内抛式注浆钢管支撑技术

赵磊陈文博（江苏扬建集团有限公司上海分公司）内抛式注浆钢管支撑技术[摘要]：随着现代建筑物层数的不断增加，相对应的配套停车设施及地下使用空间需求量也增加，因此向地下发展寻求空间成了必然之势，使得深基坑支护技术得到了大力发展，涌现出多种深基坑支护技术。内抛式注浆钢管支撑技术是一种新型基坑支护技术，具有施工速度快，节约成本和工期的特点。[关键词]：深基坑支护技术、内抛式注浆钢管支撑、节约成本和工期1.工程概况上海仓加实业有限公司改扩建厂房工程位于上海市青浦区华徐公路568号，该项目为原有厂房拆除扩建项目，总建筑面积约40249m2，其中地下建筑面积约5473m2，包括1号楼、2号楼两栋高层厂房，地上12层，地下1层，局部地下二层，最深开挖深度近11m。2.工程特点本工程是上海仓加产业园一期改造工程，工程东侧大门正对上海五十六机动车检测站，每天进出检测的大型车辆络绎不绝；北侧一面围墙之隔是另一家厂区；西侧和南侧是仓加产业园其他租户开设的工厂，同时北侧和东侧埋设有将来正式的消防环网。因此本工程四周环境较为复杂，对基坑围护安全性提出了很大的要求，因而基坑围护形式的选择尤为重要。3.方案选择本工程基坑周长306m，基坑开挖面积5675m2，基坑南北向最大长度63.2m，东西向最大长度89.8m，基坑平均开挖深度为5.5m，最深开挖9.65m，基坑开挖深度范围内涉及的土层有①层杂填土、②层灰黄~蓝灰色粉质粘土及③层灰色淤泥质粉质粘土，基坑开挖深度影响范围内地基土层主要为⑤1-1层灰色黏土、⑤1-2层灰色粉质粘土。以下分别从经济性、工期进度对常规内支撑工艺和注浆钢管内抛撑工艺（以下简称新工艺）进行分析和比较。3.1、常规方案和新工艺方案设计参数①常规方案：SMW工法+一道钢管对撑+一道钢管角撑设计参数：SMW工法，直径650五轴搅拌桩止水帷幕，基坑中部一道直径609钢管对撑，钻孔灌注桩立柱，四个角各一道直径609钢管角撑。常规方案平面图常规方案剖面图②新工艺方案：SMW工法+四面内抛撑+一道钢管角撑设计参数：SMW工法，直径650五轴搅拌桩止水帷幕，基坑四面中部采用新工艺斜抛撑，四个角各一道直径609钢管角撑。新工艺方案平面图新工艺方案剖面图3.2经济性对比分析常规方案施工报价基坑施工报价序号内容工程量估价元）总价（万）备注一围护施工费1650五轴搅拌桩2096.16m3195.0040.88水泥掺量15%(普硅42.5)2850五轴搅拌桩651.11m3195.0012.70水泥掺量15%(普硅42.5)3双轴搅拌桩2385.75m3105.0025.05水泥掺量13%(普硅42.5)4钻孔灌注桩93.26m31100.0010.26钻孔灌注桩5圈梁286.20m31150.0032.91截面1200×700、1300×7006钢筋砼支撑54.92m31150.006.32截面700×7007HM500x300型钢522.78t1250.0065.35SMW工法H500×300型钢，以及支撑H500×300型钢，按租赁考虑8HN700x300H型钢1145.41t1250.0018.18SMW工法H700×300型钢按租赁考虑9HN700x300H型钢266.60t4000.0026.64型钢立柱，后期会割除，不可回收10609x16钢管125.55t1250.0015.69钢管支撑，按租赁期2个月考虑11钢筋混凝土盖板39.44m31050.004.1412深井降水2.00套80001.60每250㎡一口13轻型井点降水11.00套80008.80总计268.51新工艺基坑施工报价新工艺基坑施工造价序号内容工程量估价（元）总价（万）备注一围护施工费1650五轴搅拌桩2096.16m3195.0040.88水泥掺量15%(普硅42.5)2850五轴搅拌桩651.11m3195.0012.70水泥掺量15%(普硅42.5)3双轴搅拌桩2385.75m3105.0025.05水泥掺量13%(普硅42.5)4圈梁286.20m31150.0032.91截面1200×700、1300×7005钢筋砼支撑22.63m31150.002.60截面700×7006HM500x300型钢522.78t1250.0065.35SMW工法H500×300型钢，以及支撑H500×300型钢，按租赁考虑7HN700x300H型钢1145.41t1250.0018.18SMW工法H700×300型钢按租赁考虑8HN700x300H型钢216.65t4000.006.66型钢立柱，后期会割除，不可回收9609x16钢管66.10t1250.008.26钢管支撑，按租赁期2个月考虑10钢筋混凝土盖板39.44m31050.004.14400mm厚11注浆钢管支撑1416.00m700.0029.12φ273×10注浆钢管支撑，每根注浆2.0t12注浆钢管支撑221.00m8001.68φ327×12注浆钢管支撑，每根注浆3.0t总计247.52由以上两表可知，常规内支撑工艺基坑围护造价为268.51万，采用注浆钢管内抛撑新工艺基坑围护造价为247.52万。通过对比，可节约造价约21万。注浆钢管内抛撑新工艺造价优势是基坑面积越大，采用新工艺节约的成本就越是显著。一般采用新工艺可以为基坑工程节约造价10~20%。3.3、施工工期对比分析3.3.1内抛撑施工工艺可以在土方开挖前全部实施完毕，待养护到设计强度后全面即可大范围开挖土方，而常规钢筋混凝土支撑或钢管支撑方案需将浅层卸土，然后才能进行钢筋混凝土支撑或钢管支撑施工，如果设计是钢筋混凝土支撑还需养护到一定强度才能再进行下层土方开挖；3.3.2内抛撑施工工艺可达到土方整个基坑敞开式开挖，不需要用小挖机在支撑、格构柱下掏土，大大提升了挖土效率和垫层底板施工速度；3.3.3内抛撑施工工艺没有钢筋混凝土支撑施工、养护和拆除工序，保证了地下结构施工快速连续性施工。以本工程基坑为例，采用内抛撑施工工艺比采用钢管支撑提速20天，比采用钢筋混凝土支撑提速达45天。对于面积越大的基坑，节约的工期越明显。通过经济成本、工期进度两方面的详细对比，注浆钢管内抛撑工艺优势明显，因此本工程决定采用注浆钢管内抛撑工艺基坑支护方式。4、施工工艺及操作要点4.1工艺流程测量放线钻机就位方法一：钻孔、引孔钻机移位挖机、吊车吊装就位注浆管安放分阶段注浆结束角度校正钢管就位钢管下放钢管加工机械手压桩校正方法二：钻孔、钢管下放4.2施工工序本基坑围护支护将采用前撑式注浆钢管支撑与水平支撑结合，组成有效的支护体系，斜抛撑采用Φ273*10及Φ327*10规格的注浆钢管。一端与混凝土圈梁的有效结合，另一端插入基坑底部并进行注浆加固处理。其施工流程如下：施工斜撑要在内排工法桩工艺完成后，对围檩边外侧斜撑位置抽槽开挖，以钢砼圈梁底标高为基准，围护桩内保留土体。施工顺序：沟槽开挖→平整施工区域场地→孔位放线→成孔→钢管加工和安装→灌注水泥浆→补浆→钢管与压顶梁连接。4.2.1开挖沟槽、平整场地：由于现场场地标高高出围檩顶标高，整个施工区域需开挖一条50cm左右的蓄水沟槽，以便成孔施工。并且需平整出5m左右宽的施工区域。4.2.2孔位放线：按照图纸要求采用钢尺确定孔位以木桩或钢钎做为标记和编号，与基坑内桩基重合处做适当调整。4.2.3成孔：成孔为机械成孔，根据地层钻机随时调整成孔机具。钻孔后进行清孔检查，对孔中出现的局部渗水塌孔或掉落松土立即处理。成孔过程中作好成孔记录，以便及时修改锚杆的设计参数。严格控制成孔的位置和角度偏差，成孔倾角不大于1%。4.2.4钢管加工和安装：成孔后将钢管下入孔内，钢管下入前应清除孔内虚土。在钢管下放过程中，以钻孔机的倾斜角作为校正，下放过程中务必做到准确、均速、平稳。在安设完后应及时注浆。4.2.5灌注水泥浆：注浆钢管在使用前应检查有无破裂和堵塞，接口处要牢固，防止注浆压力加大时开裂跑浆；注浆时通过注浆泵加压，灌入孔底后，缓慢拔出注浆管，然后进行下根桩注浆，间隔1.5~2小时再次对前一根桩重复注浆一次。分三次注浆，直至砂浆饱满。4.2.6填碎石：注浆完成后钢管内填满20-40mm级配碎石，并用纯水泥浆灌满（考虑到内撑钢管重复利用，进行间隔填充，具体见附件二配桩表）。4.2.7钢管与压顶梁连接：钢管的顶部焊接钢板，并在中间段加焊Ф25钢筋，与围檩内部钢筋结合为一个有效整体。4.3工艺流程4.3.1钻机引孔钻机引孔方法一钻机引孔方法二4.3.2下放钢管下放钢管方法一下放钢管方法二4.3.3注浆施工注浆施工4.3.4锚铁与肋板焊接锚铁与肋板焊接4.3.5反压钢板反压钢板4.4注浆钢管支撑施工技术要求4.4.1注浆钢管支撑施工要求（1）钢管注浆桩杆体采用的Q345钢管，应清除油污，锈斑，严格按照设计尺寸下料，每根钢管的下料长度误差不应大于50mm。（2）注浆钢管采用Q345B钢管；注浆钢管底端2000mm范围布置不少于8个注浆孔，梅花形布置，注浆孔直径6～8mm，每个孔外设置倒刺，倒刺采用10x10x3mm角铁，长度15mm，与钢管满焊连接，焊缝尺寸3mm;注浆孔外倒刺也可采用弧形钢板。钢管注浆桩杆体（3）钢管注浆自下而上，注浆液采用P.O.42.5普硅水泥浆。分3次注浆，每间隔1.5小时注浆一次，浆液水灰比0.5~0.6,单根桩水泥用量不小于3.0吨，注浆流量控制在20-30L/min，注浆最终完成的标准以单根水泥量和最终注浆压力控制，且最终注浆压力1.5-2MPA。注浆完成后钢管内填满20-40mm级配碎石，并用纯水泥浆灌满（考虑到内撑钢管重复利用，进行间隔填充）。（4）钢管与压顶梁连接：钢管的顶部焊接钢板，并在中间段加焊Ф25短钢筋，与围檩内部钢筋结合为一个有效整体。梅花状布置，正反各5根。与内置钢管冲突的圈梁底筋紧贴左右钢管壁设置。（5）基坑出±0，型钢拔出后对钢管进行割除处理，割除后先凿除并清洗干净钢管内充材料，设置止水措施，最后封孔采用微膨胀砼，砼等级同底板，遇水膨胀止水条紧贴内壁设置，并满焊止水钢板。（6）所有焊缝hf≥8，焊条E43型，且钢管桩穿越地下室底板及侧墙板处设置止水钢板。4.4.2钻孔施工要求（1）钢管孔定位偏差不大于50mm，孔角度偏差不大于1%；钻头直径不应小于设计钻孔直径3mm。（2）钢管桩成孔：在施工钢管桩时，其钻进深度应大于锚杆总长度0.5m。（3）在第一次注浆完成后，间隔1.5~2小时进行第二次注浆，完成后再次间隔1.5~2小时进行第三次注浆。4.4.3钢管制作要求（1）制作钢管桩的材料应符合设计要求，并有出厂合格证和试验报告；（2）桩的制作允许偏差不得大于下列数值：序号项目容许偏差（mm）1外径或断面尺寸桩端部±0.5%外径或边长桩身±1%外径或边长2长度≤200mm3矢高≤1%桩长4端部平整度≤2%5端部平面与桩身中心线的倾斜值首节桩≤0.5%4.4.4钢管焊接要求（1）端部的浮锈、油污等脏物必须清除，保持干燥；上、下节桩顶的变形部分应割除。（2）上下节桩焊接时应校正垂直度，对口的间隙为2~3mm；垂直度不大于0.5%；（3）焊条应烘干；焊接应对称进行；焊接应用多层焊，钢管桩各层焊缝的接头应错开，焊渣应清除；每个接头焊接完毕，应冷却五分钟后方可使用；方法一方法二4.5质量保证措施4.5.1钢管、水泥要有合格证和检验报告，砂石有检验报告。质量不合格的材料不得进入施工现场。4.5.2严格遵循设计思路，特别是桩尖的加工必须符合设计要求，保证注浆质量满足设计要求。4.5.3钢支撑焊缝要求饱满，外观无焊接缺陷，焊缝高度不小于最小钢板厚度。受力位置均为连续焊，焊缝高8MM。4.5.4斜撑施工完毕后需养护15天后方可开挖；开挖至基坑面后，配筋垫层需即刻浇筑，垫层需养护7天后方可继续开挖。5.施工效果基坑开挖后经多次监测,支护结构的最大位移与周边土体沉降均在可控范围，基坑周边道路、建筑、管道均未受基