钢管桩锚杆组合支护施工工法.doc

钢管桩锚杆组合支护

工法

发布人： ******

***********************项目部

二○○五年三月十八日

一、前言

随着国民经济的快速发展，城市建设的不断加强，在原有建筑的周围涌现出大量的高层和地下建筑，深基坑的开挖既要保证周围建筑物

的安全，与能满足工程的正常施工。我们在施工过程中总结出一套钢

管桩、锚杆组合的施工方法。

二、工法特点

2.1、工艺原理：

根据地质勘探资料计算确定钢管桩的打入深度，锚杆层数及大小、深度，基坑开挖前打入钢管桩，随着基坑的开挖逐层打锚杆。

三、使用范围

高层、超高层建筑物、地下工程、基坑距离周围建筑物较近。

四、工艺流程及要点

4.1、场地平整钢管桩桩位放线机械打桩变形测量

土方开挖加固一层锚杆土方开挖加固二层锚杆土方开挖基坑侧壁喷射混凝土。

五、施工要点

5.1 计算 5.1.1、采用山肩帮男法计算钢管桩埋入深度及锚杆内力。见图 1

(1)土压力计算：主动土压力不考虑粘聚力，主动土压力系数：

Ka=tg2(45? -ф /2 ) = tg2(45?-25/2 )=0.406

土压力及地面荷载引起的侧压力的合力的斜率

(h ok x) h ok

h

1k

?=(r*h+q)*Ka /h =(20*8+20)*0.406 /8 =9.13 h

2k

被动土压力：

ep=r x

Kp -2c Kp = Ax-B

A= 49.2 B=62.8

5.1.2、假定先设有横撑，开挖到 5.0m ，此时支撑段 K=1 ,h ok =5.0m,

h km = h 1k =4.5m,N k =N 1

由公式

1 3

1

） 2

B h

3 Ax m

（

h

mk

B m

h

ok

kk

2

A h kk

x

k

1

k

1

1

2

1 3

＝0

N i

h

ik

h

kk

N i

h

kk

2

h

ok

6

h

ok

i

1

i 1

N 1

M 1

x m

1.25

得出

应用公式

2

1

h ok 2

k 1

1

2 Ax m 2

N 2

M 2

N k

h ok

x

m

1

N 2

Bx m

代入数据求得

M 3

N 1＝54.3KN

M 1 ＝0.19KN ? M

M 2＝ 50.19KN ? M

弯矩、内力图见图 2

同理求得二层锚杆内力弯矩

N 2 120.65KN/M M 3 110.76KN ? M

5.1.3、 二层锚杆水平力、锚杆倾角为

20 ? T 1 N 1 120.65KN

T 1

54.3 120 .65 128.35KN / M

T u cos 20? cos20

?

0. 94

1、计算非锚固长度：见图 3

AD

4 2.4 tg 45

25 4.1m

2

AD AE 4.1 AE sin 102..5

sin 57.5

0.98

0.84

AE 3.51m

2、计算锚固长度 EG,已知锚杆间距 2.0m,锚杆水平力 120.6KN ，轴向力

为 128.35KN.见图 3

假设锚杆长度为 11.0m ，

AO

AE EO

4.1

5.5 9.6m

h

AB

DF

4.0 AO sin 20.

4.0 9.6 0.34 7.26m 4m

抗剪强度：

K ?

h tg

c 0.5

20 7.26 tg 25?

20

53.85KN / M 2

临时性支护安全系数取

1.5

所需锚固长度： T u 1.5

128.35 1.5

d

3.14 0.091

53. 83 12.52m

锚固长度重新修整：

h 4.0

9.6

12.52

sin 20 .

4.0 1

5.86 0.34 9.39m 4m

2

K ?

h tg

c 0.5

20 9.39 tg 25? 20

63.79KN / M 2

锚固长度：

T u 1. 5 128.35 1.5

10.56m

d

3.14 0.091 63.79

设计锚固长度 10.56m

锚杆总长度 4.1+10.56=14.66m

每米极限摩阻力：

63.79 0.091 3.14 18.23N / M

3、锚杆钢绞线直径计算：采用

7 5 钢绞线

128 .35 103

2

15 176.6mm 2

18.23 10

6 70.2mm

2

选用 2根7 5钢绞线

4、钢管支撑槽钢计算：锚杆间距 b=2.0m 、轴力 T u

128.35KN / M

q

锚杆弯矩： T b U

41

128.35 2 64.18KN / M

M 4

选用 2 25c 背靠间距 28cm.

A

D

F

20

M

64. 18 10

3

65MPa 170MPa

E

O

W Y

987

32.5

G

. 满足要求！

45

2

5.2、根据地质勘察报告，摸清工程区域地质、水文情况；同时查明钢管桩施工区域内地下管线、电缆等障碍物情况及钻孔对邻近建筑物

的影响，根据地层条件，选定合适的施工机具及配套设施，进行各工

种的技术培训。按设计标高进行场地平整，挖除影响钢管桩施工的各

种障碍物。

5.3、桩机定位调平：使钻具中心对准桩位置后，调平钻机，，保证桩机的平整和导向架的垂直，偏差不得大于 1.5%，钢管桩内喷射混凝土应连续进行，不得中断。

5.4、锚杆施工工艺：测量、定位放线钻机就位接锚杆校正孔位调整角度钻孔钻至设计深度清孔提钻杆插入杆体压力注浆上横梁焊锚具张拉锁定

5.5、锚杆钻孔时，钻机对准已放好的孔位，保证钻机平稳，钻

孔倾角符合设计要求，验收合格后准许开钻。

5.6、将加工好的杆体对准孔位人工缓慢送入孔中，若遇阻，应查

明原因，严禁强行插入，以免把制做好的杆体损坏，浪费材料；同

时，也影响锚杆的拉力。注浆时分多次注浆，第一次低压注浆，等

水排出以后再提高注浆压力进行注浆。

5.7、腰梁、垫块与钢管桩之间要求面接触，不允许点接触。

5.8、垫板找平后，使用液压电动张拉机进行锚杆的张拉与锁定；

锚杆的张拉与施加预应力(锁定 )应符合以下规定：

5.8.1、锚杆强度达到设计强度等级的75%后方可进行张拉。

5.8.2、锚杆张拉顺序应考虑对邻近锚杆的影响；采用隔二拉一，张

拉数量每侧不少于 3 根。

5.8.3、锚杆应张拉至设计荷载的105-110%，再按规定值锁定。

5.8.4、锚杆张拉控制应力应达到锚杆设计值的0.8 倍，于 0.6 倍的设计值锁定。

5.8.5、预应力锚杆张拉前，应取20%的设计张拉荷载预拉，使

其各部位紧密接触，杆体完全平直。

5.8.6、钢管桩上部处于软土地带（杂填土，比较松散），锚杆张拉、锁定时可能产生松动移位，因此，先取设计荷载的10-20%

预拉，使其稳定后，将腰梁与钢管桩焊在一起或在钢管桩上焊制钢

支撑拖住腰梁。

5.9、挂网、喷射混凝土：在基坑顶端焊制一道Φ16-25 的主筋，把8#铁丝作成的铁丝网悬挂到钢筋上，然后把它用钢筋钉在基坑壁上，

并设 20mm厚的垫块，避免铁丝网与基坑壁接触。喷射材料为细石混凝

土，现场搅拌，用高压喷射泵喷射到基坑壁上，喷射厚度不小于50mm。

六、基坑变形观测

6.1、肉眼巡视

选择有经验的工程技术人员按期进行施工现场巡视，对许多不利于

支护结构稳定的因素，如施工条件的改变，基坑周围堆荷的变化，管

道渗漏和不适当的排水，都可以在日常的巡视中及时发现。此外某些

工程事故隐患，如基坑四周的地面裂缝，支护结构的裂缝、变形都可

以用肉眼发现，这些用肉眼能够观测到的问题，在基坑开挖过程中或

基坑开挖后都得到及时处理，把事故消灭在萌芽状态。

6.2、仪器观测（工程测量）方法

6.2.1、水平位移观测

根据本基坑现场条件分析，采用视准线法。具体做法为：沿基坑边

缘（桩锚支护部分在连梁梁顶）设置一条视准线，在该线的两端设置

基准点 A 、B，在此基线上沿基坑边缘设置若干个侧向位移测点。基准

点A 、B应设置在距离基坑一定距离的稳定地点，测量时采用经纬仪

测出各测点对此基线的偏离值，两次偏离值之差，就是测点垂直于视

准线的水平位移值。

6.2.2、垂直位移观测

现场设置稳定水准基点，沿基坑边缘设置水准观测点，采用水准仪

观测。

6.2.3、变形观测周期

锚固支护部分的连梁做成后，设置水平及垂直观测点，同时设置视

准线及观测基点。

垂直变形观测，基槽到底后每7天观测一次，为期一个月，以后每

月测一次，至地下两层结构完毕。

水平变形观测周期可随土石方分步开挖的不同施工阶段，变形速率

等因素综合考虑，并根据变形的情况作适当的调整。具体可为：分土

石方开挖槽段进行分段观测，土石方每层开挖后连续每天观测（不少

于3天），同时根据变形速率，当变形速率小于 1mm/天时，可适当延长观测周期。其最长观测周期不大于 7天。基槽到底后，每 7天观测一次，如变形较稳定，则每一月观测一次。

6.4、变形监测网的设置

6.4.1、垂直位移监测网：

水准基点视现场情况而定，做好基点保护。边坡四周坡顶设置水准

观测点，B座南、西两侧各设两点，其它各坡顶设一点。

6.4.2、水平位移监测网：

视准线的设置：根据现场实际开挖情况在锚喷支护边坡坡顶及护坡

桩连梁顶位置设置相应视准线，由于场地条件限制，其观测基点尽可

能设置在周边相当稳定的建筑物上或稳定的地段上，同时定期进行准

确性校核。

6.4.3.观测点的设置：锚喷支护部分设置在坡顶，桩锚支护部分设置在连梁顶。具体设置待现场地面拆平并做好锚喷及连梁后以通视状况

确定。

6.5、变形观测中应注意的问题

6.5.1.首次观测成果是各周期观测的起始值，应具有比各周期观测成果更准确可靠的观测精度，采取适当增加测回数的措施。

6.5.2.定期对使用的基准点和工作基点进行稳定性检测。

七、劳动力与施工机具

7.1、劳动力组成

施工负责人 1 人，技术员 2 人，技工 2 人，质检员 2 人，钻工36人。

7.2、施工设备

名称规格型号单位数量用途备注

钻机台 2 钢管桩成孔

锚杆钻机SHJ-200 台 5 锚杆成孔

电动油泵ZB4-500 台 2 锚杆张拉

千斤顶YC-60 台 2 锚杆张拉

注浆泵2SNS 台 2 锚杆注浆

搅浆机台 2 搅拌水泥浆

配电箱个 3 电源控制

电焊机台 3 焊接腰梁

八、效益分析

****************采用钢管桩、锚杆组合支护，比采用粉煤灰桩降低成本9.8 万元，有效的降低了工程的造价，在基坑开挖过程中穿

插进行支护，比采用浆喷桩缩短1/3 的工期，取得了显著的经济成效。

九、工程应用实例

***************工程采用钢管桩支护，该工程施工场地狭小，基坑南

侧距刘家园小区 5 层高住宅楼不足 6.0m，采用ф14 钢管桩 12m 深，桩心最大偏差 2cm,二层锚杆拉拔试验拉力达 16KN ，符合设计要求。

**************主体大楼东侧、临沂市体育馆东北侧也采用钢管桩支护，取得了明显的经济效益。