超前螺纹扩大体钢管斜撑在基坑支护中的应用

俞建金

江苏省地质矿产局第六地质大队 连云港 222023

摘 要：结合在苏州某个基坑支护技术案例，根据基坑设计要求，分析几种可能采取的基坑支护形式的优缺点，并最终采取超前螺纹扩大体钢管斜撑形式。获得较好的经济和社会效益，并为类似基坑工程设计技术提供了有益的借鉴。

关键词：超前螺纹扩大体；斜桩；斜抛撑；自稳式基坑支护

1引言

在软土地区，基坑支撑形式有水平钢筋混凝土支撑，斜抛撑、斜桩，自稳式斜钢管支撑等，根据地质情况不同，基坑形状和面积，以及基坑深度都有不同的适合的基坑支撑形式。

2常规的基坑支撑形式

1. 水平钢筋混凝土支撑

水平钢管支撑和水平钢筋混凝土支撑是最早出现的基坑支撑形式，适合需要支撑的各种深度的基坑。但在面临面积越来越大的基坑，水平支撑的弊端就显现出来，在基坑深度6-10m的基坑中，由于设置了1道或2道混凝土支撑，需要分层开挖，做好第一道混凝土支撑后继续开挖下层土方，逐层做支撑，逐层土方开挖。工期和成本投入巨大。在底板形成后还需要逐层拆除支撑，工期耽误，材料浪费，存在很明显的缺点。

2. 斜抛撑

斜抛撑是先对基坑中部进行盆式开挖，然后在基坑周边留土坡，利用土坡形成的重力抵挡基坑的侧壁主动土压力。在中部基坑底部底板形成后，在底板上浇筑钢筋混凝土牛腿，在底板和牛腿钢筋混凝土达到设计强度后，利用吊车将钢管支撑于冠梁和牛腿之间。再将剩余留土挖除，做基坑周边底板。斜抛撑的支撑形式优点是节约了成本和工期，但缺点是由于二次分割底板，导致工期延长，同时由于斜钢管需要留在剪力墙中导致工序增多，另外留土的不确定性导致雨天及暴雨天基坑容易出现险情。

3. 斜桩支撑

斜桩支撑主要采用可以带倾斜角度的静压机将预制桩压入基坑土体中，上部与冠梁连接，由于受预制桩长度限制，以及基坑边距离红线距离不足的情况下，其使用受到很大限制。

4. 自稳式钢管支撑

自稳式钢管支撑是由上海岩土工程勘察设计院提出，主要采用大型振动拔桩机将钢管振动斜插入基坑土体中，并进行注浆，上部与围护桩冠梁连接，由于超前插入钢管，钢管可以对土体形成支撑反力。避免了斜抛撑二次施工底板的缺点，节约了成本和工期。但由于其采用大型振动拔桩机噪音大，同时由于采用通径长的钢管，钢管直径较小，不能充分发挥其摩助力和端承力。即使采用注浆，由于注浆水泥土的不确定性导致承载力不是很稳定。

3超前螺纹扩大体钢管斜撑形式

3.1超前螺纹扩大体钢管斜撑的剖面图

图1 超前螺纹扩大体钢管斜撑的剖面图

3.2超前螺纹扩大体钢管斜撑的施工工艺

图2 施工工艺示意图

施工节点控制

1	材料验收	钢管/螺旋叶片 （长度、直径、焊接情况）
2	测量定位	定位偏差±10 cm
3	吊 装	插销是否安全固定
4	定 位	斜向角度±5°，垂直角度±5°，定位偏差±10 cm
5	钻 进	斜向角度±5°，垂直角度±5°
6	终钻检查	定位偏差±10 cm
7	注 浆	注浆压力0.5~2 MPa，水灰比1:0.5~1:1，注浆量1~2 T
8	冠梁浇筑	冠梁钢筋与钢桩的连接形式
9	砼垫层施工	钢筋直径大小，钢筋间距误差不超过±1 cm，焊接质量
10	止水钢片	止水钢板厚度、大小、焊接质量
11	拆 除	拆除时间、拆除顺序 按专项方案进行

3.3超前螺纹扩大体钢管斜撑的优点

超前螺纹扩大体钢管斜撑的相比自稳式钢管支撑有以下优点，第一采用液压旋转动力旋拧机将钢管旋转压入基坑土体中，没有噪音，可以在市区施工。第二 由于钢管底部采用扩大螺纹叶片形成刚性的扩大体，可以相比通径的钢管提供超过2倍以上的摩阻力和端承力。第三，钢管底部同时注浆，提供更大的承载力。从而可以满足更深基坑支撑的需求。第四成本较低，经济效益明显。

4超前螺纹扩大体钢管斜撑基坑支护体系的施工

4.1一般规定

1. 对于超前螺纹扩大体钢管斜撑施工需要提前编制专项施工方案

2. 在正式施工前需要对超前螺纹扩大体钢管斜撑施工做好试桩试验，确定相关的施工工艺和参数。

3. 在进行基坑开挖前，围护桩、冠梁以及超前螺纹扩大体钢管斜撑的注浆均达到设计强度要求。同时底板垫层的材料，包括钢筋等以及人工和材料要准备好。

4.2竖向支护体系施工

1. 竖向体系施工目前主要是SMW工法桩，钻孔钢筋混凝土灌注桩，PCMW工法桩等。

2. 钻孔钢筋混凝土灌注桩要符合《建筑桩基技术规范》GJ94-2008以及《钻孔灌注桩施工规程》DG/TJ08-202的规定。

3. SMW工法桩和PCMW工法桩要符合《建筑基坑支护技术规程》DG/TJ08-61以及《型钢水泥土搅拌墙技术规程》JGJ/T199的相关规定

4.3超前螺纹扩大体钢管斜撑的施工

4.3.1型钢，以及超前螺纹扩大体钢管等钢构件材料与加工及施工前检查要符合下列要求：

1. 超前螺纹扩大体钢管检查总长度、螺杆长度、以及叶片加工段长度允许偏差50mm，叶片加工段间距允许偏差50mm。

2. 超前螺纹扩大体钢管的壁厚以及螺旋叶片的厚度检查允许偏差0.5mm。

3. 超前螺纹扩大体钢管前端法兰盘厚度以及前端十字桩尖钢板厚度允许偏差1mm。

4.3.2超前螺纹扩大体钢管斜撑的施工应针对施工工艺进行专项技术交底，施工记录表可按专用表格，施工时应符合下列要求：

1. 根据基坑设计图纸以及现场已经完成的竖向体系的围护桩的位置确定插入点。定位允许偏差100mm。

2. 定位点同时要考虑超前螺纹扩大体钢管避开主体桩基础桩外侧500mm以上。

3. 利用旋拧机将螺纹扩大体钢管与旋拧机液压动力头连接，连接好后重点检查2处插销是否安装牢固可靠。

4. 超前螺纹扩大体钢管桩插销配件检查插销2处，一个为旋拧机液压钻头插销，一处为专业配置的插销头插销处。

5. 起吊超前螺纹扩大体钢管，缓慢抬起，抬起速度不超过3m/min。

6. 旋宁机完全起吊超前螺纹扩大体钢管后，保持垂直，缓慢行走到指定位置。对好插入点。缓慢倾斜螺为扩大体钢管桩到设计角度，角度允许偏差5°。纵向垂直。

7. 启动液压动力旋转，前3m左右，开始缓慢钻进，钻进速度控制在0.5m/min，正常钻进后速度控制在1m/min，最后到达设计深度3m前，缓慢钻进速度，控制在0.5m/min，最后到达设计深度后终止钻进。

8. 钻进过程中，注意控制钢管倾斜角度和设计角度偏差允许偏差5°。同时保持纵向垂直。终止钻进时，端部法兰盘位置中心位于设计指定位置，允许偏差100mm。

9. 钻进过程中遇到障碍物或主体结构工程桩，需要及时停止钻进，查明原因。调整位置。

4.3.3设计为2节桩或多节桩，需要接桩，施工时应符合下列要求：

1. 接桩需要增加接驳专用接驳器，需要按设计提前焊接牢固。

2. 接桩时利用旋拧机和挖掘机配合采用专用吊带固定上节钢管，固定牢固后，安装连接上下2节注浆钢管，连接牢固，密封，不漏水。

3. 然后利用专用接驳器将上节钢管桩插入下节钢管桩，按照设计角度固定牢固，安装旋紧固定螺栓。然后继续钻进。

4.3.4设计为底端注浆或侧壁注浆。施工时应符合下列要求：

1. 注浆采用42.5级以上普通硅酸盐水泥，水泥保质期3个月。水泥浆应搅拌均匀，随搅随用，应在水泥初凝前注浆完成。

2. 注浆采用水泥注浆泵，注浆压力控制在2-6MPa,注浆流量不宜超过30L/min。

3. 水泥浆水灰比按设计规定，一般水灰比控制在0.5-1之间。总水泥用量2-4吨。

5苏州某工程案例

5.1基坑周边环境图

图3 基坑周边环境图

5.2基坑支护平剖面图

图4 基坑支护平面图

图5基坑支护剖面图

5.3基坑支护设计变动说明

第一次设计方案考虑采用斜抛撑，第二次改为自稳式钢管斜撑方案，第三次经过多方论证采用目前的超前螺纹扩大体钢管斜撑支护方案

5.4基坑开挖情况

图6 基坑开挖现场

5.5基坑监测数据

图7 CX-11-10深层水平位移变形曲线

根据第三方基坑监测数据，从最大深层水平位移为5.26mm，基坑变形很小，从而说明采用超前螺纹扩大体钢管斜撑是成功的。而且取得了一定的经济和社会效益。

6结束语

根据本工程超前螺纹扩大体钢管斜撑基坑支护的案例实施，可以看出该基坑支护形式相比水平支撑、斜抛撑以及自稳式钢管斜撑有其明显的优点。其优点主要在于其静音同时可以提供稳定和较高的承载力。从而使得基坑安全性更高同时也降低了成本，获得了较好的经济和社会效益。另一方面也为今后类似深度的基坑支护提供一些有益的借鉴。

参考文献

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