科技创新成果总结资料（一种狭小地带基坑支护施工导流装置）

一种狭小地带基坑支护施工导流装置关键

技术研究

成果总结资料

安徽水安建设集团股份有限公司

二0二一年四月二十二日

目录

一、科技创新立项申请表

二、科技创新研究报告

三、科技创新结题报告

四、科技创新成果验收

五、科技创新成果（证书）汇总

1、专利证书

一、科技创新立项申请表

安徽水安建设集团股份有限公司

科技创新项目立项申请表

编号:SA2019-07-XX

项目名称：一种狭小地带基坑支护施工导流装置

申报单位：安徽水安建设集团第七工程分公司

项目负责人：靳艳岳

联系电话/p>

安徽水安建设集团股份有限公司

科技创新项目立项申请表

项目名一种狭小地带基坑支护施工导

专业类别市政

称流装置

单位名

第七工程分公司申请经费32万元

称

工程地南泗河中游重点排口初雨污染

项目起止时间2019-07-24"

点控制工程施工一工区

一、立项的必要性

现如今，城市管道、雨水箱涵雨污混用，建筑物较多，管线复杂，雨水治理和雨水箱涵的改

造已经成为趋势，此法有利于基坑较深的老旧箱涵的改造，具有良好的挡土，导流和防渗能力。

可以充分的利用高压旋喷桩内插型钢形成的止水作用，又能够充分地利用H型钢的良好抗弯能力

从而有效的抵抗基坑外侧土体的变形，以达到基坑稳定的目的。

二、国内外技术现状

此法采用高压旋喷桩内插型钢的基坑支护方法，高压旋喷桩上个世纪七十年代引自与日本，

自20世纪70年代高压旋喷工艺问世以来，该工艺得到了迅猛发展和广泛应用，经历了从单重管

到普通三重管的发展历程后，随着地下空间开发向着大深度方向发展，高压旋喷技术也正向追求

大深度、大桩径方向发展。

国内外对高压旋喷桩的技术都已非常成熟，但是高压旋喷桩内插H型钢的技术国内外都不

成熟，有待进一步开发，此装置利用高压旋喷桩内插型钢环向导流，大大的提高了基尻的抗渗、

防冲、承压能力，保证基坑内作业安全。

三、主要研究内容、技术关键与创新点

1.研究内容主要是内圆采用高压旋喷桩内插H型钢密插，外圆采用高压旋喷桩内插H型钢插•

跳一，中间采用钢筋碎支撑H勺技术满足支护结构的承载能力和变形控制要求。

2.技术关键主要在于高压旋喷桩施工完成后的H型钢的顺利插入，钢筋伦支撑的施工，深度深

且开挖面过小部位的开挖方式。

3.创新点在于利用高压旋喷桩的截水性能来防止泥炭（质）土的流失，同时利用H型钢的强

度、刚度满足支护结构的承载能力和变形控制要求，通过环向导流方式来减少施工占地面积以适应城

市内施工特点。

四、预期达到目标、成果内容及主要技术指标

1.预计达到目标：用高压旋喷桩内插H型钢形成围护结构，内加钢筋混凝土对撑加固形成导流

装置，提高了基坑稳定性，控制基坑变形及保护周边环境、防水性能优良并具有满足施工需要的导

流能力。更好地推动基坑加固工程的发展与进步。

2.成果内容：

成果名称：一种环形基坑支护导流装置

表达方式：专利

3.技术指标：

1）安全生产为施工的重中之重，施工前制定详细、产密的安全生产制度，施工过程中应有专

人负责安全措施的实施。进行不间断的监控，如有异常变形情况，立即停止施工，人与机具迅速

撤离危险区，并采取切实有效的应急处理措施。

2）严格根据施工图纸对高压旋喷桩放样进行好核，以保证桩位准确。

3）高压旋喷桩槽开挖要求侧壁施工面整齐，清除地下障碍物必须彻底。

4）施工过程中，控制提升速度。前台操作与后台供浆密切配合，供浆必须连续，防止断浆和缺

浆。

5）严格按级配配制水泥浆，确保水泥浆性能符合设计要求。

6）严格按设计要求施工，使桩与桩搭接成壁，保正整体抗渗能力。

7）当喷浆口达到桩顶高度时，继续喷浆上提0.5m,以保证桩顶质量。

8）H型钢插入前预先热涂减摩剂，用电热丝将固体状减摩剂加热熔化后均匀涂抹在H型钢

表面。

9）导流槽开挖及钢筋混凝土对撑施工工序需组织协调到位，以保证施工功效。

五、成果应用前景、经济、社会效益预测

1.应用前景：由于高压旋喷桩内插H型钢施工工艺简单，操作方便、快捷，施工进度快，与其

他维护结构相比可以缩短工期，利用此种当时形成导流装置，适用于城市内施工区域狭小的特点，

充分发挥导流能力，保证基坑作业安全。因此，此种导流装置是一项具有广阔发展前景的新型施工

导流装置，值得推广。

2.效益预测：此种导流装置可提高了围护结构的整体钢度和稳定性以及防水性能，高压旋喷桩内

插H型钢这一施工工艺取得了深基坑维护结构的重大突破，是目前国际上较先进的基坑维护技术。高

压旋喷桩内插H型钢在支护工程中以其显著的优越性已经在建筑施工业中得到了体现，随着经济的发

展，原有建筑物及地下管线的存在使施工条件日益复杂，在城市雨水污水系统改造过程中需要一种导

流装置以适应城市施工区狭窄H勺特点，高压旋喷桩有较好的截水、止水性能，H型钢则具有较高的强

度和刚度，将两者相结合形成的导流装置兼具导流及基坑支护能力，对于具有类似工程地质及水文地

质条件的基坑支护工程具有参考价值，具有很好的经济和社会效益。

六、项目年度目标和年度实施计划

1）2019年8月上旬完成项目立项批复；

2）2019年9月上旬完成项目建设方案批复；

3）2019年9月下旬完成专利现场的应用；

4）2019年10月底完成现场应用技术参数的总结，影像资料的收集；

5）2019年11月底完成关犍技术文本、关键技术研究报告、专利评审影像资料的编制及其它附属

资料的编制。

七、主要研究人员简况

职务（职

序号姓名年龄学历在项目中的主要分工

称）

分子公司总

1靳艳岳32方案全面规划、组织实施

本科工程师

八、技术创新经费概算

费用年度费用分配额（万元）

序号名称（万备注

元）2020年2021年2022年

1人工费5.005.00

2材料费5.005.00

3机械费5.005.00

4资料费1.001.00

施工监控计算

55.005.00

费

6技术咨询1.001.00

7试验研究5.005.00

8其他5.005.00

小计32.0032.00

九、申报单位（分公司）意见:

同意

公章

年月日

十、集团公司技术中心审定意见:

同意

公章

月日

注：1、申报表填写一式四份，表中内容不够填，可另附页“

二、科技创新研究报告

一、项目概述

1.1立项背景

深基坑支护采用高压旋喷桩内插型钢加碎环撑一种新型基坑支护形式，利用

高压旋喷桩的截水性能，同时利用H型钢的高强度、刚度满足支护结构的承载

能力和变形控制要求，形成导流槽已维持原箱涵过流能力及施工导流。保证开挖

过程中基坑及临近建（构）筑物的安全，而且具有承载、止水、导流效果好以及施

工快捷的特点。

现有的深基坑支护施工工艺往往因为施工不灵活受空间限制大，混凝土质量

较难控制费工费时，成孔速度慢，导致施工工期廷后。现有技术中深基坑支护技

术方案为：

施工所有高压旋喷桩（包括加固区）H型钢，利用桩间开挖，形成导流槽，待

导流槽及封堵措施施工完毕，开挖截流井基坑，开挖至箱涵顶，施工钢板桩及支

撑，继续开挖至截流井基坑底，施工主体结构箭截流井底板及底板传力带施工完

毕拆除型钢。

1.2研究目的

针对城市雨水、污水箱涵改造工程，对基坑侧壁及周边环境采用的支护结

构、施工导流方式，提出以下缺陷：1、单一水泥土围护墙缺乏承载能力；2、

钻孔灌注桩沉桩过程中挤土较为严重，成本较高且施工不灵活、受空间限制

大；3、单一基坑支护钵系不具备导流能力。

1.3主要研究内容

本实用新型的目的在不影响维护的整体钢度和稳定性及防水性能的前提

下，有效的抵抗基坑外侧土体的变形及位移，满足基坑支护需要的同时，兼具

施工导流能力，并维持原有箱涵过流能力。还能够加快施工进度，提高施工质

量，对周围建筑物带来扰动较小。

二、项目研究内容与成果

2.1本实用新型的技术方案如下:

一种狭小地带基坑支护施工导流装置，预先将管线改迁，清表整平场地至

开挖设计标高，施工所有高压旋喷桩（包括加固区）H型钢，然后先开挖导流槽

基坑，导流槽基坑施工完毕时，对原状箱面侧壁开孔，封堵导流，封堵部位应

在H型钢正下方，采用250mm厚C25水下校临时封堵墙内配12@200双向钢

筋，顶底板采用植筋方式连接，老箱涵左右两部位均应进行封堵；待导流槽及

封堵措施施工完毕，开挖截流井基坑，开挖至箱涵顶，破除原箱涵，清除残

渣，施工钢板桩及支撑，继续开挖至截流井基坑底，施工主体结构，待截流井底

板及底板传力带施工完毕，拆除钢板桩支撑，继续施工主体结构至结束，钢板

桩后期不进行拔除，H型钢视情况进行拔除。

与现有技术相比，木实用新型的有益效果是：可以充分的利用高压旋喷桩

形成的止水帷幕起到的止水作用，又能够充分地利用H型钢的良好抗弯能力从

而有效的抵抗基坑外侧土体的变形及位移，使满足基坑支护需要的同时，兼具

施工导流及维持原有箱涵过流能力的目的，有效果好以及施工快捷的优点。

附图说明

图1：深基坑支护导流装置平面布置图

图2：深基坑支护导流装置剖面图（一）

图3：深基坑支护导流装置剖面图（二）

具体实施方式

参见附图，一种狭小地带基坑支护施工导流装置，包括外圆采用900@600高压

旋喷桩内插700X300X13X24mmH型钢，插一跳一；内圆采用900@600高压

旋喷桩内插700X300X!3X24mmH型钢，密插；中间600X600mm钢筋碎支撑

@2000o

说明书附图

3

导流槽桩底位于箱涵顶0.2m

外圆：领鸡600高压旋喷

700X300X13X2加1H蟹钢，

70（®00X13X24nmH型钢，密插

600X

桩底位于顶喷7

为00蜕00高压旋喷桩满堂加固，加

圆或现状网000皿导流管

至现状箱涵顶0.2n，高与现状箱涵内底齐平

图1：深基坑支护平面布置图

600X60加啕筋於支撑

鸵000支撑轴力设计值

149.79KN

1100X1000冠梁

12.500looxiooo

fF313T1

」茗行十1算杂填土

4WX500硅支撑的000

■2粉质器+

600X600龄罢果600X6006罅

6.495.60

3粉质油土

150厚C2D球碎型层3.79--8.30

//

//

4粉土

C30素酷传力带

硒（顺00高压旋嗔桩内与底板等厚整浇

捕700X300X13X29型//

<41：T6.5O

辄密插

090颂00高压旋喷柱内

撒00X30皿型铜

局部进入强风化泥质粉碎岩I

6强风化泥质粉砂岩

图2：基坑支护剖面图（一）

0700艇00高压旋喷桩满堂加固,

加固深度至现状箱涵顶0.5m

12,500

箱涵破除线箱涵破除线

700X300X13X24

型钢支撑」节

C30素碎传力带

与底板等厚整浇

FSP-IV型拉森钢板桩

桩长9m

图3：基坑支护剖面图（二）

2.2方案概述

一种狭小地带基抗支护施工导流装置，为水流经管道转角或者接U的时候的

提供一个完美过渡，此装置的设置可大大减少水头损失，减少弯道淤积,有利于使

水流畅顺。预先将管线改迁，清表整平场地至开挖设计标高，施工所有高压旋喷

桩（包括加固区）H型钢，利用外侧及内侧的高压旋喷桩内插型钢形成一环形导流

槽，以满足导流能力及维持原箱涵过流能力。导流槽基坑施工完毕时，对原状箱

面侧壁开孔，封堵导流，顶底板采用植筋方式连接，老箱涵左右两部位均应进行

封堵；待导流槽及封渚措施施工完毕，开挖截流井基坑，开挖至箱涵顶，破除原

箱涵，清除残渣，施工钢板桩及支撑，继续开挖至截流井基坑底，施工主为结构,

待截流井底板及底板传力带施工完毕，拆除钢板桩支撑，继续施工主体结构至结

束。

三、创新点

3.1创新点

与现有技术相比.木实用新型的有益效果是：可以充分的利用高压旋喷桩形成

的止水帷幕起到的止水作用，又能够充分地利用H型钢的良好抗弯能力从而有效

的抵抗基坑外侧土体的变形及位移，使满足基坑支护需要的同时，兼具施工导流能

力，有效果好以及施工快捷的优点，从而可以实现基坑稳定，维持原有箱涵过流能

力的目的。

3.2知识产权

该技术在2019年获得国家发明（实用新型）专利。

四、国内外同类先进技术的比较

现有截流井深基坑支护，通过施工SMW工法桩形成止水及围护体系，采用全

段封堵的方式对老旧箱涵进行截流，再使用水泵进行抽排水。施工SMW工法桩后

对改造箱涵进行全段封堵，利用潜水泵进行抽排水，开挖截流井基坑，开挖至箱涵

顶，施工基坑内部支撑系统，继续开挖至截流井基坑底，施工主体结构倩截流井底

板及底板传力带施工完毕拆除型钢。

五、推广和应用

5.1南观河中游重点排口初雨污染控制工程

南观河中游重点排口初雨污染控制工程建于安徽省合肥市南沈河两岸，北起滨河路与和平

路交口，南至滨水公园。本工程主要包括：调蓄池、进水泵站及出水池、除臭设备间、NHFJL23

号截流井，其中NHFJL23号截流井的基坑开挖深度约11.31米，基坑北临西李郢泵站（半地下

式结构），距离约2.5米，南临现状巢湖南路，周边管线及既有建筑物较多。

为了有效地控制深基坑的变形，加强基坑支护体系的抗渗导流效果，保证基坑稳定性，

NHFJL23号截流井的基坑的围护结构采用导流式基坑支护施工工法，充分利用高压旋喷桩形

成的止水帷幕起到的止水作用，又能够利用H型钢的良好抗弯能力从而有效抵抗基坑周围土

体的变形及位移，形成稳定的基坑支护结构。双层支护体系形成满足连续自流能力的导流槽，

维持原有箱涵的过流能力，为主体结构施工提供了安全稳定的作业环境。成本节约率约为9.3%,

也有效保证了施工质量，获得了监理及业主单位的一致好评，取得了良好的经济及社会效益。

5.2涡阳县黑臭水体整治工程一标段（幸福河）

幸福河为本工程开挖河道,起点为葛沟,末端为外环南路（桩号XFH2+-734）,全长

2.734km。新开挖河道土方开挖81.43万m、清淤12.22万n?、土方回填1.04万d：幸福河

沿岸排口初期雨水截留，新建雨水调蓄池4200m3（配套截流井、沿河截流管、调蓄池）；将军

大道污水管过河段改造，新建污水提升泵站一座（0.85"/s）；新建园路4.68万广场铺装

3.43万m2，景观绿化41.63万产，景观亮化9.36万m2。

在幸福河调蓄池截流井（基坑深度12m）基坑支护与导流过程中，为J'有效地控制深基坑

的变形，加强基坑支护体系的抗渗导流效果，保证基坑稳定性，幸福河调蓄池截流井的基坑

的闱护结构采用用导流式基坑支护施工工法，充分利用高压旋喷桩形成的止水帷幕起到的止

水作用，乂能够利用H型钢的良好抗弯能力从而有效抵抗基坑周围土体的变形及位移，形成

稳定的基坑支护结构。双层支护体系形成满足连续自流能力的导流槽，维持原有箱涵的过流

能力，为主体结构施工提供了安全稳定的作业环境。

六、经济和社会效益分析

6.1经济效益

H型钢可拨出重复使用，经济性较好，从南泥河中游重点排口初雨污染控制工程NHFJL23

号截流井深基坑（基坑深度约11.31m）支护工程过程可以看出，导流式基坑支护施工工法，操

作方便、快捷，施工进度快，与其他支护结构相比可以缩短工期，此外本工法无需使用潜水泵

等抽排水机械设备抽排水.采用本T.法形成的连续导流槽,能计城市雨水、污水可以自流到原

泵站中，降低了施工成本。

表10.1成本对比表

施工成本对比一览表（桩长15n）直径900mm）

钻孔灌注桩高压旋喷桩内插H型钢

序号

名称单价名称单价

1人工费215.90（元/根）人工费41.42（元/口）

2成桩费5208.37（元/根）成桩费71.13（元/口）

3——H型钢租赁5.8元，t/天（工期120天）

4插拔型钢费用349.65元八

5合计5424.27合计—

备注：1、高压旋喷桩内插型人工费组成：高压旋喷桩施工人工费14.35（元/m）,H型钢施工

人工费27.07（元/m）

2、钻孔灌注桩每根5424.27元；高压旋喷桩内插H型钢每根=

（41.42+71.13+0.185x5.8x120+349.65x0.185）xl5=4589.93元

高压旋喷桩内插H型钢降低（5424.27-4589.93）子5424.27=15.38%。由此可见利用高压

旋喷桩内插H型钢经济效益良好。

6.2社会效益

导流式基坑支护施工工法相对于传统基坑支护，占地较小，为主体结构施工提供了更大

的施工工作面，提高作业安全性；在内外两层桩体间进行开挖进而形成能满足连续自流方式

的导流槽，弥补了传统基坑支护仅有支护承载能力而不具有施工导流能力这一缺陷；采用内

外侧高工旋喷桩内插H型钢形成支护体系，高工旋喷柱可形成连续的止水帷幕，H型钢提高

了围护结构的刚度，保证了基坑稳定性。随着河道水环境综合治理工程的建设，城市老旧雨

污水构筑物改造或扩建工程，既要满足不断流施工，且要保证施工质量、安全与进度，地下

管线复杂，施工场地有限，此种导流式基坑支护施工工法为同类项目施工提供了新思路、新

方法，达到绿色施工要求。

三、科技创新结题报告

第七工程分公司科技创新项目

结题报告

项目名称：南观河中游重点排口初雨污染控制JL程施JL一工区

项目负责人：_____________靳艳岳______________

项目金额：____________3200令元_______________

执行年限：2019年7月至2020年2月

成果报告

一、研究成果

（-）课题取得的研究成果总结（此部分为重要内容）

1、主要研究内容及研究方法

该导流装置，预先将管线改迁，清表整平场地至开挖设计标高，施工所有高压旋喷桩

（包括加固区）H型钢，然后先开挖导流槽基坑，导流槽基坑施匚完毕后进行导流槽内支撑

施工，内支撑施工完毕后对原状箱涵侧壁开孔，封堵导流，封堵部位应在箱涵顶部H型

钢正下方，采用250mm厚C25水下碎临时封堵，墙内配12@200双向钢筋，顶底板采

用植筋方式连接，老箱涵左右两部位均应进行封堵；待导流槽及封堵措施施工完毕，开

挖截流井基坑，开挖至箱涵顶，破除原箱涵，清除残渣，施工钢板桩及支撑，继续开挖至

截流井基坑底，施工主体结构，待截流井底板及底板传力带施工完毕，拆除钢板桩支撑，

继续施工主体结构至结束，钢板桩后期不进行拔除，H型钢视情况进行拔除。

2、主要研究结论

在不影响维护的整体钢度和稳定性及防水性能的前提下，有效的抵抗基坑外侧土体

的变形及位移，满足基坑支护需要的同时，兼具施工导流能力，维持原有箱涵过流能力。

还能够加快施工进度，提高施工质量，对周围建筑物带来扰动较小。

3、与预期计划相比，说明完成情况及存在的问题

其特征在于，先利用高压旋喷桩（包括加固区）内插H型钢形成外侧导流槽基坑，导

流槽基坑施工完毕后进行导流槽内支撑施工，随即对原状箱涵侧壁开孔，封堵导流，封

堵部位应在箱涵顶部H型钢正下方，顶底板采用植筋方式连接。有效的抵抗基坑外侧土

体的变形及位移，满足基坑支护需要的同时，兼具施工导流能力，并能维持原有箱涵过

流能力。

（二）经费使用情况（经费归集情况简要说明）

钻孔灌注桩每根5424.27元；高压旋喷桩内插H型钢每根4589.93元。高压旋喷桩内插H型钢降

低（5424.27-4589.93）4-5424.27=15.38%«

（三）相关研究成果材料清单（根据任务书中的预期成果填写，包括专利、工法、论文、

经济效益等）

实用新型专利证书编号：第10974033号

二、项目承担者单位（分公司）意见

单位（公章）负责人

年月日

三、技术中心意见

技术中心（公章）

年月日

四、科技创新成果验收

集团公司（外部）专家委员会验收意见

主任委员：

副主任委员：

2021年月日

主要研制人员名单

序号姓名性别出生年月技术职称文化程度工作单位对成果创造性贡献完成人签字

1牌邦仁男合肥市排水管理办公室

2赵德平男合肥市排水管理办公室

3董建明男合肥市排水管理办公室

4龚华男安徽水安建设集团第七工程分公司

5杨