CN106567394A - Pc钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，包括如下步骤：1）钢管桩的加工；2）施工前准备；3）材料堆放及吊运；4）桩锤就位；5）垂直度调整；6）管桩及连接用工字钢插打；7）土方开挖、冠梁及内支撑的设置；8）基础施工及基坑回填；9）钢管桩拔除；本发明的有益效果是，此方法止水效果好，施工简单、方便；施工结束后，钢管桩及工字钢可以进行回收再利用，节约了成本；同时整个施工过程无噪音、无泥浆，节能环保，可以彻底解决传统灌注桩产生的噪声及泥浆问题。

Description

PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法

技术领域

本发明涉及基坑的围护支撑技术领域，具体涉及PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法。

背景技术

随着当前经济的迅猛发展，城市建设向高层、超高层扩展以及大型市政建设项目展开，深基坑支护技术在城市建设施工中得到了越来越广泛的运用。其中塌方及基坑边坡的渗水现象给目前的基坑施工带来了极大的困扰。而我们目前传统上采用围护钻孔灌注桩用于基坑的围护支撑，采用水泥搅拌桩用于基坑边坡的防渗漏水，会耗用大量的钢筋混凝土、水泥及大量的水、电等材料，同时产生水泥浆等污染问题，特别是雨水天气工地会产生更多泥浆，对环境产生很大污染。本公司开发研制的钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，与传统灌注桩加混凝土内支撑相比，此方法止水效果好，施工简单、方便。施工结束后，钢管桩及工字钢可以进行回收再利用，节约了成本。同时整个施工过程无噪音、无泥浆，节能环保，可以彻底解决传统灌注桩产生的噪声及泥浆问题。此方法在公司多个工地得到了应用，并且得到了监理和业主的好评，基坑的安全得到了保证，同时又加快了工期，节约了成本。具备良好的经济效益及环保效益。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了止水效果好，施工简单的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法。

本发明的技术方案如下：

PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）钢管桩的加工：先将L型角钢焊接加长至与钢管桩长度对应，在将加工好的L型角钢的短边对称焊接，并设置在钢管桩的两侧；再在L型角钢的两侧等间距焊接加强钢板；

2）施工准备：相关资料的复核、施工场地的清理及设备的检查；

3）材料堆放及吊运：先将钢管桩及连接用工字钢按要求堆放；在用起吊设备将钢管桩及连接用工字钢依次起吊；

4）桩锤就位：将振动桩锤按照施工准备时的放样点位运行到指定位置；

5）垂直度调整：在钢管桩或连接用工字钢插打之前及插打过程中通过调垂设备进行垂直度的测量并进行调垂；

6）钢管桩及连接用工字钢插打：先将钢管桩定位到指定位置，在启动振动桩锤直接将钢管桩压入土体；钢管桩压入土体指定深度后，再将连接用工字钢压入钢管桩侧面预留的止水企口中；重复上述步骤将所有钢管桩及连接用工字钢插打完成；

7）土方开挖、冠梁及内支撑的设置：用挖机进行土方开挖，当挖到冠梁及内支撑设置高度时，施工冠梁及内支撑；待冠梁混凝土强度达到100%以及预应力的施加满足设计要求后，继续分层开挖下层的土方；土方开挖完成后及时施工基础垫层、底板及传力带；

8）基础施工及基坑回填；

9）钢管桩拔除：基坑回填完成后，先破除桩顶的冠梁，再采用振动锤拔除钢管桩；拔桩完成后，对拔桩留下的桩孔，及时用砂回填处理。

所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述钢管桩在其转向位置焊接L型角钢时，按照设计要求的变向角度焊接，采用单面焊，且焊缝高度大于或等于8mm；所述钢管桩单侧两L型角钢短边净距比连接用工字钢翼缘板宽度大5~10mm；所述L型角钢的两侧每隔1m焊接一道加强钢板，板厚大于或等于10mm，板宽大于或等于5cm，加强钢板与L型角钢之间的弯折角度为40~50°，采用单面焊，且焊缝高度大于或等于8mm。

所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤3）中钢管桩按型号、规格、长度以及编号分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；所述钢管桩及连接用工字钢由汽车吊及中频振动桩锤配合吊运，且采用两点吊，用振动桩锤上的专用夹具对钢管桩或连接用工字钢的一端加紧固定，另一端由汽车吊上的专用吊钩进行配合起吊；当振动桩锤将钢管桩或连接用工字钢提升到指定高度后，脱开汽车吊的专用吊钩，将钢管桩或连接用工字钢基本保持竖直状态。

所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤5）中钢管桩或连接用工字钢垂直度的测量，通过设置在90°角垂直平面内的两台经纬仪来控制；在钢管桩施打之前，先进行一次垂直度测量，并通过振动桩锤自身携带的调垂设备进行调整；在钢管桩施打过程中，两台经纬仪持续对整个打桩过程进行密切关注，当发现垂直度偏差较大时及时通知桩机操作工配合人工对桩体进行垂直度调整。

所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤6）中钢管桩定位后先采用低速施打，振动频率ω控制在60~80/s；中期采用中速施打，振动频率ω控制在100~120/s；配合经纬仪进行垂直度控制；最后阶段再切换到低速施打；待钢管桩还剩最后3~5m时，配合人工进行桩体位置的微调。

所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤7）中内支撑包括型钢围檩及型钢内支撑，所述内支撑采用H型钢，先在H型钢内预先焊接加劲板及预留钢板作为型钢围檩；在将型钢围檩固定设置在钢管桩的牛腿上；在将型钢内支撑搁置于支撑钢用管桩的牛腿上，型钢内支撑之间采用三排高强螺栓连接；在将型钢内支撑与型钢围檩内的预留钢板四面围焊；在每段型钢围檩上设置应力感应器；最后在型钢内支撑内采用两个液压千斤顶顶撑后插入梯形钢板施加预应力。

所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述预应力逐级施加，依次为总量的20%、50%和30%，施加的预应力值一般100KN~200KN，同时，确保预应力的施加满足设计要求。

所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤7）中土方开挖至距坑底290-310mm厚时采用人工开挖，避免超挖。

所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤9）中拔桩先用振动桩锤将钢管桩锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔；对较难拔除的桩先用柴油锤将桩振100～300mm间隙，再与振动锤交替振打、振拔；对引拔阻力较大的桩，采用间歇振动的方法，每次振动10-20min。

本发明的有益效果是，该方法采用的钢管桩截面强度、刚度大，支撑简单方便，结构稳定可靠，整体性好；钢管桩打入土层过程中施工速度快，每20分钟左右可压入一根钢管桩（或连接用工字钢）；钢管桩的制作、加工、安装及下沉方便灵活，工艺简单；该方法止水效果好，施工简单、方便；施工结束后，钢管桩及工字钢可以进行回收再利用，节约了成本；同时整个施工过程无噪音、无泥浆，节能环保，可以彻底解决传统灌注桩产生的噪声及泥浆问题。

附图说明

图1为本发明工艺流程图；

图2为本发明结构示意图；

图3为本发明钢管桩结构示意图；

图4为本发明内支撑结构示意图；

图5为本发明型钢围檩结构示意图；

图中：1、钢管桩，2、型钢围檩，3、型钢内支撑，4、牛腿，5、加劲板，6、液压千斤顶，7、梯形钢板，8、高强度螺栓，9、L型钢板，10、连接用工字钢，11、加强钢板，12、止水企口，13、预留钢板。

具体实施方式

结合说明书附图，对本发明作进一步描述。

如图1-5所示，PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，施工步骤包括1）钢管桩1加工：焊接止水企口12用的L型角钢9（规格为80*50*8）经专业加工厂加工，加工长度同钢管桩1长度对应；将L型角钢9的短边对称焊接设置在钢管桩1的两侧，其中单侧两L型角钢9短边净距比连接用工字钢10的翼缘板宽度大5~10mm；在钢管桩1转向时按照设计要求的变向角度来焊接L型角钢9，且采用单面焊，焊缝高度控制在不小于8mm，在L型角钢9两侧每隔1m焊接一道加强钢板11，板厚不小于10mm；加强钢板11宽度不宜小于5cm，与L型角钢9之间的弯折角度为40~50°，同样采用单面焊，焊缝高度控制在不小于8mm，以确保止水企口12与钢管桩1之间的有效连接。2）施工准备：钢管桩1施工前，复核场地岩土工程勘察报告、施工设计图纸、建筑场地及邻近建筑物结构与地基基础、地下管线、道路等相关资料；打桩前处理高空和地下障碍物；施工场地需要平整处理，桩机移动范围内保证桩机垂直度要求外，还应考虑地面的承载力，施工场地及周围保持排水畅通，以保证施工机械正常运行；根据设计图纸及桩基轴线的控制点和水准点进行测量放样；正式施工前进行试打桩，以检查设备、施工工艺、设计参数是否符合要求；打桩时如发现地质条件与勘察报告不符，应及时与相关单位研究处理。3）材料堆放及吊运：钢管桩1要按型号、规格、长度以及编号分别堆放，并在堆放处设置标牌说明，便于之后的施工方便；钢管桩1及连接用工字钢10由35T汽车吊及D120A型中频振动桩锤配合吊运，采用两点吊，即用振动桩锤上的专用夹具对钢管桩1或连接用工字钢10的一端加紧固定，另一端由35T汽车吊上的专用吊钩进行配合起吊；当振动桩锤将钢管桩1或连接用工字钢10提升到指定高度后，脱开汽车吊的专用吊钩，将钢管桩1或连接用工字钢10基本保持竖直状态。4）桩锤就位：将振动桩锤按照施工准备时的放样点位运行到指定位置，运行时应保证匀速，以免桩体晃荡对振动桩锤机产生不必要的碰撞。5）垂直度调整：为确保钢管桩1或连接用工字钢10的垂直度，通过设置在90°角垂直平面内的两台经纬仪来控制，在钢管桩1施打之前，先进行一次垂直度测量，并通过振动桩锤自身携带的调垂设备进行调整；在钢管桩1施打过程中，两台经纬仪持续对整个打桩过程进行密切关注，当发现垂直度偏差较大时及时通知桩机操作工配合人工对桩体进行垂直度调整。6）钢管桩1及连接用工字钢10插打：首先将钢管桩1定位到指定位置，再启动振动桩锤直接将钢管桩1压入土体；插打速度应按照“低、中、低”的速度，即：在钢管桩1定位后采用低速施打，振动频率ω控制在60~80/s，确保钢管桩1位置正确；中期采用中速施打，振动频率ω控制在100~120/s；配合经纬仪进行垂直度控制；最后阶段再切换到低速施打，确保桩体打入到指定深度，待钢管桩1还有最后3~5m时，配合人工进行桩体位置的微调，以确保后续连接用工字钢10的施工,；采用上述插打工艺将连接用工字钢10压入钢管桩1侧预留的止水企口12中；重复上述工艺将所有的钢管桩1及连接用工字钢10施工完成后形成连续的封闭挡墙；在打桩过程中如果发现地下障碍物时，应及时拔除钢管桩1，配合冲锤进行障碍物清除后，重新插打；根据土质情况可调整振动桩锤的频率，以满足施工要求；打桩时如出现异常情况，应及时会同设计等有关单位研究处理。7）土方开挖、冠梁及内支撑3设置：土方开挖前，根据工程现场实际情况，合理布置挖机数量及运土车数量，合理安排出土路线，开挖应确保符合设计和方案要求，避免挖土机械与钢管桩1及内支撑发生碰撞；当挖到冠梁及内支撑高度时，及时施工冠梁及内支撑,内支撑选用400x400x13x21规格的H型钢，内支撑包括型钢围檩2及型钢内支撑3，型钢围檩2内预先焊接加劲板5及预留钢板13，（当采用其他形式的内支撑时应满足设计要求）；型钢内支撑3之间采用三排8.8S等级M20高强螺栓8连接，型钢内支撑3与型钢围檩2中的预留钢板13焊接，采用四面围焊；型钢内支撑3搁置于支撑钢管桩的牛腿上；在每段型钢围檩2上设置应力感应器，确保预应力的施加满足设计要求；在型钢内支撑3内采用两个液压千斤顶6顶撑后插入梯形钢板7施加预应力，预应力应逐级施加，依次为总量的20%、50%和30%，施加的预应力值一般100KN~200KN（具体根据设计要求确定），待冠梁混凝土强度达到100%（根据同条件试块试验）以及预应力的施加满足设计要求后，方可继续分层开挖下层的土方，坑底290-310mm厚土方采用人工开挖，避免超挖；土方开挖完成后及时施工基础垫层、底板及传力带，确保基坑安全。8）基础施工及基坑回填。9）钢管桩1拔除：基坑回填后，要拔除钢管桩1，以便重复使用；钢管桩1拔除前，应仔细研究拔桩方法、顺序和拔桩时间及土孔处理；首先破除桩顶的冠梁，可采用振动锤拔桩拔桩，利用振动锤拔桩上的专用夹具固定钢管桩1，启动振动锤产生强迫振动，使钢管桩1周围土的粘聚力克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除；拔桩起点和顺序：拔桩起点应离开角桩5根以上，可根据打桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法，拔桩的顺序最好与打桩时相反；振打与振拔：拔桩时，可先用振动桩锤将钢管桩1的锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔，对较难拔除的桩可先用柴油锤将桩振100～300mm间隙，再与振动锤交替振打、振拔；振动桩锤启动后应逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限；供振动桩锤使用的电源为振动桩锤本身额定功率的1.2-2.0倍；对引拔阻力较大的桩，采用间歇振动的方法，每次振动15min，振动桩锤连续不超过1.5h。对拔桩后留下的桩孔，必须及时用砂回填处理。

实施例1：

本方法在农转非居民拆迁安置房工程中得到应用，该工程地下两层，地上26~28层，采用框架剪力墙结构，基坑挖深约9m，土质主要以淤泥质粘土、粘质粉土为主，基坑围护采用了PC钢管止水桩一道预应力型钢内支撑组合支护体系，钢管桩1规格为630x14，桩长25m，内支撑采用400x400x13x21规格的H型钢，基坑开挖期间土体无开裂，基坑监测结果显示土体位移量及变化速率均较小，确保了基坑施工安全、可靠。基础施工完成后对钢管桩及型钢进行回收重复利用，经济效益突出。

施工步骤如下：

1）钢管桩1加工：先将规格为80*50*8的L型角钢9焊接加长至与钢管桩1长度对应，在将加工好的L型角钢9的短边对称焊接设置在钢管桩1两侧；再在L型角钢9的两侧每隔1m焊接加强钢板11。

2）施工准备：相关资料的复核、施工场地的清理及设备的检查。

3）材料堆放及吊运：钢管桩1按型号、规格、长度以及编号分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；钢管桩1及连接用工字钢10由汽车吊及中频振动桩锤配合，采用两点吊运。

4）桩锤就位：将振动桩锤按照施工准备时的放样点位运行到指定位置。

5）垂直度调整：在钢管桩1施打之前，先进行一次垂直度测量，并通过振动桩锤自身携带的调垂设备进行调整；在钢管桩1施打过程中，通过设置在90°角垂直平面内的两台经纬仪来控制；两台经纬仪持续对整个打桩过程进行密切关注，当发现垂直度偏差较大时及时通知桩机操作工配合人工对桩体进行垂直度调整。

6）钢管桩1及连接用工字钢10插打：先将钢管桩1定位到指定位置，在启动振动桩锤直接将钢管桩1压入土体；钢管桩1压入土体指定深度后，再将连接用工字钢10压入钢管桩1侧面预留的止水企口12中；重复上述步骤将所有钢管桩1及连接用工字钢10插打完成。

7）土方开挖、冠梁及内支撑3设置：用挖机进行土方开挖，当挖到冠梁及内支撑高度时，施工冠梁及内支撑；待冠梁混凝土强度达到100%以及预应力的施加满足设计要求后，继续分层开挖下层的土方，当土方开挖至距坑底300mm厚时采用人工开挖，避免超挖；土方开挖完成后及时施工基础垫层、底板及传力带。

8）基础施工及基坑回填。

9）钢管桩1拔除：基坑回填完成后，先破除桩顶的冠梁，再采用振动锤拔除钢管桩1；拔桩完成后，对拔桩留下的桩孔，及时用砂回填处理。

实施例2：

本方法在公共绿地兼社会停车库工程中得到了应用，该工程地下1层，总建筑面积15832m²，框架剪力墙结构，基坑挖深约8m，基坑围护采用钢管桩围护支撑加一道预应力型钢内支撑，钢管桩1规格为630x14，桩长22m，内支撑采用400x400x13x21规格的H型钢，该方法的应用加快了施工进度，确保了基坑安全，效益突出。施工步骤与实施例1相同。

Claims (9)

1.PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）钢管桩（1）的加工：先将L型角钢（9）焊接加长至与钢管桩（1）长度对应，在将加工好的L型角钢（9）的短边对称焊接，并设置在钢管桩（1）的两侧；再在L型角钢（9）的两侧等间距焊接加强钢板（11）；

2）施工准备：相关资料的复核、施工场地的清理及设备的检查；

3）材料堆放及吊运：先将钢管桩（1）及连接用工字钢（10）按要求堆放；在用起吊设备将钢管桩（1）及连接用工字钢（10）依次起吊；

4）桩锤就位：将振动桩锤按照施工准备时的放样点位运行到指定位置；

5）垂直度调整：在钢管桩（1）或连接用工字钢（10）插打之前及插打过程中通过调垂设备进行垂直度的测量并进行调垂；

6）钢管桩（1）及连接用工字钢（10）插打：先将钢管桩（1）定位到指定位置，在启动振动桩锤直接将钢管桩（1）压入土体；钢管桩（1）压入土体指定深度后，再将连接用工字钢（10）压入钢管桩（1）侧面预留的止水企口（12）中；重复上述步骤将所有钢管桩（1）及连接用工字钢（10）插打完成；

7）土方开挖、冠梁及内支撑的设置：用挖机进行土方开挖，当挖到冠梁及内支撑设置高度时，施工冠梁及内支撑；待冠梁混凝土强度达到100%以及预应力的施加满足设计要求后，继续分层开挖下层的土方；土方开挖完成后及时施工基础垫层、底板及传力带；

8）基础施工及基坑回填；

9）钢管桩（1）拔除：基坑回填完成后，先破除桩顶的冠梁，再采用振动锤拔除钢管桩（1）；拔桩完成后，对拔桩留下的桩孔，及时用砂回填处理。

2.根据权利要求1所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述钢管桩（1）在其转向位置焊接L型角钢（9）时，按照设计要求的变向角度焊接，采用单面焊，且焊缝高度大于或等于8mm；所述钢管桩（1）单侧两L型角钢（9）短边净距比连接用工字钢（10）翼缘板宽度大5~10mm；所述L型角钢（9）的两侧每隔1m焊接一道加强钢板（11），板厚大于或等于10mm，板宽大于或等于5cm，加强钢板（11）与L型角钢（9）之间的弯折角度为40~50°，采用单面焊，且焊缝高度大于或等于8mm。

3.根据权利要求1所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤3）中钢管桩（1）按型号、规格、长度以及编号分别堆放，并在堆放处设置标牌说明；所述钢管桩（1）及连接用工字钢（10）由汽车吊及中频振动桩锤配合吊运，且采用两点吊，用振动桩锤上的专用夹具对钢管桩（1）或连接用工字钢（10）的一端加紧固定，另一端由汽车吊上的专用吊钩进行配合起吊；当振动桩锤将钢管桩（1）或连接用工字钢（10）提升到指定高度后，脱开汽车吊的专用吊钩，将钢管桩（1）或连接用工字钢（10）基本保持竖直状态。

4.根据权利要求1所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤5）中钢管桩（1）或连接用工字钢（10）垂直度的测量，通过设置在90°角垂直平面内的两台经纬仪来控制；在钢管桩（1）施打之前，先进行一次垂直度测量，并通过振动桩锤自身携带的调垂设备进行调整；在钢管桩（1）施打过程中，两台经纬仪持续对整个打桩过程进行密切关注，当发现垂直度偏差较大时及时通知桩机操作工配合人工对桩体进行垂直度调整。

5.根据权利要求1所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤6）中钢管桩（1）定位后先采用低速施打，振动频率ω控制在60~80/s；中期采用中速施打，振动频率ω控制在100~120/s；配合经纬仪进行垂直度控制；最后阶段再切换到低速施打；待钢管桩（1）还剩最后3~5m时，配合人工进行桩体位置的微调。

6.根据权利要求1所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤7）中内支撑包括型钢围檩（2）及型钢内支撑（3），所述内支撑采用H型钢，先在H型钢内预先焊接加劲板（5）及预留钢板（13）作为型钢围檩（2）；在将型钢围檩（2）固定设置在钢管桩（1）的牛腿（4）上；在将型钢内支撑（3）搁置于支撑用钢管桩的牛腿上，型钢内支撑（3）之间采用三排高强螺栓（8）连接；在将型钢内支撑（3）与型钢围檩（2）内的预留钢板（13）四面围焊；在每段型钢围檩（2）上设置应力感应器；最后在型钢内支撑（3）内采用两个液压千斤顶（6）顶撑后插入梯形钢板（7）施加预应力。

7.根据权利要求6所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述预应力逐级施加，依次为总量的20%、50%和30%，施加的预应力值一般100KN~200KN，同时，确保预应力的施加满足设计要求。

8.根据权利要求1所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤7）中土方开挖至距坑底290-310mm厚时采用人工开挖，避免超挖。

9.根据权利要求1所述的PC钢管止水桩与预应力型钢内支撑组合支护施工方法，其特征在于，所述步骤9）中拔桩先用振动桩锤将钢管桩（1）锁口振活以减小土的粘附，然后边振边拔；对较难拔除的桩先用柴油锤将桩振100～300mm间隙，再与振动锤交替振打、振拔；对引拔阻力较大的桩，采用间歇振动的方法，每次振动10-20min。