打入式钢管在基坑支护中的应用-pdf.docx

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打入式钢管在基坑支护中的应用

1.钢管土钉的作用

打入式钢管支护是在钢筋土钉支护的基础上发展成熟起来的，是另一种形式的土钉。

它的应用原理基本与钢筋土钉相同，通过在土体内打入一定长度和分布密集的钢管，与土共同作用，形成复合体。

这样弥补了土体抗剪强度较低和几乎没有抗拉强度的特点，使土体具有一定的结构整体性，充分发挥土体自身结构强度的潜力，改变边坡变形和破坏状态，显著提高边坡整体稳定性。

钢管土钉是因钢筋土钉在基坑支护应用中的局限性而逐

者均为空压机驱动，利用振动压入（油压泵）的方式将钢管压入土体中，适用于各种土层，尤其是后者功率大，能克服钢管打入时的巨大摩阻力，常用于密实的砾砂层及混卵石砾砂层中。

简易式撞锤的优点是噪音低，但仅适用于较松散的土体中，且打管深度一般在6m以下。

自行式振动打管机优点是压力大，适用于各类土层，打管速度快，打管长度可达12m（一般钢管土钉不宜大于12m）,但其机械费用高，施工噪音大，造价亦较高。

支架式打管机接近于自行式振动打管机，与其比较是压力

步改进和优化后产生的。

我们在基坑支护的设计与施工中，往往碰到这样一个问题，即支护土层内孔隙水赋存丰富，土层松散或为无胶结的砂性土，或为较密实的砂土或混碎石土（碎石含量低于40%）,对于这类土层，往往在钢筋土钉预成孔中造成极大的困难或根本无法成孔（孔壁易坍塌），从而限制了钢筋土钉的应用。

而钢管土钉则很好地解决了这个问题，因为钢管土钉施工采用的是将钢管直接振动打入土层中，无须预成孔，从而从根本上克服了钢筋土钉需预先成孔的难题。

钢管土钉设计与钢筋土钉设计过程相同，但鉴于钢管土钉不具有钢筋土钉的较稳定的水泥浆包裹体，因而其锚体抗拔力宜通过试验确定，在无试验资料的情况下，可采用如下经验公式：

T=KaT-DT

式中:

T 钢管锚体抗拔力（kN/m）

D——钢管直径（m）

T——钢管与土体间各层土的粘结强度（kN/m2）,可用下式确定：

t,=a,tg4）+C

K-——注浆增加系数，经验值可取1.3~

2.0,根据注浆效果确定，好时取高值。

钢管土钉设计其余计算内容与钢筋土钉设计类同，在此不再赘述。

下面就钢管土钉的特殊构造要求及其施工环节作概要介绍C

2. 钢管的构造要求

钢管土钉有其特殊的构造要求，其管体及锚头结构示意图见右图所示：

3. 钢管土钉的施工环节

打入式钢管的施工简易，但其注浆环节工艺稍显繁杂。

3.1打管

可根据地质条件选用简易式撞锤、支架式打管机或自行式振动打管机。

简易式撞锤由人工操作，适用于较松散的土体中打入钢管＞其原理为利用撞锤的冲击能将钢管直接打入土体中。

后两

较其小得多,但机械费用要低得多。

3、2钢管接长

钢管土钉长度一般不宜大于12m,其焊接要求除遵循构造图解说明外，还应注意焊接口一般只有一个，且当钢管在打入时造成锹粗时，应将傲粗部分锯除，再进行帮焊。

这是因为钢管接口大多易造成在接口处断裂或弯折，造成钢管抗拔力的丧失。

3.3钢管注浆

钢管注浆由于其封闭性的特点，同时出浆口少，截面小，因而必需使用压力注浆，水泥净浆水灰比宜为0.4〜0.6,在地下水丰富的砂层中注浆时水灰比宜采用低值，且应加入早强减水剂。

注浆压力根据地质情况取0.7〜3.5MPa,注浆时当水泥浆注入较少（6~8kg/m）,不宜一味提升注浆压力，因压力太大可

造成土体坡面崩裂破坏，而应根据情况采用下面介绍的注浆方法。

因钢管注浆采用的是压力注浆，因而注浆管处采用特制的

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接口，以保证足够的注浆压力，根据情况可采用如下两种接口方式。

3.3.1当钢管中没有地下水渗出或渗出量较小时，用以下方式：

在钢管头焊接一个匹配的内接头，高压注浆管直接旋入内接头注浆，注浆后以止浆木塞塞入钢管，防止浆液外溢。

示意图如下：

较丰富，设计为5排钢管（848）,上3排为12m长，下2排各长10m、8m。

部分地段对钢管（657）施加预应力，成为预应力锚管，采用自行式打管机械打管，按第1种注浆方式注浆（注浆量约12~18kg/m）o

该工程钢管土钉（锚杆）计11500延米,运用效果良好。

邻近楼层无倾斜，基础无沉降，坑壁变形小，地面沉降微小，通过各项外在观测、内在检测和变形位移监测，均符合设计及规范要求，工程质量达到优良。

4.2沙头角某写字楼基坑支护工程

楼高28层，基坑长40m、宽35m,深7.5~9m,支护土层为混卵石砾砂层，稍密，稍具胶结，为山前冲洪积产物，设计9m深段为7排钢管土钉，自上而下分别为6m、12m、12m、12m、12m.12m.9m,其余段为6排钢管，自上而下长分别为6m、9m、9m、9m、9m、9m。

采用自行式打管机械打管，按第I种注浆方式注浆（注浆用水泥量为10~15kg/m）o

该工程支护全部采用钢管土钉，未施加预应力，支护完工后，现基坑已外露超过9个月，期间经历多次台风暴雨，基坑边坡仍处于稳定状态，坡顶土体滑移范围内仍未发现任何裂缝，变形监测亦反映坡面的稳定性，这是钢管土钉运用非常成功的范例。

具体操作：

① 在钢管管头焊接一个匹配的外接头（焊接时可用粘土或棉布暂时将钢管堵塞，焊好后再予以清除），并装上一个闸阀。

② 将三通、减压阀、高压注浆管连接好，通过变径接头（或在其间装上一个活接头，以便于装拆）与闸阀连接。

③ 打开减压阀，进行注浆,待水泥浆从减压阀中流出后，暂时关闭注浆机，关闭减压阀，打开闸阀。

④ 注浆时压力可能上升，待压力较高时（应小于3.5MPa,或根据现场情况确定，以不破坏坡面土体为准），关闭注浆机等待1~3min再次打开注浆机，如此反复，应使钢管内注浆量最少不小于8kg/m水泥用量r

⑤ 关闭注浆机，关上闸阀，打开减压阀（其喷口一侧无人及设备），待注浆管内压力消散后，使闸阀保留于钢管上，其余件均卸下，进行下一根钢管注浆，

使用说明：

① 水泥用量宜控制在30kg/m以内＜

② 当水泥浆可能在土体中流失时,宜将水泥浆水灰比调小或加入早强减水剂G

③ 第二种方式注浆必须加入早强减水剂。

4.实际工程中的运用

4.1景田某住宅楼基坑支护工程

楼高31层，地下室2层，基坑长120m,宽60m,深10~11m,西侧南段距20层已有高层住宅（天然地基）约5.5m,设计采用预应力锚管（西侧南段）.钢筋土钉、钢管土钉支护，高压旋喷及摆喷止水。

该工程运用钢管土钉是基于基坑下半段土层为中密~密实的具有一定胶结的砾砂层，且土层含水量

4.3龙岗区大鹏镇某基坑工程

该工程为污水处理池基坑开挖支护工程，基坑长30m、宽11m、深6.5m,支护土层为中粗砂层，松散~稍密，无胶结纯中粗砂，饱水，与海水发生水力联系（距海岸线约40m）,潜水埋深1.0m。

双排搅拌桩止水。

设计5排钢管土钉，自上而下分别为6m、6m、6m、6m、4mo潜孔钻在搅拌桩上开孔，支架式打管机打入钢管。

该工程因搅拌桩底部开叉，造成坑壁漏水及流砂，经封堵将流砂控制住，未止水。

钢管打入后管内漏水较大，采用第2种注浆方式（注浆水泥用量8-12kg/m）,经监测坡顶最大位移量18mm,基坑变形未持续发展，支护施工成功。

5.小结

钢管土钉的运用已经越来越广泛，它克服了在钢筋土钉的地层适用性方面存在着局限性，将土钉的运用拓展到位于地下水位以下的松散粘性土层、饱和的砾砂层、较密实的含卵石砾砂层等等。

它施工简便、速度快、其造价比钢筋土钉略高、雨季施工仍可正常进行，而且钢管一经打入便与土体结合为一个整体（注浆后的整体性则更佳），这一点较预成孔的钢筋土钉优越得多，对加快施工进度和缩短工期有积极的意义。

此外，钢管具有比钢筋更高的刚度，抵抗坡面沉降的能力较钢筋优越。

钢管土钉经施加预应力成为预应力钢管锚杆，它的运用正在推广中。

总之，钢管土钉无论是单独使用，更多的是与钢筋土钉结合使用，或与其他方式相结合，其实用性均已得到大家的共识,并日益受到人们的重视。

3.3.2当钢管中地下水渗出量较大时，采用以下方式:

示意图如下：