管桩围护结构在常州基坑支护工程中的应用与分析

1、管桩围护结构在常州基坑支护工程中的应用与分析中国建筑科学管桩围护结构在常州基坑支护工程中的应用与分析贡浩平(常州市城乡建设局,江苏常州213000)【摘要】在常州市紫荆公园景观塔基坑支护工程中,设计采用了管桩围护结构.施工中采取了搅拌桩内插管桩的施工工艺,并制定了严格的质量控制措施;土方开挖过程中未发现明显渗漏,冒水,管涌等现象,基坑监测数据均符合规范要求.工程实践表明,管桩围护结构在常州具有一定的适用性,可为相关工程项目提供借鉴.【关键词】管桩;三轴搅拌桩;基坑支护;插桩applicationandanalysisofpipepilestructureinchangzhoufoundatio

2、npit一gonghaoping【abstractthestructureofpipepileisappliedinfoundationpitoftheviewtoweratchangzhoubauhiniapark.themethodthatpipepileisinsertedinsmwisused.andstrictqualitycontrolmeasuresareestablished.thephenomenonsisuchasleakage,flowing,andpipingareundetectedintheprogressofsoilexcavation.themonitoring

3、dataanalysisindeepfoundationpitexcavationcansatisfythecriterioncompletely.thepractice,whichcanprovidereferencetosimilarengineering,showsthatpipepilestructureisapplicableinchangzhou.【keywords】pipepile;smw;foundationpit;insertedpile1.前言预应力混凝土管桩具有单桩竖向承载力高,生产工厂化,施工速度快,质量可靠等优点.已大量应用于工业民用建筑,铁路码头等众多领域,成为我国

4、应用最广泛的桩型之一d-z.现在国内外工程的应用成果,主要集中于管桩的轴向受荷,对其抗弯及抗剪性能的工程应用却较少.基坑支护主要是利用管桩的抗弯及抗剪性能,相关的实验研究也表明管桩具备一定的抗弯及抗剪性能】,合理的利用其抗弯及抗剪性能就可以充分发挥管桩施工安全,快捷,环保,高效,经济的优势,为基坑支护方式提供新的路径.本文对管桩围护结构在常州基坑支护工程中的应用进行分析,结合常州地区地质条件,为管桩支护结构的应用和推广进行摸索,并积累经验,同时也为类似的工程应用提供借鉴.2.工程概况紫荆公园景观塔基坑支护工程,位于常州市竹林北路.公园内拟建造景观塔,地上高度80m,钢架结构.景观塔地下结构与东

5、侧设备用房结构顶面标高一1.500m,西侧设备用房顶面标高-0.15m,负一层底板顶标高一6.05m.基础采用满堂预应力管桩+筏板,其中一轴底板顶标高一12.1m,底板厚度800ram,一轴底板顶标高一13.6m,底板厚度1200mm,_轴底板顶标高一12.1m,底板厚度800ram,底板垫层厚度loomm.基础边线周长363.6m.本工程士0.000相当于黄海高程+2.200m.拟建场地原为农田与农舍拆迁地,场地自然地面黄海高程约1.62.om.基坑东北角有横塘浜河通过,河面宽度约15m,水深约2.03.om,基坑北边距离竹林北路约1lore,基坑东面,南面与西面比较空旷.3.基坑支护设计和

6、特点分析3.1基坑支护设计:根据地质报告分析,场地地质条件属于中等复杂,按照土层分布情况分为两个区域,见表1,工区土质条件与常州.地区一般土质条件相似,由杂填土,号粘土,号粉砂层以及深部粘性土组成:区土质条件较差,由杂填土,号深厚新近沉积软土,部分号粉砂层以及深部粘性土组成,整个基坑坐落在区,因此基坑区域地质条件相对较差.对于i区,区,根据层淤泥质土的厚度细分为ii一1区(淤泥质土厚度大于lom,缺失层粉砂),一2区(淤泥质土厚约67m,层粉砂厚约45m).场地地下水主要为上层滞水和浅层承压水,其中上层滞水赋存于层杂填土内,与横塘浜河水力联系密切.浅层承压水赋存于层粉砂夹粉土内,与长江与运河水

7、力联系.上层滞水水位埋深0.81.2m,浅层承压实测水位黄海高程一2.98m.本地区近年洪水位黄海高程为3.63m.综合考虑工程地质条件,环境条件,基坑深度以及基坑施工与基础施工工期要求,本基坑支护采用浅部5.om自然放坡(护坡),三轴深搅桩内插入预应力管桩支护(pcmw工法),二道支撑体系,结合坑外轻型井点降水,坑内管井疏干排水.设计断面的桩型布置见表2.三轴深搅桩:e8501200,水泥掺入量p.o42.5级l8.水灰比1.51.8,深度比管桩底超0.5m.首道支撑:冠梁1400800,硷c30,支撑800600,间距8800,中间设立柱,立柱桩0800x10000,上部钢立柱042612

8、钢管.二道支撑:围檩2h428428,支撑钢管060912,间距8800,中间增设立柱横梁(2h500200型钢).3.2工程技术特点与难点(1)本工程基坑深度14.5米,属于一级深基坑,要求基坑支护安全可靠.(2)本场地基坑深度范围内为深厚的粉砂,本工程的止水施工质量是关键.(3)预应力管桩作为新型基坑支护体,具备安全,经济,环保,快速与节能的优点,但施工工艺要求较高,特别是在深厚粉砂层与深部的粘性土层内施工,做到沉桩垂直与准确到位,需要周密的施工措施.?12?chinabuildingscience成因层号土类名称状态重度粘聚力内摩擦角年代(kn/m0)(kpa)o)土层渗透性地质分区q杂

9、填土松散18.515.o12.o上层滞水含水层i,区淤泥质粉质性土流塑17.719.511.5弱透水层区粘土硬塑19.58018.o隔水层i区-粉砂夹粉土密实18.514.427.1承压含水层i,区k=4.4m/d粉质粘土可塑18.943.414.4隔水层i,区粘土硬塑19.673.115.o序号设计计算分段分区基坑深度基坑周长管桩型号与长度支撑方式1balk段ii1区13.482.ophc800b.14.0m一漕专撑2bc,hk段一2区13.476.5phc800c.14.0m二道支撑3cd,gh段一2区14.996.ophc800c.17.0m二道支撑4de,ef,fg段i区12.846.

10、5phc800b.15.0m二道支撑(4)深基坑工程施工环节较多,要求施工单位具备较高的施工组织能力与质量控制能力.(5)新型支护体系的顺利实施,需要建设单位,设计单位,施工单位,监理单位等高度协调与配合.4.基坑支护施工4.1水泥搅拌桩施工:为了保证搅拌均匀,桩孔垂直,搭接有效,三轴搅拌桩采用套接一孔法施工工艺,即沿挡墙方向间隔一孔搅拌施工第一遍(俗称大幅)后,回头套接大幅一孔施工间隔空位部分俗称小幅),在套接孔内插入预应力管桩.广厂厂(a)第一步:三轴搅拌桩施工(b)第二步:闻;恶-:l法搅拌(c)第三步:套接一孔法揽拌(d)第四步:管桩的插入图1套接一孑l法施工工艺施工中如遇地下管线或地

11、下障碍使得深搅桩无法形成连续的止水帷幕,则这种障碍性冷缝在土方开挖前必须要处理.在深搅桩之间用80.的旋喷桩进行处理,旋喷桩桩长与深搅桩相同,切入深搅桩400mm.在深搅桩之间施工排,然后在基坑外围施工一排.4.2内插管桩的施工方法与质量保证措施(1)管桩技术参数与插桩工艺设计采用中交第三航务工程局上海浦东分公司生产的phc800c型管桩,该产品符合国家<先张法预应力混凝土管桩>(gb134761999)标准.管桩的制作工艺主要包括混凝土配料与搅拌,纵向高强钢筋下料与镦头,箍筋滚焊成笼,短头板与裙板焊接拼装,混凝土布料,合模,纵向张拉,离心成型,低压蒸养预养,拆模,高压蒸养,检查存

12、放.管桩是工厂化制作,从原材料选配,钢模质量,张拉工艺,离心制作工艺,普通养护与高压养护等方面具有严格而规范的施工标准;产品在出厂以前进行质量检验以及性能试验,可准确的测定管桩的开裂弯矩,极限弯矩,抗弯刚度,抗剪强度以及局部抗压等性能.管桩插入的3-艺流程见图2.匦亟悃一因甲图2内插管桩施工工艺管桩的插入是在三轴搅拌桩采用套接一孔法插桩法的施工工艺,即沿挡墙方向间隔一孑l搅拌施工第一遍(俗称大幅)后,回头套接大幅一扎施工间隔空位部分(俗称小幅),在套接孔内插入预应力管桩.(2)质量保证措施:本工程地基土经过三轴搅拌后,处于液化状态,根据土层分布特点以及液化程度,经实践测试侧壁摩阻力可按照i一2

13、kpa考虑,phc800c-110管桩的沉桩阻抗约810吨,一般依靠自身重量能够插入到位.为了防止液化土体沉淀影响插桩,要求在搅拌施工完成后的3o分钟内插桩完毕.因此要求搅拌机空位移动,管桩起吊准备,人员准备等工作应充分,相互配合熟练且有序.如果搅拌完成后因特殊原因造成不能尽快插桩,则重新套接搅拌.如果插桩后,因障碍或偏斜导致大部分桩插不下去,则拔出后重新搅拌插桩.如拔桩困难,则就地断桩(锯断),根据插入深度情况选择后背补桩,内插钢管等补救措施.4.3钢围檩与钢支撑施工钢围檩与钢支撑的结构构造见图3,首先开挖二层土方,然后进行钢围檩与立柱桩节点处理,最后再安放钢支撑.安装钢围檩的工艺如下:(1

14、)清理管桩围檩段附着水泥土,露出管桩.(2)制作钢牛腿,每隔一根桩制作一个,每根桩植6根m20150膨胀螺栓,采用电锤钻孔,清孔后用同固牌植筋胶植筋.(3)安放钢筋网.(4)安放h型钢,型钢接头设置在支撑范围,如无法避免跨中国建筑科学?13?中接头时,需按等强度原则加强型钢的连接.(5)用钢管固定型钢.(6)在管桩与h型钢之间浇筑c2o混凝土.(i>构造平蔼(b)构造削面,图3钢围檩与钢支撑构造4.4监测结果分析:基坑开挖前对周边的道路,建筑进行了测量,并做好了数据的采集记录,土方开挖过程中察看有关资料及其变形情况.沿基坑周边跨中各设置一个水平位移观察点,用于了解基坑开挖过程中,支护桩桩

15、项圈梁水平位移的变化趋势.为掌握基坑开挖对周围道路及地下管线的影响,对基坑周边的建筑物均布置沉降观测点.同时,土方开挖过程中,监测基坑的管道渗漏,冒水,管涌等现象.监测结果表明基坑施工从土方开挖初直至地下结构施工完成坑壁回填后,均未有明显管道渗漏,冒水,管涌等现象,支护桩桩项圈梁水平位移和地面沉降符合规范要求.实践证明管桩围护结构在本项目基坑支护工程中的应用达到设计要求.5.结论利用预应力管桩进行基坑支护,相关的研究和工程应用正在逐渐深入.本项目中将管桩与搅拌桩结合,根据常州土质特点制定出相应的施工方案,实践结果表明管桩支护在采取了特殊的处置措施后适用性较强.因为管桩本身具有施工安全,快捷,环

16、保,高效,经济的优势,所以在安全的基础上,采取有效措施,可以开辟出管桩应用的新途径.参考文献11张忠苗.桩基工程m-1.北京:中国建筑材工业出版,200721张明义.静力压入桩的研究与应用m.北京:中国建材工业出版,200433刘俊伟,张忠苗,于秀霞等.预应力混凝土管桩抗弯及抗剪性能试验研究j1.建筑技术,2010,41(12):11011104e4l周建凡.phc管桩在深基坑工程中的应用研究d.武汉:武汉理工大学,2007esl颜荣华,黄广龙,梅国雄等.预应力混凝土支护管柱抗剪计算分析d.南京工业大学(自然科学版),2010,32(5):4953【作者简介】贡浩平,高级工程师.【文章编号11

17、6726863(2011)03-001103(上接第10页)一个高危险的行业,工程建设中机械的大量使用带来的许多不安全的因素,如何看待工程安全的要求,体现了对工程目的性价值和工具性价值辩证思考,这种安全的要求一方面是对从业人员人身安全的要求,另一方面还有对施工环境中其他的人,机械,周边人群的安全要求,对工程负责,保证其安全至上,万无一失是许多工程建设企业的口号,这种对安全的重视体现了工程建设管理人员的责任感,义务,及人之为人的良心所在.如果工程的安全性得不到保障,那么工程建设的道德价值也便失去了.由于不同人群对工程的利益诉求不同,对工程问题道德关注,包括工程参与者或工程主体的职业素养和职业道德,他们自身在工程实践过程中应当有怎样的道德观;以及对工程周边的牵扯各自利益的群体,工程参与者应当有怎样的道德感.一个工程之所以难做,就是因为它要实现的价值目标是多元的,比如说高速公路工程建设,由于群体差异各利益方诉求是不同的,地方政府关心的道路畅通带来的对经济发展的带动作用,工程主管部门关心的是按期保质保量的完成建设,工程施工方希望获得更多的利润,当地的老百姓希望尽可能维护自己的利益,同时环境监察部门密切关注各个环境指标,质检安全部门关注施工中的各种问题,单纯的工程伦理学研究并不