钢管桩深基坑支护施工技术

钢管桩深基坑支护施工技术 2009.NO.11第8地基基础39 doi.10.3969/j.issn.1671—9107.2009.11.039 钢管桩深基坑支护施工技术 ConstructionTechnologyofDeepFoundationPitSupportedbySteelPipePile 张小东 (重庆第九建设有限公司重庆400080) 摘要:以莱工程为例.介绍钢管桩高边坡防护及垂直开挖施工工艺. 关键词:钢管桩;边坡;保护 中图分类号:TU473.1文献标识码:A文章编号:1671-9107(2009)11—0039—04 Abstract:Throughallengineeringcase,thispaperintroducedtheconstructiontechnologyofhighslopep rotectionbysteelpipepileandverticalexca- vation. Keywords:steelpipepile;slope;protection 1工程情况 重庆市电子校一松牌路立交工程下穿道与龙华大道垂直 相交.下穿道在原有道路中线下沉,从下部穿越现有龙华大 道,该下沉段采用全断面明开挖施工.本工程具有以下特殊 性. 深开挖:最深为9.5m: 无工作面:须垂直开挖: 回填土层厚:5m: 坡体变形要求高:天然气主管DN426位于挡墙边3m.埋深 2.1m. 2选择 由于开挖后坡顶道路车流量较大.其振动荷载对坡体的 破坏特别严重.据资料和实际探挖表明:该开 挖区域岩层分别为路面结构,回填?,强风化 岩层,中风化岩层等,上覆土层0.8,5m,下部 为完整砂岩. 若采用桩板挡墙进行有效防护.其费用 较高. 经各种方案比选.决定采用钢管桩进行 边坡加固防护,确保天然气管道及深开挖施 工的安全. 3钢管桩 收稿日期2009.9.25 作者简介:张小东(1974-),男,工程师,主要从 事建筑工程技术工作. 由于深基坑支护受力情况复杂,计算时难以符合实际情 况,故采用测试数据与电脑分析相结合,使计算结果较趋近于 实际. 3.1设计参数和标准 设计标准:地震烈度6度.基本地震加速度0.05g,地震分组 为一组. 荷载:主动岩土压力,车行荷载=11.25kN/m2. 力学参数见表1,表2. 表1地基容许承载力建议值(KPa) 表2岩土边坡支护设计参数一览表 注:带?号参数为经验值. 重庆建筑 ChongqingArchitecture 钢管桩:弹性模量E206×1O3N/mm2,抗拉,抗压强度设计 值215N/mm2. M30砂浆:弹性模量E2.2X10’~/mm2 3.2支护方案及计算思路 支护方案:由于土层无法用锚杆进行固结.故只考虑压力 灌浆固结,桩顶锁定,桩自锚稳定的施工工艺.对坡体进行稳 定和加固. 计算思路:通过设计以及施工措施.使浆液扩散半径达到 O.5m;浆液将桩及周围土体基本固结为一整体,以抗击坡体变 , 20o 500 } I i ) l I } I J 圈1 形或滑移:取纵向lm进行计 算.计算范围内钢管桩视为 两根垂直锚杆.计算模型如 图l. 以最危险情况计算.计 算如图2. 3-3注浆设计 根据<岩土工程治理手 )(2005版),进行注浆设 计,确保浆液扩散半径不小 于0.5m. 因填筑土中石块含量 不足50%,按中砂进行计算. ; 砂层中计算公式及结 果见表3. 臻 中风化泥 图2地质情况估算图 表3砂层中浆液扩散半径计算表 项目名称取值 渗透系数k(cmXs-11 灌浆压力h(1OOPa) 灌浆管半径r(cD1】 灌浆延续时间s】 灌浆相对粘度8 砂土孔隙率n 浆液扩散半径R(cm) 因此,若灌浆压力在0.8MPa以上,则浆液扩散半径能达到 50cmo 3.4钢管桩计算 3.4.1受力分析 当抗倾覆稳定系数为 1.6时.每根钢管所受轴力受 力分析如图3. 由 ?Y=o ?Mo=0 计算得:X0.8kN ,, 3.4.2钢管桩抗拉,压验 算 将钢管桩视为锚杆,以 <建筑边坡工程技术规范> (GB50330.2002)中临时锚 杆计算.进行钢管桩抗 拉压承载力验算,不计钢管 NXaXb 图3 Ea 中砂浆抗拉,压承载力.计算结果见表4. 由此知:钢管桩满足要求. 3.5变形计算 3.5.1计算方法 计算钢管桩固结体在岩土侧压力及车行荷载作用下产生 的变形,如与燃气管道平行处变形小于10mm,则管道得到有 效保护,处于安全状态. 将钢管桩固结体视为一固端悬臂梁,由于实际上土体固 咖舢咖哪咖蚴吣8 钢管桩深基坑支护gi-r技术地基基础41 2009.NO.11第8卷总第 表4锚杆计算表 数据名称 取值 钢管桩A钢管桩B 结达不到理想效果,故钢管和灌浆固结体按降级使用,选用理 正结构工具箱软件进行计算. 3.5.2计算过程及结果 计算如图4. 计算条件: 弯矩包络图(调幅后)(单位:kN?m 剪力包络圈(单位:kN1 图4 (1)荷载条件: 均布恒载:0.00kN/m活载准永久值系数:0.5O 均布活载:O.00kN/m支座弯矩调幅系数:100.O% 梁容重:25.00kN/m3计算时考虑梁自重:不考虑 恒载分项系数:1.00活载分项系数:1.40 {2)配筋条件: 抗震等级:非抗震纵筋级别:HPB235 砂浆等级:C15箍筋级别:HPB235 配筋调整系数:1.0上部保护层厚度:500ram 面积归并率:30.0%下部保护层厚度:500ram 最大裂缝限值:0.400mm 挠度控制系数C:20o 截面配筋方式:双筋 结果如图5. 由计算结果可知.钢管桩 固结体顶部最大变形远小于 10mm,故管道安全. 4施工工艺和方法 4.1钢管桩的设置 钢管桩沿挡墙结构边线外 0.5m双排平行呈梅花柱设置, L 裂毽笪里i苎堡m) 图5 钢管桩深基坑支护施工技术重庆建筑 ChongqingArchitecture 间距为lmXlm,下部锚入挡墙基底下3m,钢管为140,壁厚 10mm,钢管桩深度为9~12m,采用砂浆灌注.见图6. 图6 4.2施工方法 工艺流程:钻孔一安放钢管一灌浆一桩顶钢筋连接 4.2.1钻孔 开孔直径15O,170rnm,终孔直径150mm.机械钻孔,钻至 设计标高时,干烧或投卡料将孔底的岩芯取净,使孔底沉渣达 到规范要求. 4.2.2钢管及灌浆管的制作 中140mmX10mm的无缝钢管,管身钻20mmd,~L,梅花 形布置,间距100mm,以便砂浆渗入钢管周围土体.钢管采用 丝口连接. 灌浆管为直径2cm的PVC管,端部为小钢管,长度以插至 孔底后上部露出地面500mm为宜. 4.2.3砂浆灌注 砂浆坍落度为16,18cm. 当砂浆泵出现压力升高且不稳定,油温升高,输送管明显 振动等现象而灌浆困难时,应立即查明原因,采取措施排除后 再施工. 砂浆拌合均匀,和易性好,搅拌时间不得d~T3min. 4.2.4钢管桩加固 用中22钢筋将钢管桩顶部焊接连成一体,加强钢管桩整 体强度. 5技术措施 5.1钻机成孔 钢管桩是一种小型钻孔灌注桩,直径为75,25OlTlIIl.它用 钻孔机钻孔,同时用压力清水冲击和稀释孔底泥浆.同时用泥 浆泵将泥浆抽至沉淀池内,直至达到设计深度. 5.2压力灌浆 成孔达设计深度后,将钻杆缓慢提出地面,向孔内放置接 长钢管.另插入一根直通孔底的压力注浆塑料管或钢管.在安 放钢管及灌浆管前先向孔内投填少量碎石:钢管及灌浆管安 放完成后,再向孔内投填500mm高碎石,埋住喷浆管底端花管 部分,防止在砂浆灌注完成后堵塞灌浆管.最后再自孔底向上 通过塑料管进行多次高压补浆,至浆液溢出孔口. 5-3桩体锁定和加强 钢管桩前后排桩距lm,以钢筋或钢管相连,减小支挡桩的 弯矩和变形.且能对应力进行分散和传递,既方便施工又节约 投资,适用于深10m左右的基坑. 钢管灌注桩与拉杆或土层锚杆结合支挡体系.在桩顶部 加锚拉杆,或在下部加l,3层土层锚杆,以减少弯矩,可用于 10m以上深基坑支护. 6值得探讨的问 对粘性土或回填土层.压力灌浆无法达到理想的土体整 体固结效果,灌浆扩散半径难以保证.因此对应力集中的薄弱 部位应采取加强措施. 钻孔循环水和灌浆液体易使钢管桩周围土体含水饱和, 在土体固结后进行开挖才能达到理想效果. 7结束语 钢管桩作为边坡防护的一种特殊工艺,在道路,桥梁,码 头和房屋建筑的垂直深开挖边坡稳定施工中有着广泛的应 用.该工艺与传统工艺相比,具有四大优点:减少土石方开挖; 机械化作业程度高;先防护,后施工,符合安全文明施工要求; 应用范围广.特别适用于深开挖,开挖坡度小,坡体变形要求 高等情况. 钢管桩作为深基坑支护的一种特殊工艺,具有良好的技 术和经济效果.为安全文明施工提供了可靠的保障,有极大的 适用和推广价值. 编辑:余咏梅