华丰建设股份有限公司-软土地基中基坑围护工程技术创新课件

课题名称：软土地基中基坑围护工程技术创新QC小组课题类型：创新型发表日期：2009年07月发表人：袁勇为HUAFENGCONSTRUCTIONGROUPCO；LTD优秀QC一、工程概况

1、总体概况：紫郡居住小区位于宁波市鄞州区诚信路北侧，东邻排洪河道——甬新河，西侧为规划道路，北侧为规划道路。总用地面积18.45万平方米，拟建建筑物包括多层住宅、高层住宅以及多层商业用房、幼儿园、会所，物业管理用房等，地下室一层，共有建筑面积32万平方米。本工程地下室一层，基坑面积约12000平方米，基坑围护周长525m，挖深为4.8m～6.25m，地上18层、16层各两幢，工程桩为钻孔灌注桩及预应力管桩。基坑围护结构设计单位—宁波市工业建筑设计研究院，业主单位—世纪华丰控股有限公司。

2、周边环境条件本工程基坑的土质较差，开挖面多为淤泥与淤泥质粘土层，基坑周围环境复杂，在建或已竣工建筑众多，施工场地狭小，没有大放坡的条件。

3、周围环境概况：依据工程地质勘察报告，K6A、K6B基坑工程所涉及的深度内有性质如下的地层分布，列表如下：808.917.61.11618.038.90～6流～软塑粘土4-2809.911.11.04618.236.610.60流～软塑淤泥质粉质粘土4-1606.69.11.50016.752.88.80流塑淤泥2-3707.68.31.33517.347.60.90流塑淤泥质粘土2-2605.89.11.44017.449.42.70流塑淤泥2-110012.818.50.93818.832.60.95可塑粘土1-2（18.0）（5.0）（18.0）0.50松散素填土1-1KPa度KPa%KN/m3％m摩擦角粘聚力地基土承载力特征值固结快剪孔隙比重度含水量每层平均厚度状态岩土名称层序表中括号值为经验值，地下水为孔隙潜水，水位在自然地面下1m，渗透系数为3～5×10-7cm/s。基坑开挖面涉及1—1层素填土、1—2层粘土、2—1层淤泥、2－2层淤泥质粘土、2－3层淤泥。地基土物理力学指标设计参数表二、小组概况小组名称华丰建设股份有限公司技术中心QC小组小组类型创新型选择课题软土地基中基坑围护工程技术创新成立日期2006年10月25日注册编号HF/QC2006-09课题注册编号HF/QC2006-09-01活动时间2006年10月25日2008年3月18日活动次数8次人员简介序号姓名性别年龄职务组内分工职称出勤率教育情况1华锦耀男69中心主任组长教授级高工100％均获全国TQC统考合格证书2吴佳雄男68科研顾问副组长教授100％3章铭荣男40总工程师组员高工100％4袁勇为男29技术科长组员工程师100％5谢立军男42项目工程师组员工程师100％6施钦女26主任助理组员助工100％7黄战胜男24主任助理组员助工100％8方鹏飞男34计算应用组员讲师100%9姜英波男36试验研究组员高工100％如前所述，本基坑的土质较差，开挖面多为淤泥与淤泥质粘土层，基坑周围环境复杂，在建或已竣工建筑众多。在项目开工前，小组成员围绕课题，展开课题讨论，对照现行标准，仔细研究了土质报告，组织专家论证，对基坑围护方案进行讨论，针对该工程实际挖深和现场地质与环境条件，经综合比较归纳出三种可行的方案：五、选择合理的围护方案B预应力混凝土管桩结合一道内支撑

A钻孔灌注桩结合一道水平支撑C横隔式预应力管桩结合一道内支撑

三种可行性方案三种可行性方案方案论述：钻孔灌注桩ф600～15@800加一道内支撑的围护方案。钢筋混凝土钻孔灌注桩的直径为ф600，桩长15m间距800mm，桩身混凝土强度等级为C30。优点：可适用于不同土层；桩长可因地改变，没有接头。仅承受轴向压力时，只需配置少量构造钢筋，单桩竖向承载力大（采用大直径钻孔和挖孔灌注桩时）。

缺点：桩身质量不易控制，容易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥的现象；桩身直径较大，孔底沉积物不易清除干净，影响单桩承载力。工序复杂，需要养护，不适用于工期较紧的项目，造价很高，且容易产生泥浆污染，不利于环境保护。钻孔灌注桩水平支撑钻孔灌注桩结合一道支撑施工图方案一：钻孔灌注桩结合一道水平支撑围护方案六、各方案的可行性分析放案论述：基坑围护桩采用PC－ABф600(100)－15管桩，间距1000㎜，围护桩外侧嵌ф600@1000水泥搅拌桩止水；局部挖深6m以深处采用PC－Bф600(100)－15管桩，间距@800，围护桩外侧不作止水帷幕。优点：预应力混凝土管桩采用静压沉桩，无噪音、无污染。相比于钻孔灌注桩还能防止泥浆污染，有利于环境保护。所用的钢筋、水泥、砂及石子等材料较少，符合节能要求。缺点：预应力混凝土管桩的抗侧移刚度弱，抗弯能力差，应用于基坑围护风险较大。若采用二道内支撑，则增加了工程造价，加大了施工难度，对工期会造成拖延。方案二：预应力混凝土管桩结合水平内支撑围护方案横隔式预应力管桩水平支撑为选择合理的围护方案，小组成员对这三种围护方案进行了讨论，从经济、工期、安全角度上综合考虑，以方案三“横隔式预应力管桩结合水平内支撑围护方案”为最佳方案。但结合管桩的施工经验，横隔式预应力管桩存在：管桩抗弯刚度不足、无详细的工程应用计算、无具体的施工工艺和措施、挖土期间围护安全需要保证等问题需要解决。方案三：横隔式预应力管桩结合水平内支撑围护方案放案论述：在预应力混凝土管桩内部每隔一定间距设置圆环式的横隔与管桩融为一体，能有效提高管桩的抗弯强度。

优点：横隔式预应力管桩除了具有普通预应力混凝土管桩一样有利于环境保护，符合节能要求等优点外，还能有效提高管桩的抗弯强度，施工方便，工程施工进度快，且造价更低。缺点：目前没有工程应用实例，尚属首创，需要对管桩进行设计计算，并确定管桩的施工工艺和措施。八、对策实施1、确定试验模型管桩是一空心细长预应力混凝土预制构件，应用于基坑围护桩，由于土体的侧移挤压作用，使管桩受到一水平推力作用。所以管桩可视为一受弯构件来建立受力模型。因此，提高管桩抗弯能力也就是要提高管桩的抗侧移变形能力。根据这一思路，提出了管桩加设横隔的构思，如下图示意：2、试验依据和检查方法试验依据为国家标准《先张法预应力混凝土管桩》GB13476-1999。外观质量和尺寸的检查工具与检查方法：检查项目检查工具与检查方法测量工具分度值mm长度用钢卷尺测量精确至1mm1外径用卡尺或钢直尺在同一断面测定相互垂直的两直径，取其平均值，精确至1mm1壁厚用钢直尺在同一断面相互垂直的两直径上测定四处壁厚，取其平均值，精确至1mm0.5桩端部倾斜将直角靠尺的一边紧靠桩身，另一边与端板紧靠，测其最大间隙处，精确至1mm0.5桩身弯曲度将拉线紧靠桩的两端部，用钢直迟测量其弯曲处的最大距，精确至1mm0.5保护层厚度用深度游标迟在管桩的中部同一圆圈的二处不同部位，精确至0.1mm0.02漏浆长度用钢卷尺测量，精确至1mm1漏浆深度用深度游标卡尺测量，精确至0.10.02裂缝宽度用20倍读数放大镜测量，精确至0.01mm0.01实施1试验研究3、抗弯试验管桩的抗弯试验采用简支梁对称加载装置，如下图所示：

1—管桩；2—滚动铰支座；3—固定铰支座；4—支墩；5—分配梁；6—分配梁固定铰支座；7—分配梁滚动铰支座；8—U型垫板管桩的抗弯试验过程照片1-1剖桩墙土压力与内力、位移图1、基坑围护桩计算

2、横隔式管桩极限弯矩值验算鉴于横隔式预应力混凝土管桩中设置横隔对提高管桩抗弯承载力的影响有一定作用，经宁波市建筑设计院批准实施。后来地下室K6A、K6B基坑围护现场监测结果，亦证明横隔式预应力管桩在相同挖深与地质条件下，其抗弯刚度比普通同型号的预应力管桩大，深层土体位移监测值小。实施2工程应用计算八、对策实施2、采取的施工措施基坑围护桩采用PC－ABф600(100)－15，间距@1000，围护桩外侧嵌ф600@1000水泥搅拌桩止水；局部挖深6m以深处采用PC－Bф600(100)－15，间距@800，围护桩外侧不作止水帷幕。坑内局部被动区和阳角处打水泥搅拌桩ф600@450四排作加固坑底地基用。基坑水平支撑为混凝土结构，包括4个桁架式对撑和5个桁架式角撑；立柱桩采用Ф600钻孔灌注桩，上焊钢构式型钢立柱。各出土口采用预应力混凝土管桩加固，并浇筑混凝土板。基坑排水采用排水沟结合集水井，用潜水泵排出。实施3确定施工工艺和施工措施由于管桩施工方便无需养护，从5月中旬开始施工，在6月中旬就完成了基坑围护的施工，实现了提前30天的工期目标。绑扎管桩钢筋笼嵌入横隔预制块合拢钢模张拉预应力筋离心法生产

蒸汽养护放张预应力筋运至工地测量放线沉桩1、确定工艺流程八、对策实施预制混凝土横隔本工程基坑围护通过在预应力管桩中加设横隔提高围护桩的抗弯承载力，较大节约了造价，加快了进度。本工程围护结构采用横隔式预应力管桩PC-ABΦ600（100）-15m，间距@1000；PC-BΦ600（100）-15m（单节），间距@800，桩顶放坡2.2m高。支撑系统为钢筋混凝土对撑、角撑结合桩头的压顶环梁。基坑围护周长525m，据测算，与沉管灌注桩Φ530@680相比，节约造价约25万元，与钻孔灌注桩Φ600@750相比，节约造价约60万元；施工进度与钻孔灌注桩相比，提前约30天。桩型横隔式预应力管桩沉管灌注桩钻孔灌注桩型号、间距PC-B600（100）-15@800Φ530-15@680Φ600-15@800单桩抗弯承载力KN·m抗裂弯矩Mk＝239极限弯矩Muk＝430239281单方（米）造价185元/m820元/m1000元/m沿坑周每米造价3468元/m3891元/m5298元/m造价比11.151.57紫郡小区K6A、K6B基坑工程通过在预应力管桩中加设横隔提高围护桩的抗弯承载力，基坑围护工程取得了较大的成功，并且为进一步推广应用横隔式预应力管桩用于围护桩积累了宝贵的经验，也为设计方提供了一个成功的设计典范，有较高的社会效益。九、效果检查十、巩固措施和标准化我技术中心QC小组研发的《基坑支护型横隔式预应力混凝土管桩施工技术》科研课题成果在由浙江省建设厅组织的科研课题成果验收会上，顺利通过验收，并被专家委员会一致鉴定为国内领先水平，获得实用新型专利证书，专利号：ZL200720108209.5,授权公告日2008年2月20日。技术中心编制《基坑支护型横隔式预应力混凝土管桩制作施工工法》荣获国家一级工法，详见建设部文件“建质【20