微型钢管桩在深基坑支护施工中的应用

微型钢管桩在深基坑支护施工中的应用

温定军1王能桢2

中交一航局二公司山东青岛266071

摘要：伴随我国建设工程的不断发展，为充分利用地下空间，深基坑工程大量出现。如何安全、经济、有效的完成基坑支护成为目前亟待解决的难题。受建筑场地有限及周边建筑物安全等因素影响，大量深基坑需采取垂直开挖支护方式，微型钢管桩以其施工工期短、施工方便、经济效益高等优势在深基坑支护中得到广泛应用。中交一航局二公司依托承建的青岛基隆路小学基坑工程对微型钢管桩复合土钉墙施工工艺进行研究，成功解决了深基坑垂直开挖支护施工难题，为后续同类工程积累了经验。

关键词：深基坑；微型钢管桩；预应力锚索；

引言

随着社会经济的发展，我国的城市化进程不断加快，城市人口的增加使得城市的土地资源紧张问题日益凸显。为了解决人地矛盾，满足城市居民的居住需求，城市建筑逐渐向着集约化、高层化的方向发展，对于建筑基础的承载能力也提出了更高的要求。因此，深基坑技术在建筑工程中得到了广泛的应用，而深基坑支护关系着深基坑工程的施工质量和施工安全，自然也受到了施工人员的关注。深基坑传统支护方法主要为土钉墙和护坡桩两大类。

本文以工程实例介绍一种综合的支护方法：微型钢管桩和预应力锚杆构成的复合土钉墙支护，其施工便利，造价较低，大大提高了边坡的安全稳定性。特别是对填土厚度大、放坡坡度小、周边有建筑物或地下管线等的边坡支护，优势明显。

1.工程概况

基隆路小学建设工程位于青岛市市南区基隆路北侧，高雄路东侧。地下建筑轮廓线周长约340米，基础底面标高暂定为23.85~24.30米，基坑支护为临时性支护，基坑周边现底面标高约40.1~32.40米，支护高度约8.10~15.83米。北侧地下室外墙线距4层教学楼最小距离为11.10米；东侧距离基隆一路最小距离为18.70米；东南侧为运动场，无建筑物；南侧为基隆路，最小距离为2.0米，基隆路管线较多，自围墙向南分别为通讯、污水、电力、给水、雨水管线，施工过程中需查明地下构筑物的位置，以免施工对其造成破坏。

本基坑工程安全等级为一级。自基坑开挖起至回填结束，临时支护构件正常使用期限不超过两年。

基坑东北侧及南侧2、4、6单元受临近建筑物、地下管线影响，不具备放坡开挖条件，需进行垂直开挖，鉴于该工程工期紧、任务重，如何解决垂直开挖段基坑支护难题成为该工程首要任务。

2方案比选和确定

基坑支护的方案有放坡、护坡桩、锚杆、喷锚等，各种方案有其优点和局限性，因此，选择合理的方案是保证基坑支护工程质量和施工安全的关键。该工程在深入掌握和研究已有工程地质、水文地质资料和周边环境条件的基础上，进行多种方案的分析，论证与优化，比选情况如下：

通过调查研究，以及上述两种工艺方案主要要素比较，从施工工期、机械投入、施工费用、结构安全性等各项指标综合分析，微型钢管桩复合土钉墙支护工艺施工较快，施工费用较低，对周边环境影响较小。

结合现场实际情况，基坑东北侧紧邻使用中的基隆路小学学生活动场地，基坑南侧紧邻基隆路，且临近基坑区域地下管线较多，不具备放坡支护条件，给本基坑边坡支护带来困难。如采用护坡桩支护，因成桩工期较长，成本较高，且桩径较大，成桩过程中将破坏原有管线，施工泥浆污染环境。因此设定基坑东北侧和南侧采用微型钢管桩预应力锚杆土钉墙的复合土钉墙支护。这种支护体系具有以下优势：①增加钢管桩能增强边坡的整体稳定性，有效控制边坡的沉降变形；②能够控制每步土方开挖期间的边坡稳定，防止局部边坡土体坍塌；③能够有效分散个别土钉失效而产生的集中应力，形成整体支护效应；④在钢管桩顶设置连系梁能有效控制坡顶的位移变形；⑤桩底具有一定嵌固深度，能适当加强坡底支撑，控制其基底位移变形；⑥通过桩顶锚拉、槽底支撑和中部预应力锚杆，分段对边坡进行控制，大大减小了边坡的整体位移变形。

3基坑支护方案设计

3.1计算方法

由于微型钢管桩属于土钉墙支护中的超前支护，且属于柔性支护体系，在设计计算中仍采用土钉墙的理论进行计算。在土钉施工经验的基础上大致确定土钉的长度，采用条分法进行土钉墙稳定性分析，据此对初设值进行修正。考虑周围建筑物基础附加荷载的影响，荷载取值为40KN/m2。

3.2支护设计参数

（以2单位为例）开挖深度=15.13m，土钉水平间距=1.500m。设计土钉、锚杆共计7排，锚杆上下交错布置，预应力锚杆端部设置钢筋混凝土腰梁，桩顶设置冠梁，强度等级C25，钢管直径146mm，壁厚5mm，钻孔直径180mm，入基底1000mm，桩中心间距1000mm。

4工艺实施效果

4.1实施效果

该工程采用微型钢管桩预应力锚杆土钉墙的复合土钉墙支护体系，有效的解决了基隆路小学基坑工程现场场地受限，无法进行放坡开挖的难题，确保周边建筑物及地下管线的安全，避免施工泥浆对环境的污染。同时经过近半年的边坡和沉降监测，沉降、位移量均未超报警值，边坡安全稳定。与护坡桩方案相比，可节约造价约25%左右。钢管桩注浆完成后可较快的组织下步施工，解决了该项目工期紧张的难题。因此复合土钉墙边坡支护体系无论在技术还是经济上都占有明显的优势，在深基坑支护应用方面会有很大的发展空间。

5.2施工中注意的问题

⑴钢管桩施工前需探明场区地下管线、埋设物分布情况，避免成孔施工对管线造成破坏；

⑵严把工程测量定位关，要求钢管桩施工轴线定位准确，严格控制钢管桩位及间距，保证建筑物地下部分施工空间；

⑶钢管桩施工要求注浆饱满，多次加压补浆，保证钢管桩与周围岩体粘结；

⑷委托有资质第三方监测单位对基坑变形进行监测，密切关注基坑边坡沉降、位移量，一旦发现变形量变化异常或超报警值及时采取措施。

5效益评估

微型钢管桩复合土钉墙支护工艺，施工便利，工期短，施工效率高，施工成本较低，节约施工成本约25%，且对周边环境污染较小。适用于垂直开挖体系，不需进行放坡，占地较少。该支护体系对控制边坡位移变形、增强整体稳定性、保证边坡开挖过程中不发生局部坍塌等具有很好的作用，大大提高了边坡的安全稳定性。特别是对填土厚度大、放坡坡度小、周边有建筑物或地下管线等的边坡支护，具有常规土钉墙的护坡桩无法相比的优势。

6创新点

微型钢管桩复合土钉墙支护体系作为一种经济可靠快速简便的基坑支护技术，它具有施工工艺简单，不需大型机械设备、无噪音、污染少、施工进度快等诸多优点。在基坑开挖施工过程中，如普通土钉墙支护无法满足边坡稳定性要求时，采用该支护体系较护坡桩优势明显。

微型钢管桩复合土钉墙的成功实施，可降低基坑支护费用，在施工投入方面也优于护坡桩方案，安全、进度、质量及经济方面也能有所保障。通过该工程的实施，为公司后续承接类似工程积累经验。

7结语

微型钢管桩复合土钉墙的成功实施，体现出该工艺较强的实用性。此工艺在施工场地受限垂直开挖深基坑支护中将有广阔的应用前景。

参考文献：

［1］《建筑基坑支护技术规范》JGJ120-2012；

［2］《基坑土钉支护技术规程》CECS96-97；