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
.
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
.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
杆计算方法.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
: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值得探讨的问题
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.
责任编辑:余咏梅