钢板桩和钢筋混凝土圈梁组合式基坑支护施工工法.docx

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1、钢板桩和钢筋混凝土圈梁组合式基坑支护施工工法1前言随着城市发展，城市建设空间逐步由地上延伸至地下，由快速路高架拓展至地下深层通道结构，如隧道、管廊、管道等，城市空间利用率达到最大化，是新型现代化城市发展趋势，同时，我们也面临着对地下工程建设的挑战。在地下工程施工过程中，常采用明挖、暗挖等形式进行，暗挖包含矿山法、顶管法、盾构法等。在复杂城市环境下，对于城市管网施工，为了不影响地面房屋和其他工程设施，常采用顶管法施工，需设置始发井。始发井支护形式一般为混凝土地下连续墙形式，因其力学性能高，安全系数大，普遍采用；但是，工程造价、施工质量、施工工艺要求、始发井数量等因素不可忽略。如何安全、快速、经济

2、的选择基坑支护形式，最大限度地发挥各支护构件力学性能，保证基坑支护体系稳定是个技术难题。针对以上问题，我公司管理人员开展了科技创新，研发了钢板桩和钢筋混凝土圈梁组合式基坑支护施工工法，在东营市中心城两河亡利河、溢洪河及内水系环境综合治理工程（一期）顶管施工中进行了应用。同时，在济南新东站二期市政道路建设工程响泉路（裴家营路至凤箫路）雨水管顶进施工实践中，取得了良好的应用效果。2工法特点2.1 施工安全本工法在基坑土方开挖前14天开始进行坑内、外降水，坑内地下水位降至基坑底下1m,保证坑底干燥，再施工底板混凝土，保证工作面平整、干净。相较沉井施工，施工至坑底设计标高后，进行水下封底混凝土施工，此

3、过程需要专业潜水员下水进行封底操作，危险性极高。本工法可充分保证施工人员安全。2.2 快速建造以圆形基坑深度7m为例，本工法2天完成钢板桩封闭施工，第一层土方开挖0.5天，每层圈梁完成施工用时1天，混凝土养护3天，土方开挖及圈梁施工一个周期下来共计用时4.5天，3层圈梁施工时间13.5天，坑底硬化加固0.5天，底板混凝土施工及养护3天，再加钢板桩施工时间共计19天。相较混凝土沉井施工（混凝土沉井分2段现浇），探坑垫层施工1天，第一段沉井钢筋绑扎及支架、模板支设施工4天，混凝土浇筑及养护3天，沉井下沉2天，第二段沉井完成同样需要9天，封底混凝土施工及养护2天，底板混凝土施工及养护3天，共计24天

4、。共计节约24-19=5天，施工快速。2.3 整体性强、力学性能高利用钢板桩+钢筋混凝土圈梁内支撑作为支护结构，将钢板桩与混凝土圈梁连接在一起，相互咬合，形成整体稳定结构体系，受力合理，支护强度高，无应力集中现象。极大发挥钢筋混凝土圈梁抗压、抗扭、抗弯性能高的力学性能。2.4 地下工作面净空充足基坑支护仅存在环形钢筋混凝土支撑，其余空间未设置支撑，方便管段、箱涵段吊装入井，工作面净空充足，不会出现任何碰撞；同时，方便其他输送管线（送泥管、排泥管、输电线等）、上下人梯设置。2.5 可周转率高、施工成本低待坑内工程施工完毕后，按设计要求进行回填料分层回填，此时需破除相应混凝土圈梁（作为何填料，提高

5、地基承载力），对钢筋进行回收，逐层回填至地面后，进行钢板桩拔出，回收供下一个工作并使用。相较混凝土连续墙，在相同空间位置，钢筋混凝土结构置换为钢板桩，费用大大减少。2.6 混凝土工程施工质量高沉井施工中存在大体积混凝土浇筑，混凝土施工质量缺陷较为显著，常存在振捣不密实、受水泥水化热影响产生裂缝、鼓胀、外壁粗糙增大下沉摩擦力等问题，本施工方法钢筋混凝土圈梁尺寸较小，浇筑的混凝土能够得到充分振捣和养护，成品质量佳，多因素可控。3适用范围本工法适用于黏土地质条件封闭式深基坑开挖、支护施工。4工艺原理目前，城市桥梁、管网等地下结构物存在施工场地有限、施工深度较大、施工工艺复杂等特点，根据现场实际情况，

6、一般采用混凝土连续墙、钢板桩内支撑等支护形式进行施工方法，这些施工方法具有造价高、地下施工空间小等不利因素。针对上述难题，本工法采用钢板桩+钢筋混凝土圈梁基坑围护结构分析模型、B1M技术模拟方式，在指定部位打设单排封闭式拉森IV型钢板桩，同步进行坑内、外地下水降、排工作，对钢板桩内土方进行逐层开挖，每层开挖至钢筋混凝土圈梁底部，在钢板桩内侧焊接耳板，环向平铺白色塑料布底膜、侧模，绑扎圈梁钢筋，焊接防坠落钢筋，并与主筋绑扎，支设模板，浇筑每层圈梁混凝土，待混凝土强度达到75%,进行拆模，进行下一阶段土方开挖，施工方法以此类推。施工至设计底标高后，检测基底承载力是否满足设计要求情况，如不满足，可进

7、行毛石换填以提高基坑承载力，最后施作底板混凝土。钢板桩与钢筋混凝土圈梁连接成为整体性良好的围护结构形式，形成一个稳固、可靠的围护结构体系。本工法既能承受因基坑土方开挖而产生的土体侧向压力，又能大大减少各种施工安全风险，提高混凝土工程施工质量。钢板桩施工时间短，定位后可实现精确、快速插打；钢筋混凝土圈梁抗压、抗扭、抗弯性能高，在本围护结构中极大发挥其力学性能，实现基坑工程高效、低成本、快速建造目的，形成一套基坑围护工程施工关键技术。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程5.2操作要点5.2.1 降水井施工施工工艺流程图5.1.1施工工艺流程图井点测量定位钻孔就位制备泥浆钻孔上泥浆池图5.2.

8、1-1施工工艺流程图(2)施工要点1)测放井位根据设计单位提供的测量控制点，测量放线确定井点位置，对井点进行开挖,降水井距沟槽上口线Im布置，挖一个小土坑，深约500mm,以便于开孔时集水,并用水沟将小坑与集水坑连接，以便排泄多余水。2)钻机就位本工程井位成孔采用反循环钻成孔，反循环钻机选用车载式反循环动力头钻机。吊移设备，必须由持有专业执照的起重人员作业，吊移钻机时由专人指挥。桩机安装时做到三点一线，即钻杆中心、转盘中心、桩孔中心在同一铅垂线上，以保证钻孔垂直度，转盘中心同桩孔中心位置偏差WIomm。钻机安装必须平稳、牢固，钻进中不得有位移，底座垫实，在钻进中经常检查。设备安装就位之后，精心

9、调平，安装牢固，作业之前先试运转，以防止成孔中途发生机械故障。所有的机电设备接线要安全可靠，位于运输道路上的电缆埋设管道保护。各项设备的安装、使用、搬迁、拆卸和维护保养按其使用说明书正确操作使用。3）泥浆制备泥浆制备选用高塑性膨润土，膨润土泥浆按下表所列的性能指标进行制备。表5.2.1泥浆各项性能指标序号项目性能指标检验方法1比重1.11.15泥浆比重计2黏度2025s漏斗法3含砂率6%4PH值79PH试纸4）钻孔A、循环系统设置:根据场地的实际情况，对循环系统的设置进行合理布局，并要求冲洗液循环畅通，易于清除钻渣。泥浆池容量不小于5m3,以确保冲洗液正常循环。开孔钻进时应先轻压、慢钻并控制泵

10、量，进入正常工作状态后，逐渐加大转速和钻压。在正式施工前，先进行试成孔。B、钻孔作业要连续进行，因故停钻时，必须将钻头提离孔底5m以上以防止坍孔埋钻。C、在钻进过程中，注意地层变化，对不同的土层，采用不同的钻进方法。在硬粘土中钻进时，用一档转速，放松起吊钢丝绳，自由进尺；在普通粘土、砂粘土中钻进时，可用二档、三档转速，自由进尺；遇地下水丰富容易坍孔的粉砂土，宜用低档慢速钻进，减少钻头对粉砂土的搅动，同时要加大泥浆比重和提高水头，以加强护壁防止塌孔。D、钻孔时，必须采取减压钻进，即使孔底承受的钻压不超出钻锥重力和压重块重力之和扣除浮力后的80%,这样可使钻杆维持竖直状态，使钻头竖直平稳旋转，避免

11、或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。5）清孔达到设计孔深后及时清孔提钻，清孔时先将钻头提离孔底1520cm,输入泥浆循环清孔，并应控制泥浆比重，调节泥浆性能。以所换新鲜泥浆达到孔内泥浆含砂量逐渐减少至稳定不沉淀为度。6）吊放无砂硅管下管采用悬吊式托盘下管法，管筒在粉土层段必须用纱网包封严密，以防涌砂。在下滤水管前先回填砂垫层，然后下沉淀管（混凝土实壁管），再下混凝土滤水管，上下管之间用竹皮（细竹子）铁丝绑扎连接。下管时，必须把管中心对准钻孔中心。下泵宜用麻（或棕）绳吊装在井内，下到设计深度，并在井口绑牢。7）填滤料滤料选用中粗砂或细石子，滤料厚度不小于I（X）mm,滤料下部低于滤管2m。下管结束后，立

12、即在管壁与孔壁之间进行填滤料，围填时慢慢用铁铳从四周填入，并用钢筋捣实，防止中间出现漏空现象。填料时，滤料应沿井管四周均匀连续填入，并应随填随测。当发现填入数量及深度与计算有较大出入时，应及时找出原因并排除。8）洗井排浆采用污水泵或潜水泵洗井，洗井标准以井内抽出的水清澈为准，要求洗井时间不小于4小时。9）排水抽水设备采用污水泵或潜水泵，每井安装阀门调节流量大小，阀门用夹板固定,地面总管采用DE400PE管，过路管采用DE300钢管，壁厚5mm,并用混凝土包封，根据基坑抽水实际情况，设置集水沉淀池，最后，沿总管排至附近排水管网。10）监测、维护利用降水井进行地下水位观测，降水初期每天观测12次。

13、降水期间必须保证降水井的完好，对降水井进行定期检查和维护，发现问题及时处理，确保基坑施工安全。降水期间，禁止向管井内投放异物，避免影响抽水效果，并将管井口进行绑扎封闭，保证地面人员安全。11）封井管井降水结束后应回填，根据现场工艺性试验确定，建议管井位于绿化带或人行道时，填入黏土封井；管井位于车行道时，采用灌砂法封井，先用砂将井填满，然后对井中的砂进行灌水，灌满为止；水满后不久，井中砂就会沉陷，然后再灌砂、灌水，直至填平位置，具体施工流程如下:图5.2.1-2封井流程图5.2.1-3降水井示意（黄色）5.2.2钢板桩施打现场根据需要选用固定模数拉森IV型钢板桩，钢板桩用振动沉拔桩机施打,施打前

14、一定要熟悉地下管线、构筑物的情况，认真放出准确的支护桩中线。打桩前，对钢板桩逐根检查，剔除连接锁口锈蚀、变形严重的普通板桩。在钢板桩的锁口内涂油脂，以方便打入拔出。在插打过程中随时监测每块桩的斜度不超过2%,当偏斜过大不能用拉齐方法调正时，拔起重打。钢板桩施打可考虑采用逐根式打入法与屏风式打入法相结合施工，在密实砂土和高粘性土区域建议使用屏风式打入法。屏风式打入法不易使钢板桩发生屈曲、扭转、倾斜和墙面凹凸，打入精度高，易于实现封闭合拢。施工时，将1020根钢板桩成排插入导架内，使它呈屏风状，然后再施打。通常将屏风墙两端的一组钢板桩打至设计标高或一定深度，并严格控制垂直度，然后在中间按顺序分1/

15、3或1/2板桩高度打入。屏风式打入法的施工顺序有正向顺序、逆向顺序、往复顺序、中分顺序、中和顺序和复合顺序。施打顺序对钢板桩垂直度、位移、轴线方向的伸缩、钢板桩墙的凹凸及打桩效率有直接影响。因此，施打顺序是钢板桩施工工艺的关键之一。其选择原则是：当屏风墙两端已打设的钢板桩呈逆向倾斜时，应采用正向顺序施打；反之，用逆向顺序施打；当屏风墙两端钢板桩保持垂直状况时，可采用往复顺序施打；当钢板桩墙长度很长时，可用复合顺序施打。密扣保证板桩顺利合拢。523钢筋混凝土圈梁施工施工工艺流程图5.2.3-1施工工艺流程图(2)施工要点基坑开挖过程中，需设置上、下临时通道，以便人员进行钢筋混凝土圈梁施工，建议采用装配式梯笼。随着土方逐层下降，清理梯笼落脚安置面，保持土面四角平整、承载力达标，梯笼上部与钢板桩进行有效连接，保证其稳定性。钢板桩耳板按照设计要求提前在加工厂进行切割预制，质量满足要求后，运输至施工现场，现场测量人员用粉笔等标记物将焊接位置提前标记，方便工人焊接找点。圈梁下方土面平整完毕后，环向平铺白色塑料布底膜、侧模，钢板桩凹槽内侧塑料布形状提前修剪，用时直接置入即可。圈梁主筋、箍筋型号、间距、数量根据设计计算得出，绑扎完成主体钢筋后,焊接防坠落钢筋，防坠落钢筋需置于顶层主筋下