CN107227737A - 型钢桩基坑支护及拔出方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种型钢桩基坑支护及拔出方法，是在型钢桩插入后，型钢桩顶不设钢筋混凝土冠梁，而是采用槽钢焊接方式连接型钢桩顶；在型钢桩拔出前，用氧气乙炔气将所述槽钢割开；在型钢桩拔出时，是用高振动频率的振动锤将型钢桩拔出。采用本发明方法，可在硬土地区成功运用型钢桩替代土钉墙(复合土钉墙)和桩锚支护(桩撑支护)，使得型钢得到有效回收利用。

Description

型钢桩基坑支护及拔出方法

技术领域

本发明涉及一种型钢桩基坑支护及拔出方法，属于建筑地基基础施工中基坑支护范畴，特别涉及一种新型基坑支护方法及其设备。可用于护坡桩，也可用于抗压桩或抗拔桩。

背景技术

以北京为代表的硬土地区目前基坑支护多采用土钉墙(或复合土钉墙)、桩锚支护(或桩撑支护)，这些支护型式存在着多种问题，例如土钉墙(或复合土钉墙)需要喷射混凝土，现场干喷是普遍现象，污染很明显，和目前政府严格的污染控制政策极不相符，同时还存在需要放坡占地，回填工作量大等问题。桩锚支护(或桩撑支护)的桩是钢筋混凝土桩，不仅消耗大量的钢筋混凝土而且这些钢筋混凝土桩都是一次性存在在那里，几十年或上百年甚至更长，需要再次利用该地时就需破除钢筋混凝土，造成二次浪费，所以也不环保。

而就目前国家形势来看，钢产量富裕，价格低廉，库存大，国家鼓励各行各业去库存，这就要求我们抓住这一时机，进行基坑支护充分利用型钢代替钢筋混凝土桩，不仅顺应国家形势，可产生好的经济效益社会效益，还由于型钢桩可以回收重复使用，基坑支护完成后桩不再留在地下，更具有好的环保效益。

目前在软土地区SMW(水泥土搅拌墙)工法以其节能环保质量可靠而广泛应用，其设计施工技术也日趋成熟，包括型钢桩起拔回收技术也变得成熟，不少工程型钢回收达100％。三轴搅拌机设备应用也日益广泛，效率高，施工可靠。但在如北京地区这样的硬土地层应用还极为有限，尤其遇到密实的砂层、砂卵石地层，更是不能达到设计深度。即使采取其他措施能使得型钢插到设计深度，回收时也是极为困难的，尤其砂层砂卵石层经水泥浆搅拌后就成为了“砂浆”和“混凝土”，其握裹力是很大的。虽然在型钢上涂抹了脱模剂但收效甚微。这就是硬土地层和软土地层的区别。

这就给我们提出了一个挑战，如何在硬土地区成功运用型钢桩替代土钉墙 (复合土钉墙)和桩锚支护(桩撑支护)，这是一个很有意义的课题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种型钢桩基坑支护及拔出方法，在硬土地区成功运用型钢桩替代土钉墙(复合土钉墙)和桩锚支护(桩撑支护)，以实现型钢的有效回收。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种型钢桩基坑支护及拔出方法，其特征在于：

型钢桩插入后，型钢桩顶不设钢筋混凝土冠梁，而是采用槽钢焊接方式连接型钢桩顶；

型钢桩拔出前，用氧气乙炔气将所述槽钢割开；

型钢桩拔出时，是用高振动频率的振动锤将型钢桩拔出。

所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其中：所述振动锤的振动频率大于2000rpm。

所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其中：在施工型钢桩之前，先施工水泥土止水帷幕桩，待帷幕桩终凝后，再施工所述型钢桩。

所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其中：所述帷幕桩单独成排，相互咬合。

所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其中：型钢桩不再插入帷幕桩中，而是在基坑内侧单独成排。

所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其中：所述帷幕桩是搅拌桩、旋喷桩、长螺旋旋喷搅拌桩、长螺旋压灌水泥土桩或三轴搅拌形成的帷幕桩。

所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其中：若地层偏硬，则事先采用长螺旋钻机引孔。

所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其中：长螺旋钻机引孔至基坑底标高，型钢桩的下部嵌固段不引孔。

所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其中：型钢桩拔出后，进行空洞回填；

当空洞回填后，场地不足够大时或千斤顶没有提供反力的坚实地面时，利用汽车吊或塔吊来起吊该振动锤进行型钢桩起拔回收；

与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：可在硬土地区成功运用型钢桩替代土钉墙(复合土钉墙)和桩锚支护(桩撑支护)，使得型钢得到有效回收利 用。

此外，采用高频振动的振动锤，能够避免和周围土体建构筑物等发生共振，从而避免了桩振动插入和振动拔出时对周围建构筑物、道路、管线等的破坏。并具有足够大的激振力，噪音小。

附图说明

图1为案例1的基坑支护剖面图。

图2为案例1的典型地质剖面图。

图3为案例2的水泥土型钢桩支护剖面图。

图4是案例3的基坑支护剖面图。

图5是本发明的施工流程图。

图6是实施例水泥土型钢桩支护结构剖面图。

图7是实施例帷幕桩与型钢桩平面关系图。

具体实施方式

为解决该难题，本发明设计人先后设计施工了三个工程，循序渐进，逐步找到了解决方法。三个工程案例如下。

案例1：北京顺义区某老干部局活动中心扩建工程。

该工程位于北京顺义区某老干部活动局院内，场地狭小。基坑尺寸：东西为76.275m，南北为50.800m，局部采光井部位要相应扩大开挖面积，基坑面积3900m2，基坑深度为6.6m。水泥土型钢桩支护剖面及钢筋混凝土冠梁剖面图如图1所示。

图1为基坑支护剖面图，表层为人工堆积的粘质粉土、填土①层→其下为第四纪沉积的粉砂—砂质粉土②层→粉质粘土②1层→粉砂—砂质粉土③层→粘质粉土③1层→重粉质粘土—粉质粘土④层→粘质粉土④1层→粉质粘土—重粉质粘土⑤层。

自然地面下约4.5m为粉砂—砂质粉土③层(静水层埋深4.3—6.3m)，基础底板处于该层，下层为重粉质粘土不透水层。

图2为案例1的典型地质剖面图。

在基坑支护施工完成之后，需进行型钢桩回收作业——采用液压千斤顶、挖掘机和吊车配合作业，由于甲方害怕回收会影响结构防水，一部分型钢桩未 能拔除，此次回收率为30％。该工程发现钢筋混凝土冠梁是回收型钢的一大障碍。

案例2：北京市顺义区某再生水厂及配套管网工程粗格栅及进水泵池、细格栅、除油沉砂装置及调节泵池基坑支护。

该工程位于顺义区，原为菜地，现已平整，水泥土型钢桩支护深度为11.40m。水泥土型钢桩支护剖面如图3所示：

工程地质条件：表层为素填土①层，其下为第四纪沉积的粘质粉土②层，粉质粘土②1层，砂质粉土②2，粉砂③层，再以下为粉质粘土④层，粘土④1层，粘质粉土④2层，细中砂⑤，粉质粘土⑥层，粘质粉土⑥1层，中砂⑦层，粉质粘土⑧层，粉土⑧1层，粉土⑨层，粉质粘土⑩层，粉土⑩1层。

水文地质条件：勘察期间，揭露两层承压含水层，下部承压水水位埋深18.60～22.0m，高程为21.32～24.88m，含水层为粉土层；上部承压水水位埋深5.30～9.30米，高程33.85～38.13m；局部含上层滞水，水位埋深1.80～4.20米，高程38.99～41.20m，含水层为粉土。

在基坑施工完成后需进行型钢拔除作业：51根型钢桩回收了45根，回收率88％，其余几根由于场地、拔不动和下暴雨等原因无法回收。

案例3：北京市顺义区某村拆迁安置小区燃气锅炉房工程基坑支护。

拟建场地位于顺义区，基坑开挖深度为10.37m，基坑安全等级取二级，工程地质条件如下：

表层为人工堆积的粘质粉土～砂质粉土①层；其下为新近代沉积的粉砂～砂质粉土②层，粘质粉土～粉质粘土②1层，淤泥质重粉质粘土②2层，细砂～中砂③层，再以下为第四纪沉积的粘土～重粉质粘土④层，砂质粉土④1层，粉质粘土～重粉质粘土⑤层，粉砂⑥层，砂质粉土⑥1层，粉质粘土⑥2层，粉质粘土～重粉质粘土⑦层，粘质粉土～砂质粉土⑦1层，再以下为第四纪沉积的褐黄色的粉质粘土～重粉质粘土⑧层，细砂⑧1层，粉砂⑨层，粉质粘土⑨1层。

静止水位标高为21.92～24.34m(埋深1.60～4.80m)，其类型为上层滞水。基坑支护剖面图如图4所示。该工程案例中搅拌桩长度只有8m，而插入其中型钢桩长度11m，下部3m插在土中；而且从截面上看型钢并不是全部插在搅拌桩中，只有一半插在搅拌桩中，一半插在土中；桩顶取消了钢筋混凝土冠梁。所采用振动锤为挖掘机改装后的液压振动锤，起拔力并不足够大，低频。

在型钢拔除作业中：228根型钢桩回收了227根，只有1根由于急于修路， 将其割断，其余全部回收，回收率接近100％。

总结：

为解决型钢桩起拔不顺利问题，本发明中将水泥土止水帷幕桩单独成排，相互咬合，能较好的保证质量。先施工帷幕桩，待帷幕桩终凝后，再施工型钢桩，型钢桩不再插入水泥土帷幕桩中，而是在基坑内侧单独成排，如遇地层偏硬，可事先采用长螺旋钻机引孔，为了保证型钢桩插入土中牢固，可只引孔至基坑底标高，下部嵌固段不引孔。这样做的最大好处是回收拔出时就容易的多，避免了“水泥砂浆”或“混凝土”的握裹力。该水泥土帷幕桩可以是搅拌桩、旋喷桩、长螺旋旋喷搅拌桩、长螺旋压灌水泥土桩或三轴搅拌形成的帷幕桩。

如果遇到地层内没有地下水或经降水后施工型钢桩基坑支护则不需施工帷幕桩。

桩顶也不再设钢筋混凝土冠梁，实践证明桩顶钢筋混凝土冠梁对起拔型钢造成的阻力相当大，尤其型钢有些许弯曲阻力更大。破除冠梁再起拔型钢又需增加大量的工作量和时间。为了使桩顶连为一体，使其具有更大的刚度，设计为采用槽钢焊接方式连接型钢桩顶。拔出时用氧气乙炔气割开即可。

按设计开挖至锚杆标高时施工锚杆，可以是土锚，遇到土锚不能钻成孔的地层，需采用跟管钻机水钻成孔。待达到锁定强度时进行张拉锁定。

桩间无需挂钢板网或钢筋网喷射混凝土护壁，但如果基坑暴露过冬季，就需要在桩间挂钢板网或钢筋网喷射混凝土护壁。

其施工流程图如图5所示，包括如下步骤：

现场三通一平，施工设备进场；

测量放线定桩位，水泥浆输送泵就位，调试；

钻机定位，调平；

质检定孔位开孔；

帷幕桩施工完成；

管内压灌混凝土至孔口；

长螺旋钻机引孔，用振动锤将涂抹了脱模剂的型钢震动插入土层内，桩顶用槽钢焊接连接为一个整体；

锚杆施工张拉锁定；

开挖至槽底；

空洞回填：起拔型钢，回填孔洞。

上述振动锤的特征是：

1)有足够大的激振力，可以将型钢桩插入到设计深度并能顺利拔出。该振动锤属系列产品，单机振动力从8吨到600吨，适用范围广。

2)具有2300rpm高振动频率，避免和周围土体建筑物等发生共振，从而避免了桩振动插入和振动拔出时对周围建构筑物、道路、管线等的破坏。该性能正是在城市人口密集地区施工的法宝，曾经做过试验，采用该免共振锤施工，很近的居民也没有反应；而换成普通振动锤，甚至相距很远的居民都纷纷赶来制止施工，因为对房屋影响很明显。

3)当空洞回填后场地不足够大时，或千斤顶没有提供反力的坚实地面时，可利用汽车吊或塔吊来起吊该振动锤进行型钢桩起拔回收；普通情况下可采用挖掘机振动锤插入或拔出型钢，效率高省钱。但在空洞回填后往往场地变得狭窄，挖掘机振动锤不能进入到指定工作面，这就使得利用挖掘机振动锤拔出型钢变得不可能。

4)噪音小，在市区施工能被居民所接受。

利用本发明提供的施工方法，节约了混凝土，减少了现场混凝土干法拌合喷射造成的污染，施工效率大大提高，经济效益显着，社会效益好，环保效益极为明显。

最后以一个实施例对本发明方法进行全面的介绍。

1、工程概况

拟建北京市顺义区某工程位于顺义区某滑雪场西侧。

拟建建筑物有：地上10层，地下2层，框架剪力墙结构的宿舍楼；地上3层，地下2层，框架结构的餐饮健身楼；地上9层(局部3层)，地下2层，框架剪力墙结构的商务酒店；地上3层，地下2层，框架结构的报告厅；及地上10层，地下2层框架剪力墙结构的行政教学楼；其余部分均设地下1层停车场，埋深约为9～10米。

拟建场区地形西高东低，中部有一约3.0米左右的大坑，勘探钻孔孔口处地面标高为44.37m～47.78m。

2、场地岩土工程地质条件

2.1区域地质与气候条件

北京地区位于华北平原西北端，西、北、东北面三面环山，东、南及东南面为广阔的平原，称之为北京平原。

顺义位于北京市东北郊，地处燕山南鹿，华北平原北端，地势北高南低，北部山地最高点海拔637米，平原海拔25-45米，坡度为6/10000，属潮白河冲积扇中下段。第四纪以来由于受新构造运动的影响，山区不断抬升，平原强烈下降，并接受了巨厚的河流沉积物，地层以厚层粘性土、粉土、厚砂层和卵石为主。根据拟建场区周边揭示基岩的深层地质资料，本场区第四纪地层厚度约在120～340m，且拟建场区不存在不良地质作用。

顺义地区气候属暖温带半湿润、半干旱大陆性季风气候区，年平均气温为11.5℃。1月平均气温为4.9℃，最低气温零下19.1℃；7月平均气温为25.7℃，最高气温达40.5℃。年日照2750小时，无霜期195天左右。年均相对湿度50％，年均降雨量约625毫米，全年降水的75％集中在夏季，为华北地区降水量较均衡的地区之一。雨季施工对建筑基坑开挖、支护和施工降水等将产生不利影响。

拟建场地除地表分布厚度不等的人工填土、耕植土外，场区分布为第四系地层，其岩性主要为冲洪积粉土、粉质粘土，以及粉砂、细中砂。按地层沉积年代、成因类型，将本次勘察深度范围的土层划分为人工堆积层及第四纪沉积层2大类，并按地层岩性及其物理力学性质及数据指标进一步划分为如下：

表层为人工堆积的粘质粉土填土①层；其下为第四纪沉积的粉质粘土～重粉质粘土②层，砂质粉土～粘质粉土②1层，砂质粉土～粉砂③层，重粉质粘土～粉质粘土③1层，重粉质粘土④层，砂质粉土～粘质粉土④1层，细砂⑤层，粉质粘土～粘质粉土⑤1层，粘质粉土⑤2层，粘土⑥层，砂质粉土～粉砂⑥1层，细砂⑥2层，细砂⑦层，粘土⑦1层。

2.2水文地质条件

场区内有两层地下水，第一层地下水静止水位标高为38.78～40.57m(埋深4.20～5.6m)，其类型为上层滞水；第二层地下水静止水位标高为25.70～28.77m(埋深16.00～22.00m)，其类型为潜水。

根据拟建场区附近已有资料，拟建场区历年最高水位标高接近自然地面，近3～5年最高水位为地面下3.00m。

拟建场区地下水对混凝土结构及混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。根据经验及对拟建场区附近污染调查，拟建场区的地基土对混凝土结构具微腐蚀性。

3、基坑支护方案

3.1基坑支护方案设计的指导思想

⑴根据工程特点、地质条件、基础施工环境交通要求、并考虑到地下结构 施工可能需要较长的施工周期，基坑支护可能要经过雨季施的考验，支护结构必须有足够的安全系数。

⑵护坡方案要科学合理，因地制宜，切实可行，确保深基坑边坡支护安全可靠。

⑶护坡工程必须与土方工程一体化安排，要为土方工程的顺利施工创造快捷和良好的前提条件。

⑷护坡工程在确保为后续施工创造出良好的施工作业面的同时，还要尽可能地减少不必要的土方回填。

⑸护坡工程要充分考虑到其经济合理性等。

3.2基坑支护方案选择

⑴目前比较成熟的支护形式主要有以下几种：护坡桩与锚杆支护、悬臂桩支护、上部土钉墙(挡土墙)下部桩锚支护、土钉墙支护、微型桩复合土钉墙支护和地下连续墙支护等几种。

⑵根据以上几种支护形式的适用范围、安全性及经济性特点，结合基坑各部位的开挖深度、周边工作面的影响、场区内地质条件及现场实际情况，采用桩锚支护，其外围单独一排长螺旋搅拌咬合桩帷幕。

3.3基坑边坡支护方案设计(以9.1m坑深为例)

型钢桩+锚杆支护

坑深9.10m，现场地面超载取15Kpa，上部3.0m采用土钉墙支护，其下采用H型钢(300×300)联合锚杆支护方式，土钉墙坡比为1：0.3，设计参数如下：

土钉参数表(槽深3.0m)

型钢桩+锚杆设计参数如下：

预应力锚索的设计参数如表：

3.4预防措施

①在基坑四周距坑边沿5m内不得设置用水点；在场地内的所有用水点，均应设置排水沟，将水引人下水管道。

②在基坑四周路面进行硬化，边沿设置排水沟(或排水管道)，防止降雨和人工用水的入渗；坑底设置排水沟，防止基槽泡水。

③在边坡上，遇滞水处每隔2～3m设置一根引水管，深0.5～1m，以防降雨入渗补给而引起边坡坍塌。

4.施工部署(略)

5.基坑施工测量及监测方案

5.1施工测量

熟悉和了解甲方在施工现场提供的水准点和坐标点，并根据建筑总平面图进行复测，确保工程坐标的准确性。对施测用辅助工具如木桩和铁锤等应做好准备。

5.1.1建筑物定位放线

1)轴线控制网的设置。依据工程建筑总平面图确定建筑物横竖控制轴线，其控制桩应尽量远离基坑边，以免基坑上部发生位移产生偏差，这样也为后续结构施工提供准确的轴线控制桩，基坑开挖定位测量放线在确认无误后申报监理公司验线，并申请规划勘测部门验线。合格后方可进行基坑土方开挖。

2)控制网轴线的精度等级及测量方法依据《工程测量规程》执行。为了给后续结构施工创造有利条件，对本工程基坑土方开挖放线必须严格要求。轴线控制网的测角中误差将不超过±12＂，边长相对中误差不大于1/7500。

5.1.2施工高程控制

1)水准点引测：根据规划勘测部门设置的水准点引测现场施工用水准点，采用高精度水准仪进行数次往返闭合的方法布设现场施工用水准点。现场水准点布置数量不少于三个，以便相互校核和满足分段施工的需要。

2)施工中标高控制：

场内设置的水准网控制点，在间隔一定的时间需联测一次，以作相互检核，对检测的数据应认真计算，以保证水准点使用的准确性。

施工中标高控制方法：根据现场水准网控制点，采用高精度的水准仪在基坑四周布置标高传递基准点，以此点控制基坑的开挖标高。在基坑开挖过程中，为了做到心中有数，在基坑壁上每隔一定高度设置一个控制标高。

基底标高的控制：为了保证不超挖，在距基底设计标高1m处测一标高，并抄出标高水平线，以此标高线来控制挖土深度。

5.2基坑施工监测

5.2.1监测内容

基坑施工监测包括周边环境监测、支护结构监测，以及包括周边建筑物、重要道路及地下管线等保护对象进行系统的监测。本工程基坑监测内容如下：

1)边坡水平位移；

2)沉降观测；

5.2.3观测点设置

1、在桩顶连梁和土钉墙坡顶上布置位移监测点，布设间距约30～35m，共布置边坡位移观测点为14个。

2、本工程1-1、2-2剖面按三级基坑进行位移控制，坡顶最大位移控制值按基坑深度的6‰(54mm/60mm)进行控制；其他剖面按二级基坑进行位移控制，坡顶最大位移控制值按基坑深度的4‰(连梁顶36mm/40mm)进行控制。在基坑开挖过程中，若边坡位移接近上述最大控制值时或连续超过该值70％，应报警，并分析原因，采取措施，确保基坑边坡与周边道路的安全与正常使用。

3、施工过程中要加强对监测基准点与监测点的保护，监测点布置位置根据第三方监测方案进行调整。

5.2.4观测频度及成果分析

1)观测频度

①采用方向法进行观测，从基坑开挖开始观测，主基坑回填为止结束，土方开挖期间、降水期间和特殊天气后，要每天观测一次，结构施工期间可每周 观测2～3次，并做好记录；

②设专人并使用水准仪及经纬仪进行观测变形情况，记录要准确工整严禁涂改，每次观测结果详细记入汇总表，定期向监理工程师报告变形情况；

③如地面变形产生裂缝时，增设观测点，随时观测裂缝的变化。

2)成果分析

①分阶段每隔7天进行观测成果汇总，并绘制沉降(S)---时间(T)关系曲线图、沉降(S)---水平位移(L)---距离(H)关系展开曲线图；

②对绘制图形及观测结果集中进行讨论，分析变形是否过大及是否趋于稳定，并和甲方共同确定是否需进行采取补救措施。

6.主要施工方法

6.1长螺旋搅拌帷幕桩施工工艺

6.1.1施工工艺流程

钻机定位→钻进喷浆预搅下沉→喷浆搅拌上升→重复喷浆搅拌下沉→重复搅拌上升→成桩→移位进行下一根桩施工

6.1.2工艺要求

(1)钻机就位前，一定要对准桩位标志下钻，对中误差应<5cm，调整好桩机，桩机的主动钻杆要保证垂直，垂直度允许偏差≤0.5％，防止桩斜。

(2)对施钻和喷浆严格要求。在施钻前，项目技术负责对钻进速度、复搅次数、钻进速度、喷浆速度、喷浆次数及停浆面向作业人员详细交待；特别对水泥用量、水泥浆液水灰比进行检查。

(3)停浆面控制：停浆面控制在与自然地面齐平，误差<10cm。

(4)制浆：根据每米有效桩长耗用水泥多少，一次性配制一根桩所用的水泥浆。水泥浆液的水灰比为1.0。水泥浆进入储浆池前一定过筛。凡已配好的水泥浆大于2小时仍未使用的，应全部废弃，不准用来制桩。

(5)制桩：成桩速度不能太快，提升速度≤0.5m/min，每次上升或下沉，要求成桩速度必须均匀。

(6)浆液冲洗：当喷浆结束后，立即清洗高压泵、输泵管路、注浆管及喷头。

(7)自来水总供水管一个，直径100mm，流量Q≥10m3/小时，通至施工现场，并安装足量程水表一块及阀门一个。

(8)供电总量250KW，最大施工用功率约200KW，电压220V/380V，每台套均装设开关柜一个，并通至施工现场。

(9)水泥品种：P.S.A32.5矿渣硅酸盐水泥(袋装)，水泥品质：复检合格。

6.2型钢施工工艺

型钢桩施工步序

钻机定位→引孔反转上提→振动插入型钢形成型钢桩→移位进行下一根桩施工

施工步骤：

(1)钻机就位前，一定要对准桩位标志下钻，对中误差应<50mm，调整好桩机，桩机的主动钻杆要保证垂直，垂直度允许偏差≤1.0％，防止桩斜。

(2)型钢插入，型钢为了减小下沉阻力，下端加工成“尖”形。用起重设备将型钢吊起，利用其自重下沉，不能达到设计深度时，开动振动锤，振动插入，在插入过程中采取可靠导正措施保证型钢的垂直度。型钢选用HW300*300H型钢。一般情况下，型钢上端高出桩顶连梁0.9m，并在型钢上打孔，以利起拔。

(3)型钢桩起拔回收，重复利用，待基坑回填完成后，可将型钢桩起拔回收，起拔工具可采用专用起拔机，或基坑不深时，型钢摩擦力不大，地方又较狭窄时，可用千斤顶预先起拔，待达到一定高度后，可采用起重设备吊起，回收，重复利用。确保集约环保。

(4)空洞回填，型钢桩起拔后，留下的空洞，可用粘土灌满。

6.3预应力锚杆施工

6.3.1施工工艺流程

锚杆注浆采用微压注浆工艺，锚杆张拉用液压油泵和张拉千斤顶张拉至设计预应力后锁定。锚杆作业时，钻孔施工完毕后立即灌浆下放锚索，避免土层中的细砂流出，引起地表沉降；根据开挖后上层滞水的情况，如果地层含水较大，出现塌孔和流砂就采用跟管钻进的方式成孔。

干孔作业锚杆施工流程如下：

施放锚位→锚杆机就位→稳定钻杆校正孔位和调整角度→钻进成孔至设计锚杆长度预注浆→自检及专职检→记录孔深→拔出钻杆下放钢绞线束及注浆管→孔底灌注水泥浆→二次劈裂注浆→养护→安装钢腰梁(如有)及锚头→预应力张拉→锁定→切断钢绞线张拉用的外留量

1、施工准备

1)锚杆杆体加工场地

位于离锚杆施工工作面较近处，面积为30m×15m，并应搭设棚盖。

2)水泥浆搅拌站布置

设置移动式水泥浆搅拌站1个，设在基坑东南角。

3)钻机:钻机进场保证设备完好，并有相应的检验证明。

4)非锚固段应用塑料套管包裹，与锚固体联接处用铅丝绑牢。

2、杆体制作

1)按照设计要求制作锚杆体，保证杆体长度。

2)钢筋骨架架设塑料星型定位器，间距2.0m，第一个设在距锚杆底端0.5m处。

3)杆体采用1860型钢绞线，杆体中间插入Φ25塑料注浆管。

4)锚杆杆体长：自由段+锚固段+张拉锁定段。锚杆进行安装时由3～4人抬至孔位，搬运及安装过程中应尽量避免杆体拖地，保持杆体清洁。

5)注浆管底端20cm及锚杆自由段用塑料布包裹扎紧。注浆管与锚杆体应用火烧丝绑扎牢靠。

3、成孔作业

1)锚杆机就位前应先检查钻杆端部的标高、锚杆的间距是否符合设计要求。就位后必须调正钻杆，符合设计的水平倾角，并保证钻杆的水平投影垂直于坑壁，经检查无误后方可钻进。

2)钻进时应根据工程地质情况，控制钻进速度，防止蹩钻。遇到障碍物或异常情况应及时停钻，待情况清楚后再钻进或采取相应措施。

3)钻至设计要求深度后，空钻慢慢出土，以减少拔钻杆时的阻力，然后拔出钻杆。

4、杆体运输及插入孔内

1)插筋前应检查锚筋，包括长度、自由段部分的处理、注浆管是否有漏浆等。

2)杆体在运输过程中不得扭曲、碰撞，严格保护杆体不受损伤。

3)插筋时应抬起后部使之与孔成一个角度徐徐插进，防止碰坏孔壁。筋插入孔时应留出锚筋外露部分的长度以满足张拉要求。

4)插入钻孔内的杆体应达到设计要求深度，若插入时杆体不能到达要求深度，则应拔出杆体查明原因并处理后再行插入。

5、灌浆

1)选用优质灌浆管，灌浆管出口应位于离杆体底端200mm处。

2)浆液搅拌必须严格按配合比进行，不得随意更改。应注意不得使用过期或受潮水泥。

3)浆液由孔底开始浇注并向外返出，边注浆边向外缓慢拔管，直至浆液溢出孔口后停止注浆。浆液必须在初凝前连续不断一次注完。第一次注浆完毕后，过半小时再补浆一次，如渗浆严重可补浆二至三次。

4)如有必要可以采取二次高压灌浆，应在第一次灌浆体抗压强度达到5.0MPa时(约12～24小时)实施，最大注浆压力不小于2.5MPa。

6、张拉锁定

1)承压面应平整并与锚杆轴线方向垂直。

2)锚杆张拉应在注浆体强度达到15MPa时进行。

3)张拉主要步骤应按设计要求进行。

4)为使各单元锚杆受力均匀，应先对各单元锚杆分次张拉，当补偿掉各单元锚杆在同等荷载下，因自由段长度不等而引起的位移差后，再整体张拉。

5)按设计要求确定锁定荷载。若锚杆锁定后，预应力值变化大于10％，需放松或重复张拉。

6)预应力锚杆张拉前，应对张拉设备进行标定。

7)预应力锚杆张拉应按规定程序进行，在编排张拉程序时，应考虑相邻钻孔预应力锚杆张拉的相互影响。

8)预应力锚杆正式张拉前，应去20％的设计张拉荷载，对其预张拉1～2次，使其各部位接触紧密，使钢绞线完全平直。

9)在本工程的锚杆中，每层选择3根预应力锚杆进行试验性张拉，张拉至设计荷载的100％，然后锁定。每层锚杆施工时都要首先进行试验性张拉，再进行工程锚杆的张拉。

10)其它部位的工程预应力锚杆的张拉，张拉至设计荷载，然后锁定。

11)预应力锚杆锁定后48小时内，若发现有明显的预应力损失时，应进行补偿张拉。

6.3.2施工技术要求

钻孔

①孔位偏差：±100mm。

②孔深不大于设计长度的±30mm。

③孔径允许偏差±5mm。

④钻孔偏斜度±10。

锚杆的组装

①钢绞线应除油污、除锈。

②沿杆体轴线方向每隔2.0m设置一个隔离架。

③杆体自由段用塑料管包裹，管口应密封并有铅丝绑扎。

锚杆的张拉与锁定

锚杆张拉前，应对张拉设备进行标定。

锚固体与台座混凝土强度均大于15.0MPa时，方可进行张拉。

锚杆张拉顺序，应考虑临近锚杆的相互影响。

锚杆张拉荷载分级及观测时间、锚杆锁定应按规范进行。

6.3.3施工质量保证措施

1、锚杆所用原材料，钢绞线、水泥等均应有出厂合格证明，并按规范要求复验合格后方可使用。

2、锚杆水平方向孔距误差不应大于100mm，垂直方向孔距误差不应大于50mm。倾角允许偏差3°。

3、水泥浆体的强度不小于20N/mm2，水灰比0.5。水泥浆体试块每30根做两组，一组标养，一组同条件养护。

4、杆体组装时，应控制承载体和隔离架的间距，钢绞线应平直通顺。组装好的杆体放在指定存放场，下杆体前应检查注浆管的通气性能。

5、水泥浆随用随搅，搅拌均匀，浆液初凝前必须用完。

6、张拉设备使用前必须检验合格后方可使用。

7、试验锚杆张拉的加荷分级及加荷速率按规范进行。

8、锚杆钢绞线外露量，自桩外皮算起不低于1.5m，以便张拉时使用。

6.4土钉墙施工流程

土钉施工随土方开挖进行，采用人工洛阳铲成孔。孔内安放拉杆后采用微压灌注水泥浆，挂钢筋网后喷射混凝土面层。

土钉墙施工技术要求及质量保证措施：

1、土方开挖严格按设计要求控制坡度，人工修坡与机械开挖交替进行，及时修坡，修坡时要求通过挂线和经纬仪配合，确保土坡的面层平整，并在土体表面插上控制标高的短钢筋头，保证坡面平整度，坡面不平整度不大于±20mm；土钉成孔深度允许偏差±30mm；土钉成孔孔距允许偏差±100mm；土钉成孔倾角允许偏差±1o；

2、土方开挖必须与土钉墙施工密切配合，土钉墙施工时必须分段分层进行土方开挖，严禁超挖，每层挖土深度与土钉垂直间距相匹配，保证每层土方开挖的超挖量小于0.5m，一则便于土钉施工，二则避免超挖造成边坡塌方。

3、修坡结束后确定土钉孔位，然后用洛阳铲成孔，孔位误差不大于100mm，如遇地下障碍物等特殊情况，可以局部调整土钉孔位，但需由现场技术负责人审定。成孔后检查孔深、孔径、拉杆长度，验收合格后及时安放拉杆和注浆管进行注浆。

4、钢筋拉杆体在长度方向每隔2.0m加一组φ6.5钢筋托架，呈三角形分布，保证土钉钢筋居于孔中心，土钉端头采用L形弯头将土钉与横向压筋焊接在一起。

5、挂网时，钢筋网之间搭接200～300mm，网片与坡面之间保证30～50mm距离，横向压筋压在钢筋网上，与土钉钢筋连接牢固。

6、喷射混凝土时要严格按施工配比进行配料，面层厚度要满足设计要求，坡面不许有钢筋网外露现象。通过土坡表面的短钢筋头的控制，进行表面混凝土护壁的喷射，喷到钢筋头刚刚淹没1cm为准。从而控制表面混凝土的标高控制和厚度控制。

7、必须在本层坡面土钉墙施工结束并达到设计强度的75％后，才能进行下一层土方开挖，并在下层土方开挖时注意对上层护坡坡面及土钉的保护，避免碰触已施工完的护坡坡面及土钉。

8、开挖时砂层部位可能存有上层滞水的残留水头，若边坡存在滞水，要及时插放塑料滤水花管，导出滞水，以减小土体含水对土钉墙的侧压力。塑料滤水花管长约1m左右。

9、土钉成孔过程中，若遇坚硬的障碍物，不得强行施工，须探明情况，以防破坏地下管线或构筑物。

10、所有面层在坡顶应有不少于0.8m的外翻宽度，在基坑四周坡顶外须采取防止地表水渗水的措施。

7.安全施工保证措施

7.1锚杆施工安全保证措施

7.2型钢桩施工安全保证措施

1、操作工人进场，必须经过三级安全教育，施工过程中，定期召开安全工作会议，定期开展现场安全检查工作。

2、机电设备必须专人操作，操作时必须遵守操作规程，特殊工种(电工、焊工、机操工等)及小型机械操作工必须持证上岗。

3、在保护设施不齐全、监护人不到位的情况下，严禁人员下槽、孔内清理 障碍物。

4、经常检查各种卷扬机、吊车钢丝绳的磨损程度，并按规定及时更新。

5、外露传动系统必须有防护罩，转盘方向轴必须设有安全警示牌。

6、起重机工作前，必须检查距尾部的回转半径500㎜内无障碍物；起重机吊型钢时，应先吊离地面20—50㎝，检查起重机的稳定性、制动器的可靠性、吊点和型钢的牢固程度确认可靠后，才能继续起吊。

7、吊车指挥必须持有有效指挥证。

8、起重机、挖土机工作时，吊臂下严禁站人。

8.现场文明施工和环境保护方案

1)严格按照夜间、白天施工噪音控制标准控制作业。

2)为了防止噪声干扰学校正常教学，对施工顺序进行调整，尽量避免噪声大的机械在课间施工，同时调整机械的位置，使其尽量避开教学楼。

3)进入现场的挖掘机、汽车不准鸣笛，夜间用灯光控制信号，现场大门处基槽坡道入口处，设置“不准鸣笛”的明显标志。

4)采用低噪音、低震动的施工机械施工，减轻噪声。

5)保护现场围墙不被破坏，以阻挡噪声干扰。

6)夜间施工严禁大声喧哗。

7)现场混凝土震捣采用低噪音混凝土震捣棒。

8)对于喷射混凝土用的空压机、搅拌机等有噪音的设备，对其加盖

工作棚，使其封闭，以减少噪音，并严禁在夜间使用。

9)加强环保意识的宣传。采用有力措施控制人为的施工噪声，严格管理，最大限度地减少噪音干扰，请环保部门共同监测。

10)需拆除地下障碍物尽量使用人工或无声破除方法。

9.应急预案

9.1基坑变形控制

基坑开挖施工过程中，由于破坏了土层中的原有的应力平衡，坡面肯定会发生变形，直到达到新的平衡。为此当基坑开挖深度超过2米后，即在坡顶上口外翻的混凝土面上用经纬仪设置观测点，对坡面的位移进行观测；同时在整个施工过程中对地面和周围墙面等注意进行观察。最大坡面变形量不超过2‰～4‰，当发现坡面的安全存在问题时，应采取相应措施：

1)、在施工过程中，就要进行预防，严格按设计施工方案进行施工，并在 边坡建立相应的位移观测点；

2)、如观测点累计位移量接近设计预警值，应停止当前开挖，并对边坡进行增加锚杆加固处理；

3)、注意周边现场管线情况，杜绝管道水渗漏，喷锚护坡安全的最大隐患是水，为此施工过程中对少量地下滞水，一定要将其引出。同时对地表水亦应做好排水工作，不能使其渗入，特别是在基坑周围不得有渗水井的存在。若发现基坑四周有地下管线跑漏水的现象时，一定要将其处理妥当。基坑四周坡顶施工场地应进行硬化处理，以保证施工机械以均布荷载的形式作用于坡面；

4)、当坡顶部分地段的土质情况不好时(如坡顶附近有近期挖沟且回填不密实的松动土层)，采用通过锚杆设置地面拉筋的办法进行固定；

5)、在坡面变形较大的地段另补设锚杆，通过槽钢对坡面施加预应力的方法来控制坡面的变形，必要时可将该坡面回填，待变形得到控制时再将该坡面挖开；

6)、当发现坡面位移较大时，现场应设专人24小时不间断的注意观测，发现问题及时通过有关技术人员进行处理；

7)、一旦市政管线发生泄漏，必须及时与市政管理部门联系，便于及时抢修；

8)、现场准备足够的水泵，以备市政管线发生破裂大面积出水时进行抽水；

9)、做好在边坡上钻孔导水的准备，以备发生紧急泄漏出水时疏导之用。

9.2土方坍塌事故

因塌方造成人身事故后，应同时采取两个方面的措施，一方面立即扒土，抢救伤员并密切注意伤员情况，防止二次受伤；另一方面对伤员上部土体应采取临时支撑措施，防止因二次塌方伤及抢救者或加重事故后果。

排险和抢救应由有经验的人统一指挥进行。对危害大的复杂塌方(如危及建筑物、构筑物基础等)，应由技安部门及有关技术部门共同商定处理措施。

Claims (9)

1.一种型钢桩基坑支护及拔出方法，其特征在于：

型钢桩插入后，型钢桩顶不设钢筋混凝土冠梁，而是采用槽钢焊接方式连接型钢桩顶；

型钢桩拔出前，用氧气乙炔气将所述槽钢割开；

型钢桩拔出时，是用高振动频率的振动锤将型钢桩拔出。

2.根据权利要求1所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其特征在于：所述振动锤的振动频率大于2000rpm。

3.根据权利要求1所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其特征在于：在施工型钢桩之前，先施工水泥土止水帷幕桩，待帷幕桩终凝后，再施工所述型钢桩。

4.根据权利要求3所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其特征在于：所述帷幕桩单独成排，相互咬合。

5.根据权利要求3或4所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其特征在于：型钢桩不再插入帷幕桩中，而是在基坑内侧单独成排。

6.根据权利要求3或4所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其特征在于：所述帷幕桩是搅拌桩、旋喷桩、长螺旋旋喷搅拌桩、长螺旋压灌水泥土桩或三轴搅拌形成的帷幕桩。

7.根据权利要求1所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其特征在于：若地层偏硬，则事先采用长螺旋钻机引孔。

8.根据权利要求7所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其特征在于：长螺旋钻机引孔至基坑底标高，型钢桩的下部嵌固段不引孔。

9.根据权利要求1所述的型钢桩基坑支护及拔出方法，其特征在于：型钢桩拔出后，进行空洞回填；

当空洞回填后，场地不足够大时或千斤顶没有提供反力的坚实地面时，利用汽车吊或塔吊来起吊该振动锤进行型钢桩起拔回收。