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4m～5m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：①层为杂填土，主要为垃圾深度在4m～4.8m②层为粗砂层，深度为3.7 m～5.3 m③层为圆砾层，深度在3.5m～5.2m④层为玄武岩,深度在 5.1 m～7.8 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：①螺旋钻孔灌注桩②人工挖孔灌注桩③钢管桩④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10m～12m,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50×50钢丝网，桩顶设置400㎜×300㎜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=[25.00×2

2.25+(21.00×

4.50+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①②③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①②③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④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①②③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。混凝土振捣器采用d50插入式振捣器。

6.结语

对深基坑的支护有多种形式，无论基坑大小，施工前都要充分考虑场地周边实际情况、地质土层分布、地下水位、地下管线及障碍物位置等综合因素。选用合理的基坑支护方案，既要达到支护效果，还要满足施工进度要求，同时最大限度降低工程造价。