微型钢管桩在特殊地质基坑支护中的应用

微型钢管桩在特殊地质基坑支护中的应用 微型钢管桩在特殊地质基坑支护中的应用

□文/马洪波 郭丽琴

【摘 要】：文章以工程实例，介绍了微型钢管桩在特殊周围环境里全风化大理岩地层中应用效果。

【关键词】：全风化；大理岩；微型钢管桩；支护；基坑

1 工程概况

某工程地下车库基坑面积5 696.11 m2。工程±0.000相当于绝对标高17.450 m，场地平整后标高为绝对高程17.250 m，基坑底部标高绝对高程为9.790 m，基坑开挖深度为7.46 m，基坑安全等级为二级。

2 地质条件

工程所涉及各土层的特征自上而下：素填土层，一般厚度0.50～4.20 m，平均厚度2.21 m；粉土层，一般厚度0.50～2.00 m，平均厚度1.39m；粉质粘土层，一般厚度0.70～4.60 m，平均厚度1.82 m；全风化大理岩层，一般厚度2.50～10.50 m，平均厚度6.31 m；强风化大理岩层，一般厚度2.30～7.50 m，平均厚度3.39 m。中风化大理岩层，勘察范围内未见地下水。

3 基坑周边环境情况

场区北侧距地下车库外墙皮3.8 m有一座化粪池及其管线，东北角位置距基坑约10 m位置为一栋3层建筑；西侧地下车库外墙皮距小区围墙约11～16 m，围墙外（本基坑侧）约1.5 m为排水管道等管线，埋深约1.5 m。

4 方案选择

根据本工程的地质特点和特殊周边环境，选择微型钢管桩的支护方案。该方案对周边地层扰动较小，节约支护结构空间且在全风化大理岩地层中施工难度较小。

5 基坑北侧支护设计

根据现场地质情况及周边环境，基坑北侧采用微型钢管桩支护形式，见表1。

表1 微型钢管桩支护形式设计指标

支护段 基底标高 计算点重要性系数A B段 9 . 7 9 1 3 . 6 5 3 . 8 6 二级 二级 1 . 0注：以上标高为绝对标高标高 支护深度基坑安全等级侧壁安全等级

AB段采用上部采用自然放坡，下部采用微型钢管桩+锚索的支护方式，开挖深度3.86 m，地面超载考虑少量材料堆场。

1）AB-1段微型钢管支护桩设计。采用微型钢管桩+锚索垂直支护。支护桩顶标高为15.25 m，桩成孔直径200 mm，采用直径146 mm、壁厚6 mm的无缝钢管桩，桩数约112根，桩间距0.5 m，桩长7.0～8.0 m，灌水泥砂浆，砂浆强度M25，设两排腰梁，型号为双拼18a槽钢。

2）AB-2段微型钢管桩支护桩设计。采用微型钢管桩+锚索垂直支护。支护桩顶标高为13.65 m，桩成孔直径200 mm，采用直径146 mm、壁厚6 mm的无缝钢管桩，桩数约48根，桩间距0.5 m，（范围为化粪池左右外延各4 m，其余AB段均为AB-1段）桩长7.0～8.0 m，灌水泥砂浆，水泥砂浆强度M25，设两排腰梁，型号为双拼18a槽钢

3）AB-1段锚索设计。锚索2道，见表2。

表2 AB-1段锚索参数

序号 水平间距/m垂直间距/m入射角/（°）钻孔直径/m m总长度/m锚固段/m预加力/k N轴力设计值/k N 1 2 2 . 0 2 . 0 2 . 6 2 . 0 2 0 2 0 1 5 0 1 5 0 1 1 . 0 0 1 1 . 0 0 6 . 0 0 6 . 0 0 1 0 0 1 0 0 1 4 8 . 7 3 2 5 0 . 0 5

锚固体采用二次高压注浆工艺，注浆浆液为纯水泥浆，第一次注浆的水灰比为0.45～0.5；二次高压注浆在一次注浆体强度达到5 MPa时（时间一般为初凝后、终凝前）进行，水泥浆水灰比0.5～0.55，注浆压力≮2.5 MPa,注浆量不小于一次注浆量的50%（通过现场试验确定），M30水泥浆，水泥采用P.O42.5R普通硅酸盐水泥。

4）AB-2段锚索设计。锚索1道，见表3。

表3 AB-2段锚索参数

水平间距/m轴力设计值/k N 2 . 0 1 2 . 1 5 2 0 1 5 0 1 1 . 0 0 6 . 0 0 1 0 0 1 7 3 . 9 4绝对标高/m入射角/（°）钻孔直径/m m总长度/m锚固段/m预加力/k N

锚固体同AB-1段。

5）腰梁。分别采用2根型号为18a槽钢双拼。

6）挂网锚喷。桩间喷面采用挂成品钢丝网，喷层厚度为80 mm，强度等级为C20，满挂直径为1.2 mm×50 mm×50mm钢丝网。坡面选用φ6.5 mm的U形环来固定钢丝网，喷坡挂网面积约518 m2。坡顶外至围墙之间地面应混凝土硬化处理。

7）泄水孔。泄水孔按纵横4 m×2 m设置，采用直径为50 mm，长500 mm的PVC管，入土段应采用纱网或土工织物包裹，防止堵塞。

8）基坑支护设计见图1-图3。

图1 基坑支护平面布置

图2 AB-1段支护结构剖面

图3 AB-2段支护结构剖面

6 施工工艺流程及施工过程注意事项

6.1 微型钢管桩

1）施工工艺流程。定位放线→钻机就位→钻进→下钢管桩→浇灌水泥砂浆→安装冠梁并注浆。

2）施工过程注意事项。测量员将钢管桩定位后钻机就位并调整钻机的水平度，钻机调整完毕后开始钻孔到图纸规定深度，在下钢管桩时要注意保证钢管桩的位置偏差不能大于规范要求，然后浇灌M25水泥砂浆。

6.2 锚索

1）施工工艺流程。土方开挖→钻孔→安放索体→灌浆→养护→安装腰梁→安放锚头→锚固→下层土方开挖。

2）施工过程注意事项。当土方挖到锚索的设计标高时，开始施工锚索。钻机就位后要注意调整好钻杆的角度符合图纸设计要求，钻孔深度要达到设计要求。安放索体后要尽快灌浆，注浆时应分多次注浆，第一次低压注浆，等水排出以后提高注浆压力进行注浆。注浆过程中要注意计算灌浆量，以保证锚索的固定端与自由端符合设计要求。

7 基坑监测

7.1 监测方案

1）监测项目。基坑边坡土体及围护结构顶部的水平位移和沉降、坑外地表的沉降，基坑周围建筑物、道路沉降与支护结构顶部水平位移，支护结构深部水平位移、锚索拉力等。

2）基坑位移观测点及基准点的布设，见图4。

（1）在基坑AB段的坡顶每隔15～20 m布设一个观测点且每边监测点数目不少于3个。

（2）对邻近道路布设变形观测点；对基坑周围1～3倍基坑开挖深度范围内的建筑四角、沿外墙每10～15 m处布设监测点且每侧不少于3个。

（3）建筑裂缝、地表裂缝监测点应选择有代表性的裂缝进行布置，当原有裂缝增大或出现新裂缝时，应及时增设监测点。对需要观测的裂缝，每条裂缝的监测点至少应设2个且已设置在裂缝的最宽处及裂缝末端。

图4 观测点布置

3）监测方法。位移采用经纬仪进行，沉降采用水准仪，水位采用水位计观测。

4）监测频率见表4。

表4 监测频率

施工进程 监测频率开挖深度 ≤5 m 5～10 m 1次/2 d 1次/2 d 1次/d

续表4

施工进程 监测频率底板浇筑后时间≤7 d 7～1 4 d 1 4～2 8 d＞2 8 d 1次/2 d 1次/3 d 1次/7 d 1次/1 0 d 1次/2 d 1次/3 d 1次/5 d 1次/1 0 d

各监测项目在基坑开挖前必须读初始值至少2次并保护好基准点。基坑挖土期间，位移值较大出现危险征兆时（视变形大小与速率而定）监测次数应加密。

5）监测的控制允许值及控制报警值见表5。

表5 监测报警值

水平位移垂直位移顶部水平位移深层水平位移锚索内力邻近建筑位移裂缝宽度 建筑地表监测内容 报警值速率 累计值放坡钢管桩1 0～1 5 m m/d 5～8 m m/d 4～6 m m/d 4～6 m m/d 5 0～6 0 m m 5 0～6 0 m m 4 0～5 0 m m 3 5 m m（7 0 %～8 0 %）f21～3 m m/d持续发展持续发展1 0～6 0 m m 1 . 5～3 m m 1 0～1 5 m m注：当监测项目的变化速率达到表中规定值或连续3 d超过该值的7 0 %，监测单位必须报警；f2为构件承载能力设计值

8 监测结果

通过工程实践证明，微型钢管桩在全风化大理岩地质中应用效果能达到设计要求且基坑安全能得到有效保证。该方案在特殊条件下可以节约空间，经济效益良好。

□郭丽琴/中冶天工集团有限公司渤海公司。

□中图分类号：TU472

□文献标识码：C

□文章编号：1008-3197（2017）02-18-03

□DOI编码：10.3969/j.issn.1008-3197.2017.02.007

□收稿日期：2017-03-06

□作者简介：马洪波/男，1983年出生，工程师，中冶天工集团有限公司渤海公司，从事工程技术管理工作。