综合管廊微型钢管桩垂直支护施工工法.docx
《综合管廊微型钢管桩垂直支护施工工法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《综合管廊微型钢管桩垂直支护施工工法.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
综合管廊微型钢管桩垂直支护施工工法
综合管廊微型钢管桩垂直支护施工工法
工法编号：
编制单位：
主要执笔人：
1前言
综合管廊可以极大地提升城市地下空间的利用率，各类管线入廊，不仅避免了城市道路因管线维修或扩容的多次开挖，也方便后期运营维护，提升了城市形象。
本项目工程为旧路改扩建项目，综合管廊工程基坑深度为7至12米，基坑靠近现状道路、高压线塔、现状给水管道、加油站、厂房、民居、地下建筑等重要建筑物部位，施工空间狭小，部分区域无放坡开挖条件，制约工程施工展开。
本着经济合理的原则，结合施工区域内基岩面埋深较浅的情况，拟定混凝土灌注桩及微型钢管桩两种垂直支护形式，经过计算和比较，最终采用微型钢管桩垂直支护施工工法，解决了施工空间有限的难题，促进工程进展，并保证了基坑的安全可靠，取得了良好的经济效益和社会效益。
2特点
2.0.1钢管桩、预应力锚索能与土体结合在一起，承受较大的土压力，以保证边坡的安全稳定。
2.0.2微型钢管桩采用钢花管，可有效地锚固土体并控制好土体变形，使边坡不出现横向裂纹。
2.0.3施工所需钻孔孔径小，使用履带式液压潜孔钻机，可在作业空间狭小的场地内施工，可用于各种地形和场所，速度快、效率高，施工噪音、振动、污染小。
2.0.4改善施工条件，缩小基坑开挖面积，为地下工程施工提供开阔的工作面。
2.0.5适应性强，预应力锚索拉力由计算确定，在多种工程和多种土质条件中应用，均可保证质量，并有足够的安全度。
2.0.6腰梁采用型钢组合腰梁结构，较混凝土腰梁，节省工期，满足本工程施工进度要求。
2.0.7可节省大量钢材、混凝土，经济效益显著。
3适用范围
适用于基坑临近现有建筑或道路，施工作业面小，不具备放坡条件，基坑边坡上部荷载较大，且直壁土钉墙护坡无法保证的深基坑工程。
4工艺原理
微型钢管桩垂直支护是将预应力锚索、钢管桩与滑裂面以外土体，通过冠梁、腰梁、预应力锚具、钢筋网片、喷射混凝土等，连接组成为整体，承受主动土压力、水压力，并利用预应力锚索与地层的锚固力来维持被锚固体的稳定。
微型钢管桩不仅承受坡体侧向土压力，还承受坡体下滑剪力，当微型钢管桩抗剪强度达到屈服强度后，逐渐转为受拉。
由于微型钢管桩截面矩有限，加入冠梁、腰梁结合预应力锚索一起使用，可以大大提高整体抗弯性能，因此具有较好的安全性能。
微型钢管桩采用液压潜孔钻机成孔，内配钢管，如土质不好可做成钢花管，插入地下后压力注浆而成。
土层锚杆采用机械成孔，将钢筋或钢绞线插入孔内，灌入净水泥浆，待灌浆达到一定强度后，锚杆与浆体的握裹力满足设计要求后，进行预拉力张拉，使其形成有效的预拉力锚索体系。
5施工工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
图5.1-1施工工艺流程图
5.2操作要点
5.2.1钻机就位
根据计算设计要求的间距、排距进行测量放线，并使用钢筋头打入地下进行定位，钻机采用履带式液压潜孔钻机，干作业成孔，钻孔精度高，机动灵活。
将钻机安放在指定位置，安放水平，保证钻机稳定，进行钻孔作业。
图5.2-1钻机就位
5.2.2成孔
微型钢管桩成孔直径180mm，间距0.7m，桩端进入基底2m，为避免桩与桩之间相互影响，采用隔桩跳打方式施工。
开钻时钻头中心对准钢筋头上方可开钻，随时注意并校正钻杆的垂直度。
钻孔时开始要适当缓慢，当钻孔深达1.5～2.0m后用正常速度钻进以确保钻孔精度。
钻孔时随钻随清理钻进排出的土方，钻至设计深度后空钻清底，提出钻杆。
桩位水平偏差小于±100mm，垂直度偏差小于1/100，标高偏差小于±100mm。
5.2.3钢管桩制作
钢管桩钢管材料采用Q235无缝钢管，钢管直径146mm，壁厚5mm。
钢管应加工成整体，过长可分段制作，接头采取钢管对焊与钢筋帮条焊相结合的焊接方式。
钢管每隔1米开2个对称φ20mm出浆孔，上下排小孔呈对称正交布置，底部加工V形出浆口。
成孔后应立即投入钢管。
图5.2-2钢管桩成型
5.2.4压入钢管桩
钢管采用汽车吊吊装，对准孔位，竖直缓慢地放入孔内，下管过程中，通过吊装设备修整钢管，确保钢管沉管的垂直度。
5.2.5水泥浆搅拌
水泥采用P.O.42.5普通硅酸盐水泥，水泥浆水灰比为1：
2，于现场搅拌制作。
图5.2-3水泥浆搅拌
5.2.6钢管桩注浆
钢管桩分两次注浆，在现场指定位置固定注浆机，注浆管需装设压力表，第一次注浆注浆压力为0.5MPa。
注浆管采用橡胶管，下至孔底后提起30cm，边注边拔，保证浆体密实，直至孔口冒出纯浆为止。
管壁出浆孔与底部出浆口使部分浆体流入管外侧起到对管与侧避土体间的充填及加固作用。
第二次注浆与第一次注浆间隔不得超过45min，第二次注浆一般要多次反复进行，最后一次补浆必须在水泥浆接近终凝时完成，终止注浆压力不应小于1.5MPa。
注浆完成后立即拔管洗净备用。
5.2.7冠梁施工
冠梁尺寸30cm×30cm，采用C30混凝土。
桩头清理后，根据深化设计图纸绑扎冠梁钢筋，支设模板，浇筑混凝土。
冠梁顶面偏差小于±10mm，截面尺寸偏差小于±20mm。
钢管上部伸入冠梁20cm。
图5.2-4冠梁施工
5.2.8土方分层开挖
基坑支护与土方开挖应协调配合，土方开挖分层应考虑护坡面及锚索施工提供作业面，并严格控制超挖现象。
基坑开挖应待每道预应力锚杆张拉完毕后，自上而下、分层分步进行，应严格控制开挖深度及开挖速度。
5.2.9锚索施工
根据地层特点，采用履带式潜孔钻机钻孔，孔径为130mm，水平间距2.1m。
钻孔前，要根据设计要求，定出孔位，并使用钢筋头打入土内进行定位。
同一排锚杆要拉线，确保在同一水平线上，孔位垂直方向误差控制在100mm以内。
锚索采用3束ϕs15.2钢绞线与定位支架绑扎固定成型，并预埋2根橡胶注浆管。
自由段钢绞线外套塑料套管，套管端部封堵。
锚索必须捆扎牢固，防止在运输、吊装、安装过程中散束。
钢绞线长度、自由段及锚固段长度、锚索倾角、承载力设计值、预应力锁定值应根据设计计算得出。
注浆压力为0.5MPa，水泥浆水灰比为1：
2，待第1次注浆浆液达到初凝强度后，进行第2次灌浆。
图5.2-5预应力锚索成孔
图5.2-6预应力锚索
5.2.10护坡面施工
基坑开挖按要求分段分层进行，机械开挖后辅以人工修整坡面。
坡面形成后初喷一次，将土面覆盖即可，待钢筋网及锚杆安置后进行第二次喷射混凝土面板。
喷射混凝土强度为C20，厚度为100mm，内配ϕ8@150双向钢筋。
坡面设置ϕ50mmPVC泄水管，采用反滤土工布包裹，砂石层包裹过滤，长度为50cm，埋入土内30cm，倾角5°，间距为2m×2m。
水泥采用强度为PC42.5R普通硅酸盐水泥，喷射时加入适量的早强剂，喷射由上至下进行。
为保证喷射混凝土的厚度，在坡面上垂直打入钢筋头作为控制标志。
图5.2-7喷射混凝土施工
5.2.11型钢组合腰梁施工
型钢组合腰梁采用两根16a#槽钢、连接钢板焊接完成，两根16a#槽钢间距150mm，在锚索处上下加焊两块钢肋板，钢肋板间距100mm。
承压钢板与连接钢板交错布置，间距同锚索孔间距。
槽钢及钢板必须具有出厂合格证及材质单，复试合格。
钢板切割各配件尺寸符合深化设计图纸要求，钢板边线顺直，无毛刺。
焊缝外形应光滑、均匀、不得有漏焊、焊穿、裂纹等缺陷，并不宜产生咬肉、夹渣、气孔等缺陷。
图5.2-8型钢组合腰梁
5.2.12锚索预应力张拉
在锚索注浆及腰梁施工完后，水泥强度达到90%以上，可进行张拉锁定作业，张拉前整平承压板支撑构件面，安装承压板、垫板、锚具，并保持与锚索轴线方向垂直，安装千斤顶时千斤顶轴线应与锚索轴线尽量保持重合。
正式张拉前对锚索进行预张拉，张拉力为设计荷载的0.1～0.2倍，以保证锚索各部位接触紧密、杆体平直，消除杆体的隐蔽变形量。
拉直后再进行张拉时，锚索变形量起点以此状态为零点起记。
正式张拉荷载分级逐步施加，最后一次张拉将荷载增加到1.05倍设计荷载，持荷观测10～15min，如果变形无变化，锚索保持原状，油泵上压力表指针无返回现象，方可卸载到设计荷载，进行锁定作业。
锁定作业必须严格按规范进行，使用标准锚具，锚索锁定后，如发现有明显的预应力损失，应进行张拉补偿。
5.2.13基坑支护监测
基坑工程监测先确定报警值，监测报警值能满足基坑工程设计、地下结构设计以及周边环境中被保护对象的控制要求。
基坑监测报警值应由监测项目的累计变化量和变化速率值共同控制。
在本基坑工程中，监测的主要项目有支护结构、基坑底部及周边土体、周边建筑、周边重要的道路、地下水状况，由项目部配合第三方监测单位共同完成。
6材料与设备
6.1材料
主要施工材料见表6.1-1。
表6.1-1主要施工材料表
序号
材料名称
规格型号
用途
备注
1
钢管
Q235直径146mm，壁厚5mm
微桩
2
钢筋
HPB300、HRB400
桩间挂网
3
混凝土
C30
冠梁
4
喷射混凝土
C20
护坡面
5
普通硅酸盐水泥
P.O.42.5
微桩灌浆
6
钢绞线及锚具
ϕs15.2
预应力锚杆
7
槽钢
16a#
预应力腰梁
8
钢板
20mm厚
预应力腰梁
6.2设备
主要施工设备见表6.2-1。
表6.2-1主要设备表
序号
设备名称
规格
技术指标
用途
1
液压潜孔钻机
TQ458B
92KW
钢管桩成孔、预应力锚索成孔
2
挖掘机
PC220
125KW
铲运钻渣、土方开挖
3
汽车吊
QY25
25T
钢管及钢腰梁吊装
4
注浆机
SYB60/5
7.5KW
钢管桩及锚索注浆
5
灰浆搅拌机
JW-350
5.5KW
水泥浆制备
6
电焊机
ZX7-500
/
钢筋、钢管焊接
7
混凝土喷射机
PZ-5
5.5KW
护坡面喷锚
8
空压机
DACY
60KW
护坡面喷锚
9
千斤顶
YCW150
150T
预应力张拉
10
高压油泵
ZB4-500
1.5KW
预应力张拉
7质量控制
7.1应遵循的质量标准
7.1.1《建筑地基基础工程施工质量验收标准》GB50202-2018
7.1.2《建筑边坡工程技术规范》GB50330-2013
7.1.3《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012
7.1.4《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50086-2015
7.2质量控制要求
7.2.1因微桩间距较小，且桩孔较深地下地质条件复杂。
为保证不出现塌孔现象，微桩桩孔应隔桩钻孔沉桩。
7.2.2微桩注浆前必须保证相邻微桩钢管已经放置到位，否则不得进行。
因桩孔较深且地下地质条件复杂，如下层土壤出现砂层，灌注的素水泥浆将可能渗入到临桩桩孔内将桩孔堵塞。
7.2.3为控制水泥浆质量，在同一水灰比的情况下，每班取试块两组，每组三块，经养护作7天、28天强度试验。
7.3质量保证措施
7.3.1建立健全质量管理制度和质量保证体系，并认真贯彻执行。
7.3.2质检员负责报工程报验单及有关质检资料，对监理提出的质量问题及时传达到施工班组，并监督班组进行整改。
7.3.3详细调查施工中可能存在的质量隐患，有针对性地制定切实可行的保证措施。
7.3.4对进场的物资、设备等严格进行质量检验与评定，禁止使用不合格品。
7.3.5做好测量放线，并经监理复核确认无误后，方可进行施工。
8安全措施
8.0.1成立以项目经理为首的安全管理小组，现场安排专职安全员进行施工全过程盯控。
8.0.2在施工前对所有作业人员进行安全教育培训、岗前教育培训，并经考试合格后，方可进入施工现场，进行施工作业。
8.0.3施工区域内设置安全警示标志，严禁非作业人员出入、旁观。
8.0.4现场作业人员要佩戴安全帽，穿工作鞋，特殊作业人员配备必须的劳保用品。
8.0.5严禁酒后施工作业，严格遵循工作和休息时间，不得疲劳作业、带病作业。
8.0.6钻孔及土方作业前，应对邻近施工范围内的原有建筑物、地下管线等进行检查，对有影响的工程，应采取有效的加固或隔离措施，以确保施工安全。
8.0.7在原有地下管线1米范围内实施施工作业的，禁止使用机械开挖。
在重要管线或管线复杂地段施工的，应开挖样沟、样洞，派专人监护，并通知相关管线管理单位到现场确认。
严禁未经勘察施工。
8.0.8施工用电要符合安全用电的规定，配电实行三相五线制，使用标准配电器，三级配电二级漏电保护，手持电动工具必须有漏电保护器，做到一机一闸一保护；施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作；电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。
8.0.9钻孔时应对准桩位，先使钻杆向下，钻头接触地面，再使钻杆转动，不得晃动钻杆。
8.0.10钻孔时如遇卡钻，应即切断电源，停止下钻，未查明原因前，不得强行启动。
8.0.11钻孔时，如遇机架摇晃、移动、偏斜或钻斗内发生有节奏的响声时，应立即停钻。
经处理后方可继续施钻。
8.0.12钻机作业中，电缆应有专人负责收放，如遇停电，应将各控制器放置零位，切断电源，将钻头接触地面。
8.0.13每台设备作业时配备专门的指挥人员，严禁非专业人员进行指挥操作，坚持持证上岗，杜绝无证上岗。
8.0.14对所有施工机械设备进行安全检查，定期对施工机械进行检查养护、维修，杜绝设备带病作业。
8.0.15机械司机，在施工操作时要集中精力，服从指挥信号，不得随便离开岗位，并经过注意机械运转情况，发现异常情况要及时纠正。
要防止机械倾斜、倾倒。
8.0.16机电设备必须为合格产品，现场必须有值班电工，并经常检查电路线，发现电缆破损立即更换，机电设备金属外壳必须接地，并要有防雨、防潮设施。
8.0.17钢筋笼起吊及钢管必须捆牢固，吊勾下方不得站人，吊运绑扎钢筋工作架子必须系好钢丝绳，在无任何牵连的情况下进行吊运，到位后，待工作架放稳，搭好支撑方能放下钢丝绳。
8.0.18基坑边2m以内不得堆土，堆料和停放机具。
8.0.19操作时要随时观测上方土壤的变动情况，如发现有裂纹或部分塌落应及时放坡或加固。
8.0.20夜间施工要必须有足够的照明，否则不准施工。
9环保措施
9.0.1施工现场设置工地文明施工牌、工地环境卫生制度牌、施工平面布置图、施工现场重大危险源公示牌、环境保护监督栏等标牌。
9.0.2施工场地内材料和机具设备要堆放整齐，每日下班前整理现场，做到活完场清。
9.0.3施工场地空地进行绿化、覆盖防尘。
9.0.4施工场地及道路进行硬化，及时洒水，减轻扬尘污染。
9.0.5安排工人定期对施工场地进行清扫，保持道路与排水沟畅通及大门口与场地清洁，
9.0.6场地出口设洗车槽，并设专人对所有出场地的车辆进行冲洗。
9.0.7现场砂浆搅拌区四周该封闭，并设有降尘设备。
9.0.8现场水泥应存放于水泥库内，临时土方、砂石等散料均应苫盖严密。
9.0.9为防止噪音扰民，作业场地采取封闭作业，施工中噪声大的工作尽量在白天进行。
9.0.10尽量选择噪音低、振动小、公害小的施工机械和施工方法，减少对现场周围环境的干扰。
9.0.11施工现场的强噪声机械（钻机、装载车、喷浆机、空压机等）设置封闭的机械棚，以减少强噪声的扩散。
9.0.12生产、生活中的废弃物及时处理，不得随意乱扔乱放。
10效益分析
10.1经济效益分析
本工法适用于本工程施工区域狭小、周边影响因素多的特点，采用微型钢管桩、钢筋混凝土冠梁、型钢组合腰梁、桩间挂网喷浆和预应力锚杆构筑成整体对边坡进行支护。
根据现场施工情况，垂直支护达到了预期的效果，该侧边坡位移和沉降累计值均满足要求，边坡稳定安全。
以下与混凝土灌注桩方案进行经济性比较：
方案内容
综合单价
工期
土质要求
作业环境
混凝土灌注桩+钢筋混凝土腰梁垂直支护
1.5万元/米
工期长
土质不好时可采用此技术，费用高
噪音大、污染大
微型钢管桩+型钢组合腰梁垂直支护
1.1万元/米
工期短
土质不好时可采用此技术，费用低
噪音小、污染小
根据上表，采用混凝土灌注桩综合单价X万元/m，采用微型钢管桩型钢组合腰梁施工工法，综合单价X万元/m，每米节省费用X万元，除去节省工期、管理费、文明施工投入等，成本降低25%以上。
10.2社会效益分析
本工法应用在旧路改扩建项目中，综合管廊靠近现状道路、高压线塔、现状给水管道、加油站、厂房、民居、地下建筑等重要建筑物部位，施工空间狭小。
采用微型钢管桩垂直支护施工工法，施工噪音小、振动小、施工污染小，环保压力小，改善施工条件，缩小基坑开挖面积，为地下工程施工提供充足的工作面，解决了施工空间有限的难题，并保证了基坑的安全可靠，同时促进工程进展，助力XX市交通建设，提升了公司的履约品质及品牌形象。
11应用实例
11.1工程概况
1、本工法应用于XXXX改扩建项目（一期）工程综合管廊的深基坑支护工程中，工程位于青岛市城阳区岙东路，工程开工时间为2020年8月1日，合同工期为610天，本工程道路等级为一级公路兼顾城市主干路，全长7.1公里，其中综合管廊垂直支护长度2400米。
由于本工程属于道路改扩建项目，靠近现状道路、高压线塔、现状给水管道、加油站、厂房、民居等重要建筑物部位，施工空间狭小，部分区域无放坡开挖条件，制约工程施工展开。
运用本工法，不仅为综合管廊深基坑施工时创造一个安全可靠的施工环境，确保工程顺利进行，而且对周围环境影响要减少到最低程度，同时降低了工程成本。
综合效益极佳，得到了业主与监理的一致好评。
11.2工法现场照片
图11.2-1钻机就位
图11.2-2钢管桩成型
图11.2-3水泥浆搅拌
图11.2-4灌浆
图11.2-5冠梁施工
图11.2-6锚索钻孔
图11.2-7锚索预应力张拉
图11.2-8锚索拉拔试验
图11.2-9型钢组合腰梁加工
图11.2-10型钢组合腰梁安装
图11.2-11坡面挂网
图11.2-12坡面喷锚
升级会员 