小型深基坑的钢管桩支护施工技术
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《小型超深基坑支护施工技术》单位:抚顺中通建设(集团)有限公司
姓名:刘晓龙
小型超深基坑支护施工技术
刘晓龙
【摘要】基坑开挖较深,基础持力层坚硬,土层复杂,施工场地狭小,深基坑施工时需采用护壁桩。采用大型机械成桩,施工场地受限,并且成本较高;采用人工挖孔桩施工进度较慢,影响施工进度。经研究与实践,采用小型钻孔机成孔,钢管混凝土桩做护壁,既能减少成本,又能有效的加快施工进度。
【关键词】小型深基坑小型钻机钢管桩基坑支护
1.工程概况
在抚顺海新河污水处理厂提标改造工程二标段施工中,东侧的粗格栅进水泵房基础深度超过5m,为深基坑基础。建筑物长19m,宽为 16m,属小型深基坑。建筑物的士 0.00标高相当于86.3m,自然地面标高为-
1.5m,基坑底板垫层标高为-10.8m。本工程场地位置原为垃圾堆放场,垃圾厚度为自然地面下 4m〜5m深。基坑南侧
2.5m为
进入现场唯一施工通道,北侧9m远为铁路,西侧4m远为新建建筑物,东侧可设为运输通道(图1)。
图1基坑支护平面图
根据勘察单位提供的地质报告,拟建场地由以下土层组成:①层为杂填土,主要为垃圾深度在 4m〜4.8m②层为粗砂层,深度为3.7 m〜5.3 m③层为圆砾层,深度在3.5m〜5.2m④层为玄武岩,深度在 5.1 m〜7.8 m。勘察期间揭露地下水稳定水位埋深 2.40-4.70米,稳定水位标高82.42-80.30米。
2.基坑支护方案选择
基坑支护有多种形式,对本工程主要以桩体支护为主,桩体有如下几类:①螺旋钻孔灌注桩②人工挖孔灌注桩③钢管桩④预制桩等。
因施工现场狭小,施工工期紧,组格栅进水泵房的施工进度将影响整个工程总体施工进度。
综合分析,采用大型机械成桩,施工场地受限,并且成本较高;采用人工挖孔桩施工进度较慢;采用钢管桩施工,能降低成本,加快施工进度,但是由于土层原因(垃圾层为4m厚),所以只能在4m
以下设一道锚杆,所以钢管桩的入岩深度有一定要求。
3.主要施工方案设计
3.1支护设计
本工程基坑支护设计采用? 300钢管桩桩锚支护,钢管桩长为 10m 〜12m,壁厚6mm,桩间距为300mm,钢管内用C20混凝土灌实。锚杆为一排,2道20a槽钢作围檩。桩间喷射混凝土,面层内置50 X 50钢丝网,桩顶设置400 mmX 300 mm截面通常锁口梁。
计算依据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99)。
(1)采用M法计算,抗隆起、抗倾覆、抗渗流验算结果
1.计算的抗隆起安全系数为 Kwz二[25.00 X 2
2.25+(21.00 X 4.50+0.00) X 11.85]/[20.18 X (9.10+4.50)+0.00]=6.11
达到规范规定安全系数2.00,合格。
2.抗倾覆验算
%
式中:儿匚一坑底以下被动土压力对最下一道支撑的力矩;
M QQ—坑外主动土压力对最下一道支撑的力矩°
计算的抗倾覆安全系数为:4.64
达到规范规定安全系数1.15,合格。
3.计算的抗渗流安全系数k=ic/i=1.00/0.07=13.64
计算的渗流稳定安全系数为:13.64
达到规范规定安全系数1.50,合格。
(2)采用m法计算内力及位移
最大桩(墙)顶部位移为:24.56 mm
最大桩(墙)位移为:24.56 mm
最大正弯矩为:32.70 kN-m
最大负弯矩为:-30.80 kN-m
最大正剪力为:34.20 kN
最大负剪力为:-35.30 kN
(3)采用经典法计算最大弯矩及最大剪力深度,设置锚杆
计算方法最大正弯矩kN.m位置(m)最大负弯矩kN.m位置(m)剪力(kN) 位置(m) 经典法85.03 -12.51 21.77 -5.82 98.11 -9.47
3.2钢管桩基坑支护结构
钢管支护结构有四部分组成,有? 300钢管桩、锚杆围檩、桩间喷射混凝土及桩顶梁。(图2)
图2钢管桩支护结构立面图
3.3降水设计
基坑属于均质含水层澘水完整井基坑,且基坑远离边界。
Q=17697.06m 3/d
通过计算得出,现场设8个降水井,选用80WQ40-15-4污水泵 9台(1台用于基坑内明排水)。
4.施工准备
4.1机械、人员准备
采用冲击钻钻机能钻透①②③层土层,但是入岩深度达不到要求,
采用高风压潜孔钻机,在垃圾层内无法使用,所以采用两种机械配合施工。
现场采用2种钻机共3台,2台为直径350mm冲击钻钻机,负责在①②③层土层的钻孔,1台直径为325mm小型履带式高风压潜孔钻机SL-500,负责在④层玄武岩的钻孔。每台钻机准备劳动力 4 人、机械维修工1人。钢管需切割、焊接2人,混凝土浇筑3人。
根据工程进度需求,3台钻孔机必须交叉施工,流水作业。
4.2技术准备
(1)组织施工管理人员熟悉基坑支护设计图纸、地质报告、钢管桩施工方案及降水方案,做好书面安全、技术交底。
(2)从业主和相关部门取得地上及地下有关管线的详细资料,安排拆除、搬迁或米取保护措施。
(3)制定各种桩机协调配合措施。
4.3现场准备
(1)清理平整场地,作业范围的建筑垃圾、石块、老基础予以清除。
(2)施工临时用水及临时用电布置完毕,保证作业面水电供应。
(3 )施工降水要设置沉淀池,经沉淀后排入市政污水管网。
4.4材料准备
钢管桩、砂、石、水泥锚杆等材料,所有材料进场必须复验,合格后报监理审批,经过监理批准的材料才能使用。
5.钢管桩施工
工艺原理:根据地质勘探资料计算确定钢管桩的深度,锚杆层数
及大小、深度,基坑开挖前打入钢管桩,随着基坑的开挖逐层打锚杆。
钢管桩施工工艺:场地平整-钢管桩桩位放线-机械打孔-下入钢管及浇筑混凝土-变形测量-土方开挖-加固一层锚杆-土方开挖-人工清理基层。
5.1测量放线