深基坑支护中钢管内支撑与钻孔灌注桩的综合应用_王国涛.pdf

80 STONE 2 0 2 3 No.2工程管理深基坑支护中钢管内支撑与钻孔灌注桩的综合应用王国涛（山西建筑工程集团有限公司，山西 太原 0 3 0 0 0 6）1 工程概况某深基坑工程，周边分布建筑物，由于环境的限制，无法放坡。基坑开挖宽度约57m，开挖深度约10.6m，安全等级为二级，采用明挖顺作法基坑钢管内支撑施工，并配套8 00 1200钻孔灌注桩，协同作用，维持基坑的稳定性。2 深基坑支护方案的提出与确定从施工现场的地质条件和水文条件出发，做可行性验证，确定适宜的深基坑支护方案。现场勘查结果显示，基坑东、南、西面周边均分布管线或建筑物，西面的老旧建筑采用的是木桩基础，建设年代久远，稳定性欠佳；基坑开挖深度范围内有深度9.421.1m的软土层，软基的承载性能不足，直接开挖深基坑时易发生失稳坍塌事故。深基坑支护结构的设计具有全面性，除了抗倾覆、抗滑动等基础能力外，基底隆起的控制、水平滑移的控制均属于不可忽视的内容。基于前述分析，提出两套深基坑支护方案：方案一，桩锚支护结构：钻孔灌注桩+预应力锚杆；方案二：桩撑支护结构：钻孔灌注桩+内支撑支护。针对两套深基坑支护方案进行可行性验证，在本工程中，内支撑宜设置为狭长的矩形，综合考虑支护安全、施工有效、便捷高效多方面的要求，认为方案二更具可行性，局部稳定性明显不足时辅以锚杆支护措施。3 钢管内支撑与钻孔灌注桩的综合应用3.1 基坑开挖（1）围护结构、地基加固、现场降水均完成且通过质量检验后，安排基坑开挖；（2）根据“时空效应”开挖基坑，以总工程量为准，分段、分区、分层有序开挖。基坑周边顶面超载20k Pa，随挖随撑；（3）严格控制开挖进尺，避免超挖、欠挖。每层开挖深度不超过2m，每步开挖暴露的围护墙体的宽度以36m 为宜；（4）纵坡坡度的控制根据开挖所在部位土体的物理力学特性而定，为维持纵坡的稳定性，在确定纵向分段的基础上划分为多个小段、多个分层，依次开挖。纵坡总体坡度13，坡顶易失稳，禁止在此处堆土；（5）纵向放坡开挖时，在坡顶外修筑挡土堤或截水沟，以免坡面由于水的冲刷而失稳；（6）根据施工现场的水文条件，在基坑开挖时修筑排水沟和集水井，促进水的外排；（7）挖土、钢支撑的安装及施加预应力的时间需得到控制，分一级、二级基坑段两部分进行考虑，分别不超过8 h、16h；（8）基坑开挖总体遵循“分层开挖、先撑后挖”的原则。3.2 钻孔灌注桩施工技术3.2.1 施工流程如图1所示，按照“号桩号桩号桩”的顺序依次施工，有条不紊地推进基坑开挖进程，保证每根钻孔灌注桩的质量。钻孔桩图 1 钻孔灌注桩施工流程示意图作者简介：王国涛（19 78），男，山西临猗人。主要从事建筑工程项目管理工作DOI:10.14030/ki.scaa.2023.0071石材2 0 2 3 年2 期 81 石 材S H I C A I工程管理3.2.2 施工方法（1）桩位的布置。根据施工方案，确定施工场地，清理不利于施工的杂物；根据设计坐标和基线控制网，用全站仪测放桩位，用钢尺复核桩位间几何关系；确认无误后，测放桩基十字线方向的护桩，将护筒埋设到位，做到护筒位置准确、稳定可靠。桩位布置示意图，见图2。图 2 桩位布置示意图（2）泥浆的制备。机械拌制或人工拌制，用膨润土制备泥浆，用静态泥浆法施工。向泥浆中掺入纤维素和火碱，以提高泥浆的粘度和胶体率。掺量方面，纤维素用量取膨润土的0.05%1%，火碱用量取孔中泥浆的0.1%0.4%，具体视现场地质条件和泥浆性能做灵活的优化。造浆后检验泥浆的性能，钻孔期间加强对含砂率、泥浆比重等关键指标的检测与控制，采集数据并完整记录。泥浆拌制后暂时储存24h,随后投入使用。（3）护筒的埋设及钻机就位。1护筒由5m m 的钢板加工而成，内径略大于桩径20c m，长约2m；以振动锤振动下沉的方式将钢护筒埋设到位，施工效果较差时，用钻埋法下沉；钢护筒布设后，检验位置和稳定性，若无误则在护筒周边填入粘土、分层夯实。以地面或平台面为基准，护筒顶略高出0.30.5m；复核桩位，调整桅杆的高度和垂直度；旋挖钻机就位，做到位置稳定、姿态合理、运行稳定可靠。（4）钻孔。钻进初期以慢速进行，钻头完全进入地层且无异样后，加快钻进速度，进入正常钻进状态。钻进速度根据现场地质条件而定，遇软土层或砂土层时适当放慢速度；每钻进23m 后，检测孔的直径和竖直度，根据实测结果纠偏，从源头上避免钻孔质量问题。检查工具采用外径与设计桩径一致、高度为4m 的圆钢筋笼，吊放入孔后判断其中心与钻孔中心的位置关系，合理状态是两个中心重合同时钢筋笼下放时无挂阻；钻进期间适时捞取渣样，经实验室检验后确定地质特性，与前期确定的地质勘察结果做对比分析，根据最新的地质条件进行灵活优化；钻孔时加强对钻进深度的检测与控制，要求达到设计深度。（5）终孔检查。钻孔后进入终孔检查环节，考虑孔位、孔径、孔深、孔形，确保无误。终孔检查采取先自检，再与监理工程师共同检验的方法。终孔后，用吊车吊放检孔器进行检查，若检查装置可顺畅下放，则表明孔径达标，否则用钻机扫孔，直至检查结果无误为止。（6）清孔。向孔底放置钻头进行扫孔，清理堆积在孔底的沉渣，直至厚度在100m m 以内为止；向监理工程师报检，进一步保障施工质量；孔底沉渣厚度较大时，禁止以增加孔深度的方法进行处理。以清孔后的孔深为参考，合理安排混凝土的灌注作业；清孔后，检查孔底500m m 以内的泥浆，粘度不超过28 s，泥浆比重小于1.25，含砂率不超过8%。3.3 钢管支撑系统的设置3.3.1 支撑体系的组成基坑竖向设3道钢支撑，以609（t=16）的钢支撑为主，第1道的水平间距为8 m，第2道、3道的水平间距均为4m，颇为特殊的是第1道的钢便桥部位采用砼支撑。钢围檩以2根I45b 组合型钢为材料建设而成，用C30细石混凝土填充钢围檩与桩间的空隙，维持结构的完整和稳定。3.3.2 安装要求根据“随挖随撑”的原则施工，尽可能缩短基坑开挖后在无支撑状态下的暴露时间。按工程要求对钢支撑施加预应力，加强检查，判断是否存在异常的预应力损失问题。钢支撑的活络头错开布置，禁止同一 82 STONE 2 0 2 3 No.2工程管理断面存在多个接头。3.3.3 钢支撑的制作于场外制作钢支撑，在此期间由专员完成钢支撑的测量放样，以便施工的高效进行。钢支撑结构包含多个不同长度的钢管、固定端及活动端，彼此间用法兰盘连接至一体，搭配适量短节钢管，根据斜撑长度和基坑断面宽度的变化灵活使用，得到特定长度的钢支撑。钢管在工厂分节加工成型，确认各节段的质量均无误后，于现场拼接至一体。3.3.4 钢支撑的安装钢支撑安装流程，见图3。（图 3 钢支撑安装工艺流程图（1）直撑的安装。于地面预拼接标准管节，检测直撑的轴线和平整度，根据与设计要求的差值纠偏。为支撑编号，有序取用。在钢围檩上测放直撑的中心位置，作为安装时的参照基准。支撑跨度较大时，配置横梁，根据支撑两头的长度拼装支撑，经检查确认支撑无误后，用龙门吊一次吊装到位。支撑被吊装至指定位置后，拉出活络端以便顶住钢围檩，在专员的指挥下联合操作2台100t 千斤顶，将其骑放至活络端头，完成油管管路的连接作业，检查施工状况，若无误则施加预应力。于活络头端中楔紧楔块，采取点焊措施以提升结构的稳定性，松开千斤顶和钢丝绳，最终将直撑精准安装到位。（2）斜撑的安装。斜撑布设位置规划在端头井拐角部位的钢支撑处，与冠梁及钢围檩斜交。冠梁施工时，于首层斜撑端部设截面为边长990m m 的等腰直角三角形钢筋砼牛腿，高度与冠梁保持一致。二、三层斜撑制作由钢板加工成型，布设时要求其与钢围檩呈45夹角，判断位置关系，做焊接处理，再按照与直撑安装相同的方法将斜撑安装到位。3.3.5 钢围檩的架设由2根I45b 组合型钢构成钢围檩，两侧加焊加劲肋板，提升结构的稳定性。焊接采取满焊的方法，由具有资质的焊工负责此项工作，焊缝高度至少达到6m m，焊后安排检查。钢围檩与桩间存在不同程度的空隙，向此部分填充C30细石混凝土至密实的状态。3.3.6 预应力的施加提前标定油泵和千斤顶，使用过程中定期校验，保证预应力施加精度。分阶段依次施加预应力，首先施加至设计值的50%，检查螺帽、螺栓、焊接部位各处是否有开裂或其它异常状况，若无异样则继续施加至8 0%，最后施加至设计值。预应力施加期间各项数据需完整的记录，作为评价预应力施工效果的依据。3.3.7 钢支撑的拆除（1）拆除流程。底板及侧墙混凝土浇筑至第三道钢支撑下，实测强度完全达到设计值时可将第三道支撑拆除；安排侧墙和中板的施工，此部分的混凝土实测强度达标后，拆除第二道支撑；将剩余侧墙和顶板施作成型，混凝土强度达标后将第一道支撑拆除。全程循序渐进，保证支撑拆除的顺畅性和混凝土结构的完整性。（2）拆除方法。分段、分层拆除，配套龙门吊，吊装钢支撑装置。按20%分级逐步卸载，期间加强对结构变形状态和内力的监测，若有异常随即回顶，以免结构受损。钢楔被取出后，借助龙门吊将支撑吊出，存放至指定位置。拆除期间由专员在现场指挥，避免磕碰、构件坠落等事故。参 考 文 献1 林煜焜,孔祥雷.可周转钢管斜撑在深基坑工程中的应用J.建筑技术,2 0 2 1,52（12）:1415-1417.2 郭雪源,张明聚,武立伟,韩流涛.装配式钢管混凝土内支撑 在盾构竖井深基坑工程中的应用J.兰州理工大学学报,2 0 2 0,46（0 6）:13 1-13 6.3 佘远健.预应力管桩加内支撑技术在深基坑支护中的应用 J.工程建设与设计,2 0 2 0,（0 8）:2 7-2 8.