1、202212Building Construction2858深基坑坑中坑区域轻型薄壁钢管支护施工技术董传艺 汲 东 郗 骁 吕军强 梁学磊 白朝勒门中建八局第二建设有限公司 山东 济南 250014摘要：依托菏泽新闻大厦项目深基坑的坑中坑支护实践，对比分析了各种支护方式的便利性、经济性、快捷性，创新采用轻型薄壁钢管支护施工方法，达到了安全、快捷、高效、节约的目的。经项目应用实践，证明轻型薄壁钢管支护桩适用于面积不大的深基坑坑中坑基础支护。关键词：深基坑；坑中坑；轻型薄壁钢管桩；支护技术中图分类号：TU753 文献标志码：A 文章编号：1004-1001(2022)12-2858-04 DOI
2、：10.14144/ki.jzsg.2022.12.014Construction Technology of Light Thin-walled Steel Pipe Support in Pit-in-pit Area of Deep Foundation PitDONG Chuanyi JI Dong XI Xiao L Junqiang LIANG Xuelei BAI ChaolemenThe Second Construction Limited Company of China Construction Eighth Engineering Division,Jinan,Shan
3、dong 250014,ChinaAbstract:Relying on the pit-in-pit support practice of the deep foundation pit of Heze News Building project,the convenience,economy and rapidity of various support methods are compared and analyzed and the construction method of light thin-walled steel pipe support is innovatively
4、adopted to achieve the goal of safety,rapidity,efficiency and economy.The project application practice proves that the light thin-walled steel pipe support pile is suitable for the foundation support of pit-in-pit with small area of deep foundation pit.Keywords:deep foundation pit;pit-in-pit;light t
5、hin-walled steel pipe pile;support technology框架-剪力墙结构。北塔楼地下2层，地上31层，建筑高度150.8 m；南塔楼地下2层，地上10层，建筑高度58.8 m。本项目为包含广播影视中心及菏泽日报社等单位的综合性办公楼，建筑功能包括办公、会议、接待、商业、展览及休闲配套等（图1）。图1 项目效果图2 基坑概况本项目基坑开挖深度为自然地面下约12.00 m，周长为590 m，面积为21 564.40 m2，基坑西侧为赵王河，与地下车库边线最短距离35.00 m，该场地属黄河冲积平原地貌，地貌单元属鲁西黄泛平原区。赵王河水位较高，本项目稳定地下水位埋
6、深为2.314.45 m，属于临河高水位高水压深基坑。本场地清表后，地下车库基坑开挖深度标高主要为 10.55 m，北塔楼核心筒的电梯井及集水坑开挖最深标目前，深基坑工程中由于建筑物会有电梯井、集水坑等，需在深基坑中继续向下开挖，从而形成深基坑的坑中坑开挖，坑中坑支护结构通常采用放坡开挖、复合土钉墙、水泥土重力式挡墙、型钢水泥土搅拌墙等方式进行支护1-3。由于大基坑开挖完毕后，往往难以再投入大型机械设备到深基坑中，且以上方式往往会产生较大的资源浪费及工期损失。对于电梯井等较深的坑中坑支护，本项目采用轻型薄壁钢管桩更安全、费用较低、施工速度更快。目前，轻型薄壁钢管支护桩尚未有成熟的技术规范，采用
7、钢管支护桩的项目多采用张拉锚索的方式进行加固。本项目创新采用坑中坑轻型薄壁钢管支护施工技术，主要靠薄壁钢管后注浆形式增强抗剪力，从而确保基坑安全可靠，具有一定的推广应用前景。1 工程概况菏泽市新闻大厦项目位于菏泽市牡丹区，长城路以南，赵王河以东，总建筑面积13.56万 m2，采用钢筋混凝土作者简介：董传艺（1990），男，本科，工程师。通信地址：山东省济南市历下区文化东路16号中建大厦A座18层（250014）。电子邮箱：收稿日期：2022-08-31地基基础FOUNDATION BED&FOUNDATION建筑施工第44卷第12期2859高为16.25 m，与大基坑支护边界距离为30 m，属
8、于深基坑中的坑中坑。本场地地层为第四系全新统（Q4）及晚更新统（Q3）黄河冲积层，主要由粉土、黏性土及粉砂等构成。主要土层抗剪强度指标标准值、土的容重及渗透系数如表1所示。表1 基坑场地地层参数层号厚度/m重度/（kN/m3）黏聚力/kPa内摩擦角/（）渗透系数/（m/d）杂填土0.503.4017.55.015.03.00粉土2.706.3018.79.726.80.50粉质黏土1.203.0017.916.46.70.04粉质黏土2.604.6018.525.210.20.05粉土1.002.5019.011.727.80.50粉质黏土3.408.0018.826.810.80.051粉土
9、1.503.0019.111.928.00.50粉砂1.503.0019.441.33.003 方案选择通常深基坑支护结构形式主要采用排桩或地下连续墙结合内支撑或者锚杆支护体系等。根据本工程基坑周边环境条件（如东侧及西侧均有在建高层住宅、距离河道35 m）、地层物理力学性质（如基坑主要为粉质黏土、水位埋深为2.314.45 m）及开挖深度（如大基坑平均开挖深度为10.55 m、核心筒电梯井及集水坑开挖深度为16.25 m），最终确定大基坑土方开挖需采取垂直支护、直立开挖的形式，综合考虑各种因素，决定大基坑采用SMW工法桩、3道锚杆支护方式。大基坑及北塔楼坑中坑支护平面布置如图2所示。大基坑SM
10、W工法桩支护范围阴影为钢管桩支护范围北1223a435514地表标高51.00 m地表标高51.00 m地表标高51.00 m地表标高51.00 m图2 大基坑及北塔楼坑中坑支护平面布置本文旨在大基坑开挖的工况条件下，重点分析解决北塔楼核心筒基坑开挖深度为16.25 m的支护施工方法。在大基坑大面开挖至10.55 m标高后，拟定了放坡开挖、复合土钉墙、水泥土重力式挡墙、型钢水泥土搅拌墙、轻型薄壁钢管桩5种坑中坑土方开挖及支护方法。由于施工期间雨水较多，地下水丰富，且此区域开挖过程中出现粉质黏土层和胶泥层，通过对比分析，由于坑中坑距离基坑边较近，不具备放坡开挖的条件，复合土钉墙、水泥土重力式挡墙
11、及型钢水泥土搅拌墙均需要投入大型机械设备，且工期较长、费用高，故决定对核心筒基坑采用轻型薄壁钢管支护桩支护的方法。4 轻型薄壁钢管桩特点1）能够承受强大的冲击力。钢管凭借壁薄、高强的特点，可以较容易地向下切入深层土层中，机械将钢管桩向下贯入土层中时，能够承受强大的冲击力，其穿透性和可贯入性能优越，在贯入过程中碰到硬夹层时，可以顺利 穿过。2）承载力强。钢管材质为Q235B，其屈服强度高，将钢管沉设到坚实支撑层上，就能够获得较大的承载力。3）抗横向力强。钢管的断面强度大，对抵抗弯矩作用的抵抗矩也大，所以能承受较大的水平力。4）与上部结构容易结合。钢管桩施工完毕后，通过钢筋帮焊每根钢管桩，将钢管桩
12、连成一个整体，可以较好地增加其整体性，同时钢管侧壁与钢筋网片焊接，便于侧壁现浇混凝土与钢管桩形成统一整体。5）对黏土地基的扰动作用小。对邻近的外围大基坑的支护基本没有影响，能在面积非常小的现场进行非常密集的支护施工。6）搬运、堆放操作容易。钢管桩自重轻，不必担心破损，容易搬运及施工。7）节省费用，缩短工期。钢管桩适合快速施工，相对其他支护形式，综合经济效益高，可以节省工程费用。5 支护桩设计轻型薄壁钢管桩支护设计时主要考虑以下方面：施工环境工况、基坑开挖形状、钢管桩受力计算。1）施工环境工况。开挖北塔楼核心筒区域深基坑时，大基坑土方已经基本开挖结束，此时打桩机等专业大型机械已经无法正常驶入，且
13、常规打桩机械费时费力，核心筒坑中坑粉质黏土层中夹杂淤泥质黏土，水位较高，水压 较大。2）基坑开挖形状分析。依据设计图纸，北塔楼核心筒基坑相对大基坑纵深为5.7 m，分为10.55、12.45、16.25 m三个错台标高，局部存在14.45 m错台标高，基坑最底部与上部台最大高差为3.8 m，北塔楼基坑开挖标高分布如图3所示，其中基坑开挖最不利工况为高差3.8 m的区域。3）轻型薄壁钢管支护设计。针对以上分析，拟采用破碎锤端部加套箍形式，将钢管桩逐根贯入基坑开挖边线以外20 cm处，预留绑扎钢筋及侧墙混凝土墙的施工空间。董传艺、汲东、郗骁、吕军强、梁学磊、白朝勒门:深基坑坑中坑区域轻型薄壁钢管支
14、护施工技术202212Building Construction28601221大基坑底标高10.55 m槽底标高：16.25 m槽底标高：14.45 m槽底标高：12.45 m钢管桩打桩线图3 核心筒基坑开挖标高分布 经过计算，采用成品6 m长的Q235B热轧圆钢管，钢管规格为D100 mm3 mm，钢管连续紧密布置，为确保支护结构安全有效，钢管悬臂长度与埋入深度为11，对坡顶区域1 400 mm区域采用11放坡处理，如图4、图5所示。采用总应力法对钢管支护桩进行整体稳定性验算，并对此种支护形式分别进行了整体稳定验算、抗倾覆验算、墙底隆起验算、坑底隆起验算、钢材强度验算及地表沉降验算，得出钢
15、管在11悬臂工况条件下，支护形式能够满足基坑开挖时受力要求。4 30860LaLa9.80 m3 8001 900 750图4 核心筒基坑1-1剖面放坡4 308603 8001 900 750LaLa1 4001 4009.80 m图5 基坑2-2剖面放坡示意6 轻型薄壁钢管支护施工工艺破碎锤及套箍安装就位测量定位放线破碎锤贯入钢管钢管顶部连接成整体坑内土方开挖钢管侧壁连接钢筋网片基坑侧壁模板支设基坑侧壁浇筑混凝土1）定位放线。根据基础设计图纸中基坑设计边线，在核心筒区域坑中坑开挖前，基坑边线向基坑外偏移150 mm撒白灰，作为钢管支护的中心线，钢管桩内侧切线外扩100 mm的间距，预留出钢
16、筋网片及混凝土侧墙的空间距离（图6）。2）贯入钢管。采用破碎锤，作为钢管支护贯入的机械，在破碎锤端头安装一个大于钢管直径的环形卡箍，首先由人员将钢管通过绑扎带绑住，通过破碎锤将钢管竖基坑外侧基坑内侧200100100钢管支护 钢管中心线钢管内切线基坑边线钢筋网片钢筋拉钩图6 基坑边线平面构造示意起，人员在下方将钢管就位扶正，破碎锤向下贯两下，将钢管贯入100200 mm，下方扶钢管人员撤离，开始由破碎锤向下贯入剩下露出部分钢管，直至钢管贯入基坑相应位置标高。3）钢管顶部连接。将钢管贯入完成一面后，将钢管支护桩顶部用2根18 mm直径的钢筋与钢管侧壁进行焊接（图7），将钢管与钢筋形成一个整体，达到构造稳固的目的。同时采用强度等级为C20的混凝土对轻型薄壁钢管桩内部进行灌注，增加刚度。钢管支护钢筋帮焊钢筋帮焊图7 钢管顶部连接4）基坑土方开挖。基坑周围钢管桩全部贯入完毕，钢管顶部通过钢筋连成整体后，开始此区域土方开挖作业，考虑到本区域土质特性，采用分层分段开挖的方式，将土方倒运至基坑外围安全区域。5）绑扎钢筋网片。基坑内土方挖出后，在钢管侧壁墙上绑扎钢筋网片，钢筋网片采用8 mm钢筋按20
