入钢管桩，随着基坑的开挖逐层打锚杆。钢管桩施工工艺：场地平整钢管桩桩位放线机械打孔下入钢管及浇筑混凝土变形测量土方开挖加固一层锚杆土方开挖人工清理基层。5.1 测量放线（1）钢管桩施工前，根据基坑支护平面图，放出每一根桩中心线，在钢管桩外侧1m范围内设置中心控制桩。（2）钢管桩钻孔完毕，再一次检查桩孔中心线，合格后下放钢管。5.2就位桩机定位调平：使钻具中心对准桩位置后，调平钻机，保证桩机的平整和导向架的垂直。5.3成孔采用冲击钻钻机能钻透层土层，但是入岩深度达不到要求，采用高风压潜孔钻机，在垃圾层内无法使用，所以采用两种机械配合施工。5.4放钢管下放钢管前，检查钢管长度，应符合设计要求。钢管采用压入法垂直放入钻好的孔洞内，保证钢管顶面标高符合要求，并且保证垂直符合要求，最后用木楔子固定钢管，管口用模板覆盖压。5.5混凝土浇筑采用商品混凝土，用混凝土布料车直接浇筑到制定地点，混凝土采取分层浇筑、振捣的施工方法，每层高度不大于500，浇筑与振捣密切配合