基础工程设计ｆ Ｅｎｓｉ￣ｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆｔｈｅ Ｇｒｏｕｎｄ １微型钢管桩复合土钉墙设计及施工工艺 Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ Ｓｔｅｅｌ Ｐｉｐｅ Ｐｉｌｅ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ Ｓｏｉｌ Ｎａｉｌｉｎｇ Ｗａｌｌ 付强 ，王伟德 （１．郑州工业贸易学校，郑州４５０００７；２．河南建筑工程有限公司，郑州４５０００７） ＦＵ Ｑｉａｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｗｅｉ－ｄｅ （１．Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ＩｎｄｕｓｔｒｙａｎｄＴｒａｄｅＳｃｈｏｏｌ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００７，Ｃｈｉｎａ；２．ＨｅｎａｎＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００７，Ｃｈｉｎａ） 【摘要】微型钢管桩＋土钉墙＋锚管注浆支护技术可以在场地狭窄条件下施工，既保证基坑的安全，又缩短工期，具 有良好的经济效益。结合郑州西郊一个深基坑支护工程实例，对微型钢管桩复合土钉墙的设计与应用进行了分析，并 给出了施工工艺，相关成果对类似工程具有一定指导和借鉴意义。 【Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｍｉｎｉａｔｕｒｅ ｓｔｅｅｌ ｐｉｐｅ ｐｉｌｅ，ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｎａｉｌｅｄ ｗａｌｌ ａｎｄ ａｎｃｈｏｒ ｔｕｂｅ ｇｒｏｕｔｉｎｇ ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃａｎ ｂｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｉｎ ｎａｒｒｏｗ ｓｐａｃｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｙ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｓｈｏｒｔｅｎ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｐｅｒｉｏｄ，ａｎｄ ＳＯ ｔｈｅｙ ｈａｖｅ ｈｔｅ ｇｏｏｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．ＡｄｅｅｐｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔｉｎＺｈｅｎｇｚｈｏｕｗｅｓｔｓｕｂｕｒｂｉｓｔａｋｅｎａｓａｐｒｏｊｅｃｔｅｘａｍｐｌｅ，ｍｉｎｉａｔｕｒｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅｐｉｌｅａｎｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓｏｉｌｎａｉｌｉｎｇｗａｌｌ ａｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｎａｄｔｈｅｉｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｒｅｇｉｖｅｎ，ｗｈｉｃｈｒｅｆｅｒｇｕｉｄａｎｃｅａｎｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｓｉｍｉｌｒａｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ． 【关键词】微型钢管桩；基坑设计；施工工艺 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ】ｍｉｎｉａｔｕｒｅｓｔｅｅｌｐｉｐｅｐｉｌｅ；ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｐｉｔｄｅｓｉｎｇ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｙｇ 【中图分类号］ＴＵ４７３．１；ＴＵ７５３．１ 【文献标志码】Ｂ 【文章编号】１００７—９４６７（２０１２）１０－００９７—０３ １引言 ２工程概况 微型钢管桩是在微型桩和钢管桩的基础上发展而来的， 某场地内拟建６幢高层和一停车场，其中主楼的概况如 在国内外已被广泛用于支承桩、摩擦桩、支护桩（尤其是基坑 表１所示，地下车库基础埋深为１４．０ｍ，进行基坑支护设计时， 工程）等各类工程，微型钢管桩具有以下优点ｆ１］：（１）水平阻力 取基坑深度为１ ５．０ｍ。 大，抗横向力强，作为桩母材的钢材，其屈服强度高，另外多排 表１场地的拟建建筑物 微型钢管桩形成的整体断面强度大，对抵抗弯矩作用的抵抗 距也大，所以能承受很大的水平力；（２）微型钢管桩施工速度 快，可以缩短工期；（３）微型钢管桩的综合经济效益高，可节省 工程费用。 本文针对郑州西郊某深基坑为例，依据相关规范和设计手 册口一，采用微型桩复合土钉墙进行了支护设计。 周边环境比较简单，主要是市政道路，道路市政管线如图 【作者简介】付强（１９６８～），男，山东日照人，讲师，从事岩土工程 １所示。 勘察方面的研究，（电子信箱）ｆｕｑｉａｎｇｌ ９６８＠１ ２６．ｃｏｒｎ。 ３工程地质和水文地质条件 ９７ ｌ工程建设与设计 ｌ ｃｏｍ护ｌ‘ｃＩｉ。ｎ＆ ｊ 脚丹 ｅ“ 由 心 蒌线 污水０项：— ｌ０８．９０ ■ 顶：ｌ０９．５０ Ｉｌｍ ２ｍ ４ｍ ５．５ｍ ５．５ｍ ４ｍ ２ｍ ｌｍＩ ＋————｝————————— —————————————————————————＋———＿＋＋叶 道路总宽２５ｍ ｌＪ ———————————————————————————————————————————————————————————————————————————————— 图１周边道路管线布置情况 根据勘察报告，基坑范围内的地层共有８层，主要为第四 系冲洪积粉土、粉质黏土等，地层的主要描述如下： １）粉土（ｑ４ａｌ＿卜ｐ１）：褐黄色～黄褐色，稍湿，稍密～中密，干 强度低，韧性低，无光泽反应，无摇震反应；局部夹粉质黏土。 ２）粉土（Ｑ４ａｌ＋ｐ１）：褐黄色～黄褐色，稍湿，稍密～中密， 干强度低，韧性低，无光泽反应，无摇震反应。 ３）粉质黏土（Ｑ４ａｌ＋ｐ１）：褐黄色，可塑，干强度中等，韧性 中等，稍有光泽，无摇震反应。 ４）粉土（Ｑ４ａｌ＋ｐ１）：黄褐色，稍湿，密实，干强度低，韧性低， 无光泽反应，无摇震反应；局部夹粉砂。 ５）粉质黏土（Ｑ４ａｌ＋ｐ１）：褐黄色，可塑，含少量姜石，局部夹 薄层钙质胶结层（约３０ｃｍ），干强度中等，韧性中等，稍有光 泽，无摇震反应。 ６）粉质黏土（Ｑ３ａｌ＋ｐ１）：棕黄色，硬塑，含较多钙质结核（粒 径ｌＯｍｍ￣２５ｍｍ），干强度中等，韧性中等，稍有光泽，无摇震 反应。局部为粉土。 ７）Ｊ钙质胶结层（Ｑ２ａｌ＋ｐ１）：灰白色，充填物为黄褐色粉质 黏土，坚硬，破碎局部呈短柱状。 ８）粉质￣ｉ－［－（Ｑ３ａｌ＋ｐ１）：褐黄色，硬塑，见钙质结核，干强度 中等，韧性中等，稍有光泽，无摇震反应。 ９）粉质黏土（Ｑ３ａ１＋ｐ１）：棕黄色，坚硬，含大量钙质结核，干 强度中等，韧性中等，稍有光泽，无摇震反应。局部呈半胶结 状态。局部夹有粉砂和小砾石。 根据勘察报告，在基坑开挖深度范围内未见地下水。 各地层的物理力学参数见表２。 ４基坑支护设计 本基坑西和南侧距马路３．Ｏｍ，不具有放坡空间，针对这 种『青况，根据本基坑的工程地质条件及基坑周边环境，结合当 地的基坑经验，可采用的基坑支护方案主要有３种：普通土钉 ９８ 表２地层的物理力学参数 墙、灌注桩＋锚杆（预应力锚索）、微型钢管桩＋土钉墙。经反 复对比验算：普通土钉墙安全性较低，灌注桩＋锚杆（预应力 锚索）虽然安全性较高、但造价高，最终选用了微型钢管桩＋ 土钉墙的支护措施。 支护方案如图２所示，共设置七道土钉、三道注浆锚管、 三排微型钢管桩，微型管桩和土钉锚杆之间采用槽钢连接，以 增强土钉墙面层的强度及整体刚度，防止其开裂和外鼓，保证 基坑安全。微型钢管桩和土钉墙的参数如下： １）钻孔０２００ｍｍ，孔深分别为７．Ｏｍ、１０．Ｏｍ和１２．Ｏｍ桩 间距１．Ｏｍ； ２）孔中插一根０４８ｍｍ钢管，壁厚≥３．０ｍｍ，管长与钻孔 深度相同，管顶用２根１４号槽钢相连； ３）土钉之间采用１根Ｏ１２ｒｎｍ￣长横压筋连接。土钉钢 筋直径２０ｍｍ￣２８ｍｍ的Ⅱ级螺纹钢筋，土钉成孔直径不小于 １２０ｍｍ；钢筋网片＠８ｍｍ＠２５０ｍｍｘ２５０ｍｍ现场扎丝绑编，面 层喷射混凝土Ｃ２０，厚度８０ｍｍ； ４）注浆锚管采用０４８ｍｍ钢管，壁厚＝３．Ｏｍｍ的钢管，采 用纯水泥浆注浆。 市政谱略 图２基坑支护结构图 ５微型钢管桩复合土钉墙施工工艺 基础工程设计ｆ ｅｒ Ｄｅｓ ｏｆｔｈｅ Ｇｒｏｕｎｄ ｌ１）土方分层开挖（１．２ｍ￣１，５ｍ不等），然后分层进行土钉 墙施工和微型钢管桩施工。 ２）在标高一２．５ｍ、一４．０ｍ、一５．５ｍ、一７．０ｍ、一８．２ｍ、 一１．８ＭＰａ。先在孔口安装密封盖，上部连接高压注浆管，打开排 气阀进行高压注浆。注浆完成后应及时清洗注浆设备。注浆时 应严格控制配合比，水泥浆要搅拌均匀，保证搅拌时间，搅拌 好后的水泥浆采用筛网过滤，以防堵管，保证注浆质量和效 果；注浆过程中应注意观察注浆泵和孔口压力值的变化及注 浆量的变化，注浆过程中采用注浆压力控制和注浆量控制，当 注浆压力在１．５ＭＰａ￣２．０ＭＰａ、而注浆量很小或注浆量是第一 ９．４ｍ和一１０．６ｍ处施工土钉。土钉采用洛阳铲（口径为 ８ｃｍ～ｌＯｃｍ）人工成孔，成孔斜度１０。，孔位偏差不大于１０ｃｍ。 按设计要求截取钢筋长度，每隔１．５ｍ焊一对中支架，以保证 杆体居中，有足够的水泥浆保护层，将注浆管连同杆体同时送 入孔底，管口距孔底为２０ｃｍ。浆液采用４２５ 普通硅酸盐水泥， 按０．５：１水灰比配制水泥浆净液，从注浆管自孔底部开始注 浆，待孔口流出同等浓度的水泥浆时，即停止注浆。为了保证 注浆饱满，同一批注浆孔注浆时，应在各孔口重复补浆数次。 ３）在标高一７ｍ、一９．４ｍ和一Ｉ１．６ｍ处施工微型钢管桩。基 坑开挖到设计标高后，采用钻机钻至孔底，成孔后清除孔口余 土，插入钢管至设计标高，抛填２ｍｍ～７ｍｍ碎石并用钢筋插 捣，孔口不得碎石堆砌。桩体成型后，覆盖孔口进行自然养护 ３ｄ后，方可进行下一工况的土方开挖。 ４）在一Ｉ Ｉ．８ｍ、一１３．Ｏｍ、一１４．２ｍ处施工注浆锚管。采用洛 阳铲成孔，二次高压劈裂注浆工艺。锚管采用ｑ￣４８ｍｍ（壁厚 ３ｍｍ）的热轧无缝钢管制作，沿管壁用台钻呈梅花型钻 ６ⅡⅡｎ～８ｍｍ的小孔，并在管底焊一块厚５ｍｍ，直径与钢花管 外径相等的封端钢板，钢板中心留一个 ２０Ｉｌｌｌ１１～￣２２ｍｍ的 圆形孔，再在钢板焊￣１６ｍｍ钢筋制作的ｕ型托架，钢花管外 壁孔眼处缠绕特制胶带封孔，胶带沿ＴＬｔＩ￣螺旋式缠绕３层，然 后每隔３０ｃｍ左右绕钢管外壁缠绕一周固定，缠绕前将管壁清 理干净，胶带压平粘牢。二次注浆时，钢锚管管口加钢盖密封， 管口与钢盖之间设密封圈，钢盖留置排气阀及在两侧留 ￣ｂ２０ｍｍ的孔眼，方便穿螺杆来固定密封盖。当钢锚管安放入 孔后进行第一次注浆。第一次注浆采用Ｍ３０水泥砂浆，浆液 通过注浆管从孔底自下而上反向压浆，将孔底残留的碎渣压 出孔外，当孔口流出浆液１Ｏｓ～１５ｓ后，可停止注浆。第一次注 浆完成后，立即进行封孔处理。封孔方法是现将钢锚管外壁周 围约５０ｃｍ深的土层进行清理，清理管径约比管径大１０ｃｍ，清 理好后，先用注浆水泥袋围着钢锚管填塞至孔口以下ｌｍ左 右，并用钢钎沿钢管四周振捣密实。配置水玻璃液和水泥砂浆 液，双液混合搅拌均匀倒入孔内Ｏ．５ｍ～１．０ｍ深，双液凝固后， 上部再用水泥砂浆封孔。第一次注浆完成２ｈ～３ｈ后，进行第 二次高压注浆，采用Ｍ３０纯水泥浆，注浆压力为１．５ＭＰａ￣ 次注浆量的３倍～５倍时，该孔注浆即可结束。在第二次注浆 时派专人观察边坡有无溢浆情况，及时调整注浆压力和措施， 保证基坑侧壁的稳定安全。 ５）钢筋网的绑扎：根据工作面的高度截取竖向钢筋（考虑 搭接长度），钢筋搭接处做成弯钩，采用铅丝绑扎，网筋 ８＠２５０ｍｍｘ２５０ｍｍ，混凝土保护层不少于３ｃｍ。加强筋采用 １２ｍｍ通长搭接，搭接处采用焊接，焊接长度单面焊不小于 ｌＯｄ。用“ｕ”型铁钉将钢筋网片固定在土坡表面。 ６）喷射混凝土：喷射混凝土厚８０ｍｍ，强度Ｃ２０，混凝土采 用碎石、中粗砂与水泥现场拌制，水泥与砂石重量比为１：４～１： ５，砂率为４５％～５５％，混合料应拌制均匀，随拌随用，水灰比 要控制好，保证喷混凝土表面平整、着料稳固，不滑移流淌，不 干散掉落。在喷浆前，浇水湿润需喷浆的土坡表面，用喷将 拌制好的细石混凝土喷射至土坡表面，喷嘴离开土坡表面 ０．６ｍ～１．２ｍ，每层喷浆不超过７５ｍｍ，待前一层强度达到 ５０％，再进行后层旌工。 ６结语 １）本基坑综合地质、水文和周边环境、施工设备及主体施 工的配合等诸多因素，选取了微型钢管桩复合土钉墙的支护 措施，既经济又安全，取得了良好的效果。 ２）给出了详细的微型钢管复合土钉墙的施工工艺，为类似 的设计和施工提供了参考。ｄ》 【参考文献】 【１】高森亚．微型钢管桩在基坑支护中的应用研究［１）】．长沙：中南大学， ２００８． 【２】ＪＧＪ ｌ２０—９９建筑基坑支护技术规程［ｓ】． 【３】ＣＥＣＳ ９６：９７基坑土钉支护技术规程［ｓ］． 【４】刘国彬，王卫东．基坑工程手册（第二版）【Ｋ］．北京：中国建筑工业出 版社，２００９． 【收稿日期］２０１２．０４．２７ ９９
