支护钢管桩工程施工方案

一、工程概况

该工程位于新野县文化广场西侧，北距书院西路约100米左右，拟建建筑物共4栋， 1#楼高25层，2#楼高19层，均有一层地下室，其中1#楼基坑开挖深度7.8米，2#楼基坑开挖深度6.8米。

拟建场地交通便利，工程环境条件较好。为了施工安全，按照《建设工程安全生产管理条例》规定，按照《建设工程安全生产管理条例》之规定，特制定本方案进行基坑支护。

附：钢管护坡桩平面位置图

二、工程地质与水文地质条件

2.1工程地质条件

根据岩土工程勘察报告，地质情况如下：

①杂填土（Q ml）：灰褐色-褐黄色，松散，稍湿，上部含少量混凝土块、砖瓦碎片杂质，下部主要成份以粉土为主，含少量植物根系数。该层土在场地内均有分布，与下伏土层呈突变接触；层底埋深

0.6-0.9m，层厚0.6-0.9m，平均层厚0.7m。

②粉土（Q4al+pl）：黄褐色，稍湿，稍密状，干强度差，韧性低，轻微摇震反应，光泽反应较差，土体中含少量暗红色铁锰质结核及黑色染斑。该层土在场地内均有分布，与下伏土层呈突变接触，层底埋深3.7~4.0m，层厚2.8-3.1m，平均层厚3.0m。

③细砂（Q4al+pl）：黄色，稍湿-饱水，稍密，上部含少量泥质成份，砂粒成份以石英、长石为主，砂中含少量云母及其它暗色矿物质，局部地段夹约10-20cm左右的粉土薄夹层，呈透镜体状。该层土在场地内均有分布，与下部伏土层呈渐变接触，层底埋深 6.5-7.1m，层厚

3.2-

4.1m，平均层厚3.7m。

④中砂（Q4al+pl）：黄色，饱水，稍密状，成份以石英岩、石英砂岩为主，砂粒成份以石英、长石为主，砂中含少量云母及其它暗色矿物质，该层土在场地内均有分布，与下伏土层呈渐变接触，层底埋深

17.1-17.8m，层厚10.1-10.5m，平均层厚10.4m。

⑤粗砂（Q3al+pl）：黄褐色，饱水，中密，砂粒成份以石英、长石为主，偶见砾石，分选均匀。该层在本场地内均有分布，与下伏地层呈渐变接触。层底埋深19.4-19.8m，层厚1.9-2.3m，平均层厚2.2m。

⑥含砾粗砂（Q2al+pl）：黄褐色，饱水，中密-密实，砾石含量约10%左右，成份以石英岩、石英砂岩为主，粒径约在0.2-0.4cm左右，磨圆度一般；砂粒成份以石英、长石为主，分选性一般，级配不良。该层土在场地内均有分布，与下部土层呈渐变接触，层底埋深

30.1-30.7m，层厚10.5-11.0m，平均层厚10.8m。

⑦泥质含砾粗砂（Q2al+pl）：灰黄色，饱水，密实，泥含量约

25.3%-28.9%左右，成份以石英岩、石英砂岩为主，呈半胶结状。该层土在场地内均有分布，与下部土层呈渐变接触，层底埋深

39.4-39.8m，卵石层厚8.9-9.8m，平均层厚9.8m。

⑧含卵砾砂（Q1al+pl）：黄褐色，饱水，密实，卵石含量18.8-21.3%左右，卵石成份以石英岩、石英砂岩为主，直径约在2-10cm左右，磨圆度较差。该层层底未揭穿，最大揭露厚度10.5m。

2.2水文地质条件

本次勘察期间实测场地内地下水静止水位埋深5.1m左右，地下水年变幅1.0-2.0米，地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

2.3地层概化及各土层设计参数选取

为便于分析和计算，整个场地各层土的厚度及物理力学指标均按勘察报告中提供的平均值取用。

根据业主提供的勘察报告，参照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120/99参考数据，该场地基坑支护设计参数按下表选取。

基坑支护设计参数取值表

三、周边环境状况

该基坑周边环境具体情况如下：

①号楼西侧：基坑西侧距围墙约5.7米左右。

②号楼西侧：基坑西侧距围墙约9米左右。

因此，根据基坑开挖深度，场地工程地质与水文地质条件及周边环境状况，按照《建筑基坑支护技术规程》JGJ120/99标准，判定本基坑的安全等级为二级。

四、深基坑支护类型选择

深基坑支护不仅要求确保边坡的稳定，而且要满足变形控制要求，以确保基坑周围的建筑物等的安全。如今支护结构日臻完善，出现了许多新的支护结构形式与稳定边坡的方法。

根据本工程实际情况，采用锚杆支护的同时，东坡距6层楼建筑物较近，可采用钢管桩、喷锚的支护形式，东坡钢管桩挡土的支护结构布置如下：（1）钢管桩直径108mm，桩距0.5；（2）钢管桩采用2排，间距为0-0.4m梅花形布置；（3）钢管打入以后采用高压注浆。使沙层和钢管胶结，增加边坡稳定性，钢管内部沙浆密实，增加钢管桩的钢性。

五、深基坑支护土压力

深基坑支护是近些年来才发展起来的工程运用学科，新的完善的支护结构上的土压力理论还没有正式提出，要精确地加以确定是不可能的。而且由于土的土质比较复杂，土压

力的计算还与支护结构的刚度和施工方法等有关，要精确地确定也是比较困难的。目前，土压力的计算，仍然是简化后按库仑公式或朗肯公式进行。常用的公式为：

主动土压力：

Eα=1/2γH2tg2（45°-Φ/2）-2CHtg（45°-Φ/2）+2C2/γ

式中：Eα——主动土压力（KN），γ——土的容重，采用加权平均值。H——挡土桩长（m）。Φ——土的内摩擦角（°）。C——土的内聚力（KN）。

被动土压力：EP=1/2γt2KPCt

式中：EP——被动土压力（KN），t——挡土桩的入土深度（m），KP——被动土压力系数，一般取K2=tg2（45°-Φ/2）。

由于传统理论存在些不足，在工程运用时就必须作经验修正，以便在一定程度上能够满足工程上的使用要求，这也就是从以下几个方面具体考虑：

1、土压力参数：尤其抗剪强度C/Φ的取值问题。抗剪强度指标的测定方法有总应力法和有效应办法，前者采用总应力C、Φ值和天然重度γ（或饱和容量）计算土压力，并

认为水压力包括在内，后者采用有效应力C、Φ及浮容量γ

计算土压力，另解水压力，即是水土分算。总应办法应用方便，适用于不透水或弱透水的粘土层。有效应力法应用于砂层。

2、朗肯理论假定墙背与填土之间无摩擦力。这种假设造成计算主动土压力偏大，而被动土压力偏小。主动土压力偏大则是偏安全的，而被动土压力偏小则是偏危险的。针对这一情况，在计算被动土压力时，采用修正后的被动土压力系数KP，因为库仑理论计算被动土压力偏大。因此采用库仑理论中的被动土压力系数擦角δ，克服了朗肯理论在此方面的假定。可以求得修正后的KP是：KP=〔CosΨDCosδ[KF）]-Sin（Ψo+δ）SinΨo〕2

式中是按等值内摩擦角计算，对粘性土取ΦD=Φ是根据经验取值，δ一般为1/3Φ-2/3Φ。

3、用等值内摩擦角计算主动土压力。在实践中，对于抗深在10m内的支护计算，把有粘聚力的主动土压力Eα，计算式为：E=1/2CHtg2（45°-Φ/2）+2C2/γ。

用等值内摩擦角时，按无粘性土三角形土压力并入Φo，E=1/2γH2tg（45°-Φ/ 2），而E=E由此可得：tg（45°

-[SX（]Φo2= rH2tg2（45°-Ψ/2）-4CHtg（45°-Ψ/2）+4C2/r2rH2

4、深基坑开挖的空间效应。基坑的滑动面受到相邻边的制约影响，在中线的土压力最大，而造近两边的压力则小，利用这种空间效应，可以在两边折减桩数或减少配筋量。

六、钢管桩的设计

该工程支护结构主要采用钢管桩的设计方案，桩的直径为108mm，桩间距为0.5m.考虑基坑附近建筑物的影响，支护设计时，参照部分支护结构设计的相关情形取地面均布载荷q=10KN/m：

1、桩上侧土压力：①桩后侧主动土压力，因为桩后土为三层（素填土、粉质粘土、粉质粘土）所以计算时采用加权平均值的C、Φ、γ，Φ=21.32，得：Eα

=4.7H2-2.76H+108.49；②桩前侧被动土压力：因为桩前侧土为两层（粘土层、粉质粘土层），所以计算时应采用加权平均值的C′、Φ′、γ′，得：EP＝33.89676t2+104.5t；

③均布载荷对桩的侧压力：由公式Eq＝qKaH，得：

Eq=18.672H.

2、桩插入深度确定：计算前须作如下假设：（1）锚固

点A无移动；（2）钢管桩埋在地下无移动；（3）自由端因较浅不作固定端，按地下简支计算。

3、建立方程：对铰点（锚固点）A求矩，则必须满足：ΣMA=0

所以有：1KEP（23t+h-a）=Eq〔23 （h+t）-a〕+Ep（h+t2-α）q

式中：K为安全系数，取2，得：

8.31t3+82.97t2-138.75t=114.12

4、插入深度及柱长计算：根据实际情况t取最小正解；

t=2.99m.

6、根据《建筑结构设计手册》及综合地质资料，取安全系数为1.2，所以桩的总长度为：L=h+1 .5t=6+1.2♀

2.99=16.99（m）

7、锚拉力的计算：由于桩长已求出，对整个桩而言，由于力平衡原理可以求出A点的锚拉力，ΣFA=0，即：Eα

+Eq=Ep+TA，取t=2.99解得：TA=194.35（KN）

七、结论

因此支护钢管桩桩长为17米。钢管护坡桩的布置见附图。

八、场地条件及场地布置

1、施工用电、用水、临时设施

2、本工程砂浆现场搅拌，设二台注浆机，三台SH30钻机。

九、施工组织机构及管理

为实现优质高效、安全低耗完成施工任务，设立项目经理负责制的项目经理部，对本工程进行项目法施工管理。

人员组织及劳动力配置情况见下表：

十、施工主要机械设备

施工主要机械设备见下表：

十一、施工进度计划

预计每天完成13根桩，15天完成全部工作量。

十二、施工技术

1、施工方法

根据设计的技术参数，场地的工程地质条件，结合以往我公司施工的类似工程经验，本工程的工程桩施工拟采用SH30原土自然造浆护壁成孔。300公斤大锤强夯措施，保证成桩质量。

2、施工工艺

施工工艺：测量定位——钻机就位——钻进成孔——打入钢管——注浆——桩头钢筋串联焊接

十三、施工质量保证措施

1、现场准备好各种类型的孔内事故处理工具，备足施工原材料和器具、设备配件。

2、现场水、电须接到位，并确保水、电畅通无阻。

3、成孔施工质量措施

A、做好桩位超前测定，并使用钢钎对桩位附近地基土进行地下障碍物探测，确保施工顺利进行。

B、钻机安装必须做到对中、水平、稳固，天车中心、转盘中心与桩位中心必须保持“三点一线”，钻进时经常检查钻机安装水平变化情况。

C、选用经试成孔后确认的能保证设计桩径的钻头且平直度好的钻具成孔。

D、在进尺较快孔段和软硬换层孔段要控制钻压，防止孔斜的发生。

E、钻孔钢管桩施工，邻桩成孔距离小于4d时，必须隔桩施工。

根据以上成孔措施，做好孔径、孔斜检测，对每机队施工的第一个钻孔进行孔径、孔斜检测，以检查各机队班组对成孔工艺技术掌握程度。

十四、保证原材料质量措施

1、钢管供应至现场，每批进场钢材都要有“质保书”。

2、电焊条机械性能必须满足国家标准，采购时必须索要质保书。