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富水軟弱地層深基坑支護(hù)鎖扣鋼管樁施工技術(shù)

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中國建筑一局（集團(tuán)）有限公司科技創(chuàng)效推廣應(yīng)用技術(shù)名錄
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（一五八）富水軟弱地層深基坑支護(hù)鎖扣鋼管樁施工技術(shù)
1. 技術(shù)背景
在我國軟土地下工程施工中基本采用明挖法施工，對于開挖深度較大的深基坑一般采用支護(hù)開
挖。其中應(yīng)用較多的圍護(hù)結(jié)構(gòu)有預(yù)制混凝土板樁、鋼板樁、鋼管樁、灌注樁、SMW 工法樁、地下連
續(xù)墻等。其中，預(yù)制混凝土板樁施工較為困難，對機(jī)械要求高，擠土現(xiàn)象嚴(yán)重；鋼板樁剛度小，變
形大，一般需要采取更多的支撐結(jié)合；灌注樁需降水和止水帷幕配合使用，造價較高。而地下連續(xù)
墻雖強(qiáng)度較高，開挖深度大，但其造價高，工期較長。相比其他的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，鎖扣鋼管樁具有
適應(yīng)性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、施工周期短、材料可周轉(zhuǎn)的特點(diǎn)，采取高效的防水措施，可適用于含水率較
高地段的深基坑圍護(hù)施工。
2. 技術(shù)簡介
富水軟弱地層鎖扣鋼管樁施工技術(shù)是利用鎖扣鋼管樁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、施工周期短、材料可周轉(zhuǎn)的特
點(diǎn)，采取塑料排水板降水、黏土棉絮混合封堵鎖扣、膠泥及止水土工布進(jìn)行焊縫堵漏等高效的防水、
排水措施，形成密封性較高、強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性較好的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，用于富水軟弱地層的深基坑圍
護(hù)施工。
3. 適用范圍
本技術(shù)適用于開挖深度為6~9m 的深基坑工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工，特別是土質(zhì)含水量較大地段的圍
護(hù)結(jié)構(gòu)施工。
4. 施工工藝流程及操作要點(diǎn)
4.1. 施工工藝流程
圖4.1-1施工工藝流程圖
4.2. 施工操作要點(diǎn)
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4.2.1. 施工準(zhǔn)備
鋼管樁施工前，根據(jù)地質(zhì)勘察報告、設(shè)計圖紙等現(xiàn)有資料，熟悉土質(zhì)情況、地下管線埋設(shè)情況、
地下水位等相關(guān)信息。
打樁前進(jìn)行場地的平整，清除障礙物；樁機(jī)事先進(jìn)行試運(yùn)行，確保機(jī)械設(shè)備運(yùn)行良好。
根據(jù)圍護(hù)設(shè)計圖紙及樁基定位點(diǎn)進(jìn)行測量放樣，間距5~8m 做一個測量點(diǎn)，采用石灰畫出中線。
正式施工前進(jìn)行試打樁，檢查鋼管樁的入土標(biāo)高情況、壓力指標(biāo)、機(jī)械負(fù)荷情況等參數(shù)是否滿足要
求。
4.2.2. 鋼管樁與圍檁焊接加工
豎向大鋼管宜采用螺旋鋼管或直縫管，一般采用φ630 直縫鋼管，現(xiàn)場開槽。鋼管樁過長需要
兩根焊接接長時，相鄰鋼管樁同一斷面宜錯開2m 以上，且可以根據(jù)圍檁位置來配置鋼管樁接頭位置。
圍檁與鋼管樁橫向焊縫對齊有利于結(jié)構(gòu)安全。每根鋼管樁大小鋼管、工字鋼的接頭宜錯開1m 以上。
圖4.2-1鎖扣鋼管樁接長示意圖圖4.2-2 t1鋼板大樣圖
鋼管樁與工字鋼采用間斷焊接，間斷距離1m，焊縫長度100mm，厚度為7mm。鋼管樁另一側(cè)焊
接t1 鋼板一對，每1.5m 焊接一對，C 型鎖扣由Φ180 鋼管開槽加工制作，開槽寬度為7mm。構(gòu)件成
型后，采用超聲波或磁粉探測檢驗(yàn)焊接質(zhì)量。鋼管樁線型、焊縫應(yīng)順直，大小鋼管、工字鋼中心線
在同一軸線上，焊接采用E50 焊條進(jìn)行幫點(diǎn)焊。
圖4.2-3 鎖扣鋼管樁連接結(jié)構(gòu)
4.2.3. 塑料排水板降水
在基坑周圍場地硬化施工過程中，將截水溝至硬化內(nèi)邊線之間的區(qū)域設(shè)置導(dǎo)溝，導(dǎo)溝的數(shù)量、
間距與鎖扣鋼管樁的數(shù)量、相鄰鋼管樁之間的中線距離對應(yīng)，導(dǎo)溝的截面尺寸根據(jù)土體含水量確定，
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坡度以2%為宜。
根據(jù)鎖扣鋼管樁的長度切割塑料排水板，切割時需預(yù)留出排水板彎折長度與地上懸挑長度。在
鎖扣鋼管樁插打之前，將塑料排水板彎折置于鋼管樁末端，塑料排水板緊貼鎖扣鋼管樁外側(cè)，隨著
鋼管樁的插打進(jìn)入土層，可根據(jù)土層含水率適當(dāng)增加排水板個數(shù)。在鎖扣鋼管樁插打完成后，支護(hù)
結(jié)構(gòu)外側(cè)土體中的地下水可通過毛細(xì)作用，通過塑料排水板引至地上，再通過導(dǎo)溝流入截水溝中，
完成基坑周圍的降水工作。
圖4.2-4 塑料排水板布置圖
4.2.4. 鋼管樁插打與合龍
（1）鎖扣鋼管樁插打
鋼管樁采用履帶吊配合振動錘插打，根據(jù)土體摩阻力選擇合適的振動錘。插打前設(shè)置導(dǎo)向框，
大小比鋼管樁每邊放大1cm，插打時鋼管樁背靠緊導(dǎo)向架，一邊插打，吊車一邊緩慢下鉤，并在互
相垂直的兩個方向觀察，發(fā)現(xiàn)偏移，用吊車調(diào)整(吊車的纜繩必須帶緊)。以后的鋼管樁起吊后人工扶
持插入前一片鋼管樁鎖口，然后用振動錘振動下沉。插打一片或幾片后，將已插好的鋼管樁點(diǎn)焊固
定于導(dǎo)梁上。整個施工過程中，要用錘球始終控制每片樁的垂直度。鋼管樁插打應(yīng)以設(shè)計高程控制
為主，貫入度控制為輔。
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圖4.2-5 鎖扣鋼管樁插打順序圖
（2）鎖扣鋼管樁合龍
鎖扣鋼管樁合龍選擇在短邊中間部位合龍，在合龍之前的4~5 根鋼管樁不要打到標(biāo)高，待合攏
后再插打到設(shè)計標(biāo)高。如果施工中存在合龍口小或者偏大時可以采用通過制作異形鎖扣鋼管樁進(jìn)行
合龍。
4.2.5. 基坑開挖及內(nèi)撐設(shè)置
（1）基坑開挖
基坑開挖前，根據(jù)工期及現(xiàn)場需要配置長臂挖機(jī)、自卸汽車、吊車、水泵等設(shè)備?；觾?nèi)開挖
采用放坡分層開挖，邊開挖邊止水，各層土方開挖到支撐底部0.4~0.8m 時，及時施作支撐，做到隨
挖隨撐。鎖扣鋼管樁與地面接縫位置，人工掏槽開挖至開挖面以下2～3m 深度，無漏水現(xiàn)象方可繼
續(xù)開挖；基坑開挖時，先掏槽開挖基坑中間的土方，利用預(yù)留土堤抑制因開挖卸載而引起的基坑變
形，最后挖除預(yù)留土。
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圖4.2-6土方開挖示意圖
土方開挖過程中及時封堵圍護(hù)結(jié)構(gòu)上的滲漏點(diǎn)，并注意隨時檢測地下水位變化情況，確保排水
系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)?；娱_挖后及時設(shè)置坑內(nèi)排水溝和集水井，分塊開挖至基坑底標(biāo)高立即組織進(jìn)行
基底驗(yàn)槽，并完成封底墊層施工。機(jī)械開挖的同時輔以人工配合，特別是基底以上30cm 的土層采
用人工開挖，以減少超挖、保持坑底土體的原狀結(jié)構(gòu)。施工期間加強(qiáng)信息管理，隨時進(jìn)行基坑穩(wěn)定
觀察和監(jiān)控量測工作，以便發(fā)現(xiàn)施工安全隱患，并通過監(jiān)測反饋及時調(diào)整開挖程序。加強(qiáng)基坑巡查
和值班管理，發(fā)現(xiàn)險情及時上報和處置。
（2）內(nèi)撐設(shè)置
隨著基坑開挖，到達(dá)支撐高度后，在鎖扣鋼管樁上焊接梯形牛腿，設(shè)置鋼圍檁及鋼管內(nèi)撐。鋼
圍檁采用HW428×407×35 型鋼圍檁，圍檁型鋼內(nèi)設(shè)置t=10mm 加勁肋鋼板，鋼管支撐采用D402mm，
t=14mm 鋼管。
圖4.2-7加勁板布置平面圖圖4.2.8加勁肋鋼板大樣尺寸圖
支撐加工過程中，由于支撐較長，有可能需要對接。焊接時要求拉通線控制直度，鋼支撐彎曲
不得超過15mm，施工時用鋼卷尺測量。所有焊鏠要滿足設(shè)計和規(guī)范要求的長度和寬度，并不小于
8mm，對受拉受剪力的焊必須敲掉焊渣檢査，防止虛焊、假焊。每道焊接工序后，必須清渣自檢，
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合格后通知監(jiān)理等有關(guān)人員驗(yàn)收。最后用汽車吊卸料和安裝，另一端打入鎖緊片使鋼管支撐兩端受
力。
（3）基坑監(jiān)測
為保證基坑施工時支護(hù)結(jié)構(gòu)能處于安全狀態(tài)，從而確保施工人員、機(jī)械的安全，應(yīng)采用儀器監(jiān)
測與巡視檢查相結(jié)合的方法，對支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移、豎向位移、周邊地表豎向位移、深層水平位移、
支撐內(nèi)力、地下水位、周邊地表裂縫等進(jìn)行監(jiān)測。監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)、監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)符合以下規(guī)定：
1 監(jiān)測基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)埋設(shè)在基坑開挖范圍3 倍范圍以外不受施工影響的穩(wěn)定區(qū)域；
2 深層水平位移監(jiān)測點(diǎn)位于支護(hù)結(jié)構(gòu)變形測點(diǎn)以下2m；
③地下水位監(jiān)測點(diǎn)每50m 一個，布置在鋼管樁外側(cè)2m 處；
3 周邊地表豎向位移監(jiān)測點(diǎn)每30m 一個，布置在鋼管樁外側(cè)2m 處。
4.2.6. 鎖扣鋼管樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)堵漏
在土質(zhì)含水量較高的基坑工程圍護(hù)中，結(jié)構(gòu)密封性處理是重難點(diǎn)。鎖扣鋼管樁漏水部位通常為
鎖扣和焊縫位置，因此要對該位置進(jìn)行堵漏處理。
（1）鎖扣堵漏
鎖扣的堵漏材料可采用基坑開挖出的優(yōu)質(zhì)黏土，配合外購棉絮（具有不透水性、易壓實(shí)性），
采用人工的方式將棉絮和黏土混合物塞進(jìn)鎖扣內(nèi)，在填充鎖扣時要一層棉花一層粘土，按照體積比
為1：1，一次性填充鎖扣4~5m，利用自制直徑10cm 的鋼棒壓實(shí)鎖扣。
（2）焊縫堵漏
焊縫堵漏材料主要采用膠泥和止水土工布。基坑內(nèi)側(cè)土方開挖完成后，在型鋼與鎖扣鋼管樁、
鋼管與鎖扣鋼管樁的基坑內(nèi)側(cè)焊縫處安放模板，使用料斗進(jìn)行膠泥灌注，必須保證連續(xù)施工直至整
個灌漿區(qū)域充滿。
圖4.2-9膠泥填充位置示意圖
膠泥凝結(jié)后，利用止水土工布包裹基坑內(nèi)側(cè)的鎖扣鋼管樁，止水土工布應(yīng)由廠家一次加工成型，
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局部現(xiàn)場粘結(jié)。
在基坑開挖完成后，及時進(jìn)行基底整平，澆筑底板混凝土進(jìn)行封底。
4.2.7. 鋼管樁拆除
鋼管樁拆除應(yīng)按照先拆圍檁支撐、后拔出鎖扣鋼管樁的順序進(jìn)行，拆除前應(yīng)先對基坑進(jìn)行回填，
至最下道支撐位置，隨后將圍檁及支撐割除后分段拆除。
由于鎖扣鋼管樁打設(shè)深度較深，且鎖扣之間的摩阻力較大，因此鋼管拔出作業(yè)的設(shè)備（履帶吊
及振動錘）應(yīng)根據(jù)實(shí)際工況需要選擇，鎖扣鋼管樁打設(shè)時可選用90t 履帶吊+D90 振動錘，而拔鋼管
樁時選用120t 履帶吊+P200 液壓振動錘。
5. 材料與設(shè)備
5.1. 材料
表5.1.1 主要材料表
序號材料名稱規(guī)格主要指標(biāo)用途
1 鎖扣鋼管樁φ630×12 Q235B 支撐
2 鋼管D180×10 Q235B 連接鋼管樁
3 型鋼I16 Q235B 連接鋼管樁
4 圍檁HW428×407×20 Q235B 支撐鋼管樁
5 鋼管橫撐t=14mm Q235B 支撐圍檁
6 膠泥/ 聚氯乙烯防水堵漏
7 止水土工布100g/m2 滌綸短纖維針刺無紡布防水堵漏
8 棉絮/ / 防水堵漏
9 塑料排水板SPB100 C型引排地下水
5.2. 設(shè)備
表5.2.1 主要設(shè)備表
序號設(shè)備名稱規(guī)格用途
1 履帶吊90t/120t 支撐安裝
2 振動錘D90/P200 鋼管樁插打/拔除
3 長臂挖機(jī)EX360/H25 坑內(nèi)挖土
4 自卸汽車DF15T 運(yùn)土
5 潛水泵5.5KW 抽水
6 交流電焊機(jī)BX-400 支撐安裝
7 料斗1m3 膠泥灌注
6. 效益計算分析
下面以12mφ630×12 鎖扣鋼管樁與12mIV 型拉森鋼板樁進(jìn)行對比，圍護(hù)結(jié)構(gòu)總寬度166m。
IV 型拉森鋼板樁的截面寬度為400mm，壁厚15.5mm，而φ630×12 鎖扣鋼管樁的截面寬度為
830mm，壁厚12mm。166m 圍護(hù)結(jié)構(gòu)所需拉森鋼板樁數(shù)量為415 根，所需鎖扣鋼管樁數(shù)量為200 根。
經(jīng)現(xiàn)場實(shí)際測量，拉森鋼板樁的插打平均速率為76.8m/h。鎖扣鋼管樁插打平均速率為61.5m/h。
故采用IV 型拉森鋼板樁組成166m 圍護(hù)結(jié)構(gòu)所需時間為415×12/76.8=64.84h；采用鎖扣鋼管樁組成
166m 圍護(hù)結(jié)構(gòu)所需時間為200×12/61.5=39.02h。
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由于鎖扣鋼管樁與拉森鋼板樁的施工工藝大體相同，且拔除速率較快，故其他工藝時間忽略不
計。
故除去其他事項延長工期的影響，鎖扣鋼管樁比拉森鋼板樁至少節(jié)約2/5 工期。
下面以12mφ630×12 鎖扣鋼管樁與12mIV 型拉森鋼板樁進(jìn)行對比，分析其用鋼量，圍護(hù)結(jié)構(gòu)總
寬度166m。
表6.1.1 鋼材數(shù)量表
比選項
所需數(shù)量
（根）
總長度
（m）
延米重量
（Kg/m）
用鋼量
（t）
拉森鋼管樁415 415×12
=4980 190 946.2t
鎖扣鋼管樁200 200×12
=2400
182.89+32.06
+14.2=229.15 549.96t
經(jīng)對比，鎖扣鋼管樁比拉森鋼板樁節(jié)省約2/5 的鋼材。
7. 應(yīng)用實(shí)例
鎖扣鋼管樁插打鎖扣鋼管樁對位
鎖扣鋼管樁焊接土方開挖
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內(nèi)撐設(shè)置鎖扣鋼管樁合龍
8. 技術(shù)咨詢服務(wù)單位聯(lián)系方式
技術(shù)提供單位中建市政工程有限公司
主要完成人趙智鵬、陳峰、洪韜、尹金玉、周知、李桐
技術(shù)咨詢聯(lián)系人蘭赫聯(lián)系電話17666008232

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