深基坑前置分段囊式注浆钢管斜撑支护技术

深基坑前置分段囊式注浆钢管斜撑支护技术

殷广玉,吴杨弘

龙信建设集团有限公司

[摘要]：目前我国城市化进程逐渐加快，城市人口快速集中，土地资源开始稀缺，各地出现了城市用地紧张的局面。为此，当前社会对地下空间开发利用的需求度越来越高，大量深基坑工程也应运而生。传统的深基坑工程多采用围护桩外加基坑内钢筋混凝土对撑、角撑等形式进行围护，这种围护形式需进行场地表层卸土、混凝土支撑施工、养护及拆除等繁琐工序，施工工期较长，同时后期支撑拆除产生的大量建筑垃圾需外运处理。针对这一现状，采用前置分段囊式注浆钢管支撑代替混凝土支撑能大大缩短深基坑工程的施工周期、节约施工成本、提高经济效益并同时兼备绿色环保的特点。

[关键词]：深基坑支护、前置分段囊式注浆钢管支撑、缩短工期、节约成本、绿色环保

1.工程概况

新江湾城D5地块住宅项目位于上海市杨浦区新江湾城国晓路，总建筑面积74557.5m2。项目住宅区域开挖深度约为5.75m，会所区域开挖深度约为9.70m，基坑总开挖面积31000m2，基坑周长708m。项目周边环境条件较为复杂，住宅区域基坑安全等级为三级，会所区域基坑安全等级为二级，基坑北侧环境保护等级为二级，其余为三级。项目局部区域采用了前置分段囊式注浆钢管支撑，前置注浆钢管规格为Φ325×8，钢管总长度约21m，倾角为45°（局部倾角为50°），单根钢管注浆量4吨，注浆完成后钢管内填满20～40mm级配的碎石，水泥为P.O42.5。

2.工艺特点

2.1.施工方便，节省工期，经济效益显著

前置分段囊式注浆钢管斜撑相较于传统的钢筋混凝土支撑而言，无需场地内大面积表层卸土，同时免去了钢筋混凝土支撑施工、养护、拆除、吊运等繁琐工序。前置分段囊式注浆钢管施工周期短，支护体系形成后，除了基坑周边斜向内抛的前置分段囊式注浆钢管桩外，基坑内无支撑，大大方便了挖土机械的施工作业，提升了挖土效率与施工速度，节省施工工期。

2.2.安全可靠

实际施工过程中采用前置分段囊式注浆钢管桩往基坑斜向内抛的方式进行支护，减少了围护施工过程对基坑外管线与周边配套设施的影响，更加安全可靠。

2.3.绿色环保

传统的钢筋混凝土支撑在拆除过程中往往造成扬尘及噪音污染同时产生大量建筑垃圾。前置分段囊式注浆钢管则可采用气割的方式进行分段拆除并进行回收利用，更加绿色环保。

3.工艺原理

前置分段囊式注浆钢管斜撑施工采用施工机械将钢管桩按设计要求角度打入土体预定深度，后由下而上往钢管内分段进行囊式注浆。再在注浆钢管顶部焊接短钢筋及L型钢筋并与圈梁内钢筋结合并用混凝土浇筑成一个整体。

4.施工工艺流程及操作要点

4.1.施工流程

沟槽开挖与场地平整→桩位测放→钢管管体加工→钢管振入→钢管注浆→碎石填充与灌浆→钢管与圈梁交接处钢筋焊接→围檩施工

4.2.操作要点

4.2.1.沟槽开挖与场地平整

在完成围护桩的施工后，对围檩区域进行挖槽，同时进行围护桩桩头破除与清理作业。此外在施工工作面上，需对施工区域附近场地进行粗略整平以满足施工机械行走及起吊钢管的要求。

4.2.2.桩位测放

按照围护设计图纸，采用全站仪对前置分段囊式注浆钢管桩进行定位并做好标记，在施工过程中如与基坑内桩基碰撞可做适当调整。

4.2.3.钢管桩管体加工

钢管桩管体加工前需提前规划好钢管桩管体加工场地，加工场地宜选在便于成品钢管驳运的区域，同时对加工场地进行适当平整，确保加工场地无积水。钢管桩管体加工前应先清除油污、锈斑，严格按设计尺寸下料，两节钢管采用钢套管焊接连接，注浆钢管底端布置梅花形出浆孔，钢管底端封闭，管体分布若干个囊体。

4.2.4.钢管桩振入

钢管桩加工完成后吊运至施工区域，并且采用机械手直接将钢管桩振入至设计深度，振入过程中须采用量角尺严格控制钢管桩振入角度。实际施工时受周边环境影响可根据场地条件对钢管单节长度进行控制，一般单节长度约6~12m。钢管在分段焊接后逐段振入，每个分段接头焊接完毕，应冷却约五分钟后方可继续振入。

4.2.5.钢管桩注浆

钢管桩沉放到位后跟进注浆，注浆最终完成的标准以单根桩设计要求水泥用量或最终注浆压力控制为准。

4.2.6.碎石填充与灌浆

注浆完成后钢管内填满20~40mm级配碎石，并用纯水泥浆液灌满。

4.2.7.钢管与圈梁交接处钢筋焊接

钢管与圈梁交接处短钢筋与L型钢筋焊接，焊接时需保证焊接质量。与内置钢管冲突的圈梁底筋紧贴左右钢管壁设置；如无法避开，则断开后弯起并与钢管左右壁焊接右壁焊接，焊接长度不小于150mm。

4.2.8.前置分段囊式注浆钢管支撑区域土方开挖

前置分段囊式注浆钢管支撑区域土方开挖除遵守基坑土方开挖基本规则外，还应采用岛式挖土结合配筋垫层得方式进行施工：先挖除坑边配筋垫层设计宽度的土方，到底后立即跟踪预装式钢板及止水钢板，再按设计要求施工配筋垫层，配筋垫层应采用双向环形抱箍钢筋与前置分段囊式注浆钢管满焊连接。当天开挖当天浇筑垫层，配筋垫层养护完成再挖除中部土方；基坑分段开挖长度应控制在20m以内；配筋垫层一端应浇筑至围护桩边，另一端从注浆钢管入土点外延不小于2.0m。

4.2.9.前置分段囊式注浆钢管静载荷试验

前置分段囊式注浆钢管桩需进行静载荷试验并确定单桩承载力，静载荷试验要求如下：

a、静载荷试验桩的数量：不少于3根；

b、变形按总沉降量30mm控制；

c、加载方向及加载量：沿注浆钢管桩轴向方向加载；设计最大加载量600kN；

d、加载应分多级进行，且应采用逐级等量加载，分级荷载宜为设计最大加载量的1/10，第一级加载量为荷载可取分级加载的2倍；当桩顶沉降速率达到相对稳定标准时，可施加下一级荷载。

4.2.10.前置分段囊式注浆钢管支撑轴力监测

钢管轴力监测点应按钢管总数的10%布置，且不少于3个，每个监测点在竖向上的位置宜保持一致，在开挖前开槽布置在圈梁以下1m范围附近；钢管轴力监测釆用应变计或应变片，监测应变，并根据静载荷试验标定的桩身模量计算钢管轴力；每个截面传感器埋设应为4个对称分布。

4.2.11.前置分段囊式注浆钢管桩拆除

前置分段囊式注浆钢管桩待地下室底板及其传力带形成并且达到强度100%后进行割除，割除完成后可及时进行封堵。钢管支撑上端可从前排冠梁下部拆除，下端可从底板顶面割除钢管，钢管割除后先往底板下凿除至少100mm并清理钢管内填充物，再设置止水措施，最后采用微膨胀砼或者灌浆料封孔，强度等级同底板。

5.效益分析

前置分段囊式注浆钢管支撑施工免去了钢筋混凝土支撑施工、养护、拆除等繁琐工序，以新江湾城项目为例，单个施工班组平均单日可沉桩约7根左右，施工周期大大缩短。支护体系形成后，除了基坑周边的斜向内抛注浆钢管桩外，基坑内无支撑，大大方便了挖土机械的施工，提升了挖土效率。钢管桩拆除后可进行二次回收利用，免去了混凝土支撑拆除后运离施工场地及场外二次处理费用。

以新江湾城D5地块住宅项目为例，地下支撑体系采用前置分段囊式注浆钢管支撑和传统钢筋混凝土支撑交替使用。该项目地下建筑面积32860.4m2，前置分段囊式注浆钢管支撑施工不含税成本约为227万元，不含税单位建筑面积指标单价为69.08元；钢筋混凝土支撑施工不含税成本约为315万元，不含税单位建筑面积指标单价为98.86元。两者相比较，单位建筑面积前置分段囊式注浆钢管支撑比钢筋混凝土支撑施工成本节约29.78元，经济效益优势明显。

参考文献

[1] 郑先元, 张志. 前撑式注浆钢管斜撑体系在基坑工程中的应用分析[J]. 工程质量, 2019, 37(01):74-77+91.

[2] 惠彬永. 前撑式注浆钢管支撑在基坑围护中的应用与研究[J]. 建筑施工, 2018(11).

[3] 吴新光, 孔亚娜, 赵衍林. 钢管桩注浆体系在基坑支护中的应用[J]. 价值工程, 2011, 30(027):74-75.

[4] 张荣文. 前撑式抗压注浆钢管支撑在基坑支护中的应用[J]. 建筑科技, 2019, 3(3):3.

[5] 李晓勇, 顾国荣, 王友权,等. 一种组合式型钢、注浆钢管斜支撑基坑围护结构:, CN206829147U[P].

[作者简介]

殷广玉 本科 高级工程师 龙信建设集团有限公司总工程师

15162733088 E-mail:1297402258@qq.com

吴杨弘 本科 学士 中级工程师 龙信集团施工技术部技术主管 18217628556 E-mail:68488015@qq.com