压浆型钢桩在基坑支护工程中的应用

陈斌 丁洪元 宁国立

（中冶集团武汉勘察研究院有限公司，湖北武汉 430080）

压浆型钢桩在基坑支护工程中的应用

陈斌 丁洪元 宁国立

（中冶集团武汉勘察研究院有限公司，湖北武汉 430080）

根据某车道基坑场地狭小、周边环境复杂的特点，选用小型钻机即可施工的压浆型钢桩对该基坑进行支护，并对压浆型钢桩的施工进行了阐述，为类似条件下的基坑支护设计提供一定的参考。

复杂环境条件，基坑支护，压浆，型钢桩

1 工程概况

某工程位于城市中心地带，地皮价格可谓是寸土寸金，开发商为充分利用规划用地，地下室的边线离规划用地红线的最近距离大约为3 m～4 m，红线外为待拆迁的2层～3层居民楼。该工程为了尽可能的给上部结构腾出施工空间及施工道路，前期仅对地下室的基坑进行了支护，待上部主体结构施工完成后才单独对位于地下室以外的车道基坑进行支护。车道外墙轴线离3层居民楼外墙边线的最近距离为2.40 m，支护区域开挖深度为2.00 m～3.50m。

2 场地岩土工程条件

根据勘察报告，场地地貌上属长江Ⅲ级阶地，与基坑支护有关的地层从上至下依次为:①杂填土（Qm），呈松散状态;②粉质粘土（Qal4），呈可塑～硬塑状态;③粘土（Qal+pl3），呈硬塑状态。地下水主要为赋存于①层杂填土中的上层滞水，主要受大气降水、生活用水等补给，其水位、水量随季节而变化。地层的计算参数见表1。

表1 地层参数计算表

3 基坑支护设计

3.1 方案选择

由车道外墙轴线离3层居民楼外墙边线的最近距离为2.40 m，上部结构已封顶，车道基坑施工场地狭小，不便于大型机械的进场和施工;坑底为硬塑状态的老粘土、坑壁主要为可塑～硬塑状态的粉质粘土和硬塑状态的老粘土;基坑开挖深度为2.00 m～3.50 m，结合该地区的基坑设计相关经验并考虑施工可行性及经济性的前提下，采用悬臂压浆型钢桩作为支护方式。

3.2 基本理论

考虑场地的平面布置及施工作业条件，地面超载按15 kPa考虑，居民楼楼层荷载按每层15 kPa考虑。基坑分段进行支护设计计算。土压力采用朗肯土压力，水土合算。

支护计算时，桩的入土深度根据等值梁法和桩端嵌固的土层性质综合确定，采用弹性抗力法（杆件有限元法）计算桩身内力和桩的变形，其模型如图1所示。

图1 弹性抗力法计算模型

土抗力弹簧的水平反力系数可按下式计算:

式中:m——土的水平反力系数的比例系数，kN/m4，对多层土，按不同土层分别取值;

z——计算点距地面的深度，m;

ho——计算工况下的基坑开挖深度，m。

第i土层的水平向抗力系数随深度变化的比例系数m（kN/m4）可按下列经验公式计算:式中:φik——第i土层内摩擦角标准值，（°）;

cik——第i土层粘聚力标准值，kPa;

Δ——基坑底面处位移量，可取10 mm;

ξ——经验系数，一般粘性土取1.0;老粘性土取1.8。

3.3 支护结构设计

支护桩采用28a工字钢，桩排间距500 mm，桩长4.5 m～9.0 m。基坑支护计算采用《天汉软件》ver2005.1中“桩锚2005”模块，各段具体计算及设计参数见表2。桩顶锁口梁按构造要求，采用2根28a工字钢焊接组成。

表2 支护桩计算及设计参数

3.4 地下水处理设计

场地地下水为上层滞水，基坑开挖后，可对坑壁产生侵蚀和渗透破坏，应采取封堵和疏导措施，具体如下:

1）在坡顶设置截排水沟，过水断面尺寸为300 mm×300 mm，采用红砖砌筑;

2）在坑底设置若干集水坑进行明排，汇集上层滞水后，用水泵抽排至坑顶明渠;

3）对场内周围地面进行硬化，设置50 mm厚C15混凝土。

4 基坑支护施工及监测要求

4.1 压浆型钢桩施工要求

压浆型钢桩桩排施工采取跳打法，其具体施工程序如下:

1）采用钻机引孔成桩，成孔直径350 mm，将工字钢压入孔内前按500 mm间距错位打花眼;

2）工字钢置入孔内后，应预埋高强注浆管（至工字钢底部），充填粒径20 mm～30 mm碎石，最后压力注入水泥浆;

3）注浆应使浆液从孔内溢出较浓的带有碎石的浆液为止，以确保钢桩桩体与桩外土体能形成整体。

4.2 土方开挖要求

基坑开挖前，应做好坑顶周边截排水的设施，对坡顶1 m～2 m范围内的地面采用厚3 cm～5 cm的C15混凝土作硬化处理，防止地表雨水对坑壁浸润冲蚀;基坑开挖中应做好坑内积水排放。

土方开挖必须和土钉挂网支护施工密切配合，减少无支护暴露时间，采取分层分段开挖，每层开挖深度应满足施工要求，每日开挖长度应满足当日支护作业能力，不得超挖。

基坑开挖后，地下室土建单位应尽早进场，作好下步土建施工的各项准备工作，减少基坑暴露时间。

4.3 基坑监测要求

本基坑虽然开挖深度不深，但由于离3层居民楼较近，基坑开挖过程中及土方开挖完成后应加强监测。

监测内容包括:

1）支护桩桩顶地面水平位移及沉降观测;

2）居民楼的地面沉降观测;

3）土体及支护桩深层水平位移观测（测斜）。

监测频率不得少于2 d一次。当暴雨阶段或出现异常情况时应增加监测次数，监测结果（包括图表）及时反馈给设计、监理等有关各方。

水平位移及沉降警报值:总变形为20 mm，或连续2 d～3 d以上变形速率达到5 mm/d。

5 结语

1）基坑支护设计是一项理论与实际联系紧密的工作，既要考虑支护的安全性、经济性，又要考虑现场实际的施工可行性。2）采用压浆型钢桩进行基坑支护，具有施工占地空间小、对周边环境影响较小等优点。

［1］DB 42/159-2004，基坑工程技术规程［S］.

［2］JGJ 120-99，建筑基坑支护技术规程［S］.

［3］刘建航，侯学渊.基坑工程手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1997.

The application ofm ud-jacking shape steel piles in foundation pit supporting engineering

CHEN Bin DING Hong-yuan NING Guo-li

（Wuhan Survey Research Institute Limited Company，China Metallurgical Group，Wuhan 430080，China）

According to the foundation pit of a driveway with the characteristics of a narrow site and complex surrounding environment，choosing mud-jacking shape steel pile which can be constructed by small drill to support the foundation pit，and then illustrating the construction ofmudjacking shape steel pile，which can provide certain reference for the foundation pit supporting design under similar conditions.

complex environment condition，retaining and protecting for foundation pit，mud-jacking，shape steel pile

TU463

A

10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2012.18.137

1009-6825（2012）18-0090-02

2012-03-13

陈斌（1984-），男，助理工程师