CN115012426B - 一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，包括，土层内分别插入有微型钢管桩钢管与锚索张拉锚固墩台，微型钢管桩钢管接长时采用大号钢管套筒焊接，微型钢管桩钢管结合有水泥砂浆，微型钢管桩钢管顶部安装有内外对拼的环形槽钢冠梁，微型钢管桩内围地面上浇筑有混凝土硬化层，槽钢冠梁上焊接有三根交叉呈三角形的钢管连杆，环形微型钢管桩外围垫一道隔离铁皮，隔离铁皮外安装有环形捆绑式预应力锚索，环形微型钢管桩外围土层内埋设有锚索张拉锚固墩台，环形捆绑式预应力锚索通过锚索张拉锚固墩台紧固，锚索张拉锚固墩台由槽钢、加强钢板一、加强钢板二、加强钢板三、混凝土墩、钢垫板与专用锚具组成。

Description

一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法

技术领域

本发明涉及市政工程、建筑基坑支护工程、边坡工程和岩土工程施工技术领域，具体为一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法。

背景技术

在市政工程、建筑基坑支护工程、边坡工程和岩土工程的施工中，常常会遇到既有电线杆四周全开挖时的情况，这些电线杆包括水泥杆、钢管杆甚至铁架塔。此时要么停工等待电力部门协助改线迁移，直到对既有电线杆妥善地改线迁移完毕再施工，这样一般会长时间延误开挖施工的工期，经济代价也较高。要么先对电线杆地基及周围土体进行临时加固，以确保电线杆维持正常供电使用，且不耽误电线杆四周土方的全开挖工作。《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）第4.1.8条规定：“在外电架空线路附近开挖沟槽时，必须会同有关部门采取加固措施，防止外电架空线路电杆倾斜、悬倒。”而加固方式如果采用能抵抗较大土压力、支护加固效果较好的静压钢板桩、高压旋喷桩、水泥土搅拌桩等，则可能因为静压桩机、高压旋喷桩机和水泥土搅拌桩机等施工设备的超高而造成高压电线下的危险作业，导致触电等安全事故。当土方开挖深度较大，即涉及到深基坑施工时，或者既有电线杆用于较高压输电，本身体型大且稳定要求高，又不得不采用上述能抵抗较大土压力、支护加固效果较好的方法或类似的支护桩型。可是，目前暂没有系统稳妥的加固方法供技术人员参考。

已有中国专利申请号CN201510430135.6的专利公布了“一种临近深基坑的电线杆基础加固保护方法”，采用的是三侧边围护方法：在电线杆靠近基坑的一侧，沿地下墙的方向打入高压旋喷桩，再向旋喷桩内采用挖机或机械手打（插）入槽钢；电线杆两侧垂直于地下墙（即基坑边线）的方向采用挖机或机械手打（插）入槽钢；最后在槽钢外侧设置钢围檩，钢围檩与槽钢焊接为一个整体。这种处理方法缺点如下:1）限于一侧边临近基坑时设置，周围全开挖时无法实现对既有电线杆的有效保护；2）高压旋喷桩设备如超高则难以在高压线下实施；3）距离高压线杆较近的情况下打插槽钢的震动存在一定的安全隐患；4）两侧仅采用槽钢或者型钢加固，对土体提供的支护作用力较小，加固效果有限。

已有中国专利申请号CN201910754817.0的专利公布了“一种深基坑开挖区既有高压电线杆原位保护方法”，采用在以电线杆为圆心、1.5m为半径的圆周处钻孔，孔间距30cm，每个钻孔安装3根25mm直径钢筋做成的钢筋束（锚筋束），再灌注水泥浆，形成锚筋桩，最后将锚筋束顶部用直径16mm钢筋沿外露的钢筋束外围环绕并逐一焊接，再用直径16mm的钢筋制作拉结筋将对向钢筋束对拉焊接固定，即采用16mm钢筋将高压线杆与外围钢筋束逐一焊接固定，呈放射状，形成整体。这种加固方法的思想是可取的，但是钢筋束柔性较大，很难提供较大的支护作用力，加固作用十分有限；且钢筋束不属于钢筋笼，无规范依据，承载力无计算依据，设计时不易推广；该发明明确采用洛阳铲作为成孔工具，成孔直径小，成孔速度慢，局限性太大。

已有中国专利申请号CN201220064883.9的专利公布了“沟槽内线杆加固活动卡具”，采用第一卡环、第二卡环、两个底梁、活动连接杆支撑线杆，线杆基础全部被挖除悬空，基础稳定性失效，仅仅依靠上述几个简单结构，稳定性极差，风险极大，不适用于既有高压线杆的加固，实际施工中也难以被电力、市政和监管部门批准采用的。

已有中国专利申请号CN201610086778.8的专利公布了“一种高压线杆保护装置”，高压电线杆根部地下设有第一混凝土浇筑层，高压线杆地段与地面接触处设有预埋钢板，地面上以电线杆为交叉点设置十字交叉工字钢的地梁，上部设置斜杆支撑，支撑上端通过抱箍与电线杆的接触、下端与地梁连接。距离电线杆近的地梁端部下面设置混凝土基础。该方法以混凝土加固电线杆地基结合工字钢地梁和斜支撑的方式，地梁占空间范围较大，电线杆根部浇筑混凝土需先挖除线杆周围部分土体，存在一定的安全隐患。因为电线杆根部土体不能深挖，浇筑混凝土的厚度必然偏小，地基加固深度有限，进而所能提供的加工作用力有限。

论文《高压线超近距离下基坑开挖方法研究》对多个高压线杆采用了多种围护结构：1）单管旋喷桩配合拉森钢板桩支护；2）采用放坡后在坡底施工钻孔灌注桩，钢筋笼为多节制作，每节不大于3m，辅以单管旋喷桩支护。该法能够提供足够的支护作用力，涉及到钢筋笼制作、吊装等，施工难度较大，且钻孔灌桩孔径较大，对电线杆周围土体扰动较大，尤其是地下水较浅时，存在一定的塌孔风险，灌注桩的施工将对电线杆周围土体稳定性产生较大影响，所以必须距离电线杆较远距离钻孔，这样电线杆周围保留的土体过大，这在实际工程中是十分不经济的，基坑开挖在此处受限较大。

论文《微型钢管桩在临近基坑的基础加固中的应用》在电线杆地面附近设置一混凝土承台1（方形），承台尺寸为2.5m（长）×2.5m（宽）×0.4m（高），确保承台1与电线杆紧密结合，在承台1外侧约7.0m处设置承台2（等边三角形承台，边长1.8m，厚度0.8m），承台1和承台2之间采用2根钢筋连接。承台1和承台2下面均设置微型钢管桩（孔径200mm，内置114×4mm的钢管，孔内注水泥净浆），承台1下面设置两排钢管桩，承台2设置3根钢管桩。钢管桩加固了电线杆周围新设置的承台，以及基坑侧边的土钉墙支护结合起来，形成复合土钉墙加固方式。该方法能够对临近基坑边缘的电线杆进行加固，且在电线杆周围的承台1距离7m之外另设承台2，这极大占用了支护空间，对既有电线杆四周全开挖时的情形显然不适用。

目前，注浆钢管桩为成熟的地基处理或基坑支护手段之一。《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2012）条文“9.4 注浆钢管桩”对钢管桩的施工方式（静压或植入）、水泥浆制备、灌浆、钢管连接等施工方法和工艺进行了规定。《既有建筑地基基础加固技术规范》（JGJ123-2012）条文“11.5 树根桩”规定可以用钢管代替树根桩中的钢筋笼，也详细规定了注浆材料、注浆工艺等。注浆钢管桩或树根桩完全可以应用到加固既有电线杆地基土体的施工中，但是目前尚无此类应用的专利技术或报道，这也是本发明专利将要解决的问题。

已公开的实用新型专利《加固公路岩石边坡的捆绑式预应力钢绞线锚索》（申请号201120233338.3，授权公告号CN20214593U）中的“捆绑”是指用“绑扎铅丝”将四根钢绞线捆绑起来在锚孔里锚固使用，还是直线型的受力结构，锚索被“绑扎铅丝”捆绑着使用而已，而非是使用了锚索类似于绳索的环向捆绑或捆束的功能。

已公开的发明专利《一种作为主体结构立柱的捆绑式锚索复合桩结构及其施工方法》（申请(专利)号：CN201510454521.9，授权公布号：CN105064355B），所称的“捆绑式锚索”是传统的钻孔（锚索孔）中的直线拉伸受力锚索，不涉及环形设置锚索钢绞线进行环向捆绑受力。

硕士论文《钢绞线-锚杆捆绑式结构加固边坡作用机理及效果评价》（张力，长沙理工大学，2016年4月）和论文《钢绞线-锚杆捆绑式支护结构加固边坡影响因素数值分析》（付宏渊等，长沙理工大学学报，2014.12.28）中“钢绞线-锚杆捆绑式结构”是“采用锚杆、坡面混凝土横梁和钢绞线结合的形式，其构造沿横向铺设多道钢筋混凝土梁，纵向设置涂有防锈层的钢绞线，对钢绞线施加预应力并固定在位于坡顶和坡脚处的锚杆，两处的锚杆。”明确了这种所谓捆绑式锚索，也是直线形式受拉，形态上是多个直线段的布置，所以仍是传统的锚索形式。

综上所述，针对上述问题，如何研究设计出一种加固支护形式，同时总结出配套的材料选取、设备选型、工法步骤和关键点控制的方法，较好地解决：在既有高压电线杆四周土体全开挖工况条件下，对线杆周围土体进行快速、安全稳妥、经济地临时加固和支护，达到确保既有电线杆维持现有的正常供电使用，且不耽误电线杆四周土方的全开挖工作的目的。为此，我们提出一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及配套施工方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，解决了上述背景所提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，包括电线杆基础与土层，所述电线杆基础的内部固定安装有电线杆，电线杆的外表面套接有光圆钢筋，所述土层内分别安装有微型钢管桩钢管与锚索张拉锚固墩台，所述微型钢管桩钢管内围的土层的上端面覆盖一层混凝土硬化层，所述微型钢管桩钢管的外表面套接有大号钢管套筒，所述微型钢管桩钢管的管壁内外浇筑有水泥砂浆，所述微型钢管桩钢管和凝固后的水泥砂浆共同形成微型钢管桩，所述微型钢管桩钢管的顶部安装有内外对拼的环形槽钢冠梁，所述内外对拼的环形槽钢冠梁上焊接有三组钢管连杆，所述钢管连杆的直径为48mm，三组所述钢管连杆交叉呈三角形，所述锚索张拉锚固墩台由槽钢、加强钢板一、加强钢板二、加强钢板三、混凝土墩、钢垫板与专用锚具组成；

所述微型钢管桩钢管外围的土层开挖到基坑底标高后浇筑埋设有混凝土墩，所述混凝土墩的内部插入有两组槽钢，两组所述槽钢上分别焊接有加强钢板一、加强钢板二与加强钢板三，两组所述槽钢上均开设有通孔，所述通孔的内表面插入有环形捆绑式预应力锚索，所述环形捆绑式预应力锚索材料为1860级钢绞线，所述槽钢的一侧固定安装有钢垫板，所述钢垫板的一侧固定安装有专用锚具。

作为本发明的一种优选技术方案，所述微型钢管桩四周的基坑开挖后，在微型钢管桩围城的柱状支护结构外表面的下部设置有隔离铁皮，所述隔离铁皮的外表面设置有环形捆绑式预应力锚索。

作为本发明的一种优选技术方案，所述内外对拼的环形槽钢冠梁的下端面与混凝土硬化层的上端面接触。

一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，其特征在于：安装步骤如下，

S1：首先定位测量微型钢管桩钢管的安装孔位，以既有电线杆为圆心，2m半径画圆弧，圆弧即为微型钢管桩钢管的桩心位置连线。具体采用6mm直径光圆钢筋，以电线杆圆柱弯折成弯钩，后将光圆钢筋旋转一圈测量画出2m半径的圆弧，再在圆弧上等间距点标注出28个点，钢管桩中心的直线距离约为448mm，即为每一个微型钢管桩钢管的定位中心；

S2：完成微型钢管桩钢管的安装孔位的施工，施工钻孔，采用钻机设备为小型履带式潜孔钻机或履带式锚固钻机，机身行程架高度均不超过3.4m，满足一般高压线下的安全施工距离，该安全距离为《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）第4.1.6条“防护设施与外电线路之间的最小安全距离”。钻孔的直径为220mm。钻孔深度为周围基坑的开挖深度加上6m的入土嵌固深度；

S3：钻孔完成后安装微型钢管桩钢管：钢管直径140mm，在加工钢管时，要满足两个条件：一是使得微型钢管桩钢管的顶部超过既有电线杆原地面高度0.5m，二是单节微型钢管桩钢管长度根据电线杆的高度所确定的安全施工高度确定，必须满足《施工现场临时用电安全技术规范》，（JGJ46-2005）第4.1.6条“防护设施与外电线路之间的最小安全距离”。微型钢管桩钢管总长度为周围基坑的开挖深度加上6m的入土嵌固深度，则微型钢管桩钢管的长度为：周围基坑的开挖深度加上6m的入土嵌固深度，再加上0.5m（也即是钻孔深度加上0.5m）。钢管原材先切割分段，比如切割成2m、3m一节，然后再在施工的过程中接长，即一节钢管放入钻孔后在孔口处接长，节与节之间采用大直径的大号钢管套筒焊接，即采用节长为50cm长度的钢管作为套筒，两节插入套筒均不少于20cm，吊装时利用小型履带式潜孔钻机或履带式锚固钻机设备所自带的起吊功能和挂钩装置，不需使用汽车吊，具体做法是先吊起一节钢管安装放到钻孔里，钢管在孔口处用管钳固定，第二节起吊，用大一号的钢管套接，点焊牢固，再接着下放；

S4：安装微型钢管桩钢管后灌注水泥砂浆：浆液为强度等级M20的水泥砂浆，在注浆前要做好孔底的清孔清渣。注浆直至浆液灌满整个钻孔、充满在钢管内外，并做二次注浆，待水泥砂浆凝固后形成一圈环形排列的微型钢管桩，需要注意，一个微型钢管桩钢管按照这S1、S2与S3三个步骤施工完毕后，要间隔点位施工下一个钻孔；

S5：所有的微型钢管桩钢管的水泥砂浆灌注完成后，施工内对外拼的环形槽钢冠梁（5）：在钢管顶部设置内外对拼的环形槽钢冠梁，槽钢先经“槽钢弯曲机”加工弯曲，槽钢型号16a，12m长规格，多根槽钢接长采用16mm直径钢筋帮条焊接，腰梁外圈的槽钢为“槽钢弯曲机”外卷加工，是指槽钢的口弯曲以后是朝外的；腰梁内圈的槽钢为“槽钢弯曲机”内卷加工，是指槽钢的口弯曲以后是朝内的。加工弧度根据外圈直径4140mm、内圈直径3860mm设置，考虑到一整圈微型钢管桩钢管轴心圆直径4m和微型钢管桩钢管直径140mm。这样外圈和内圈的槽钢都是背面贴合钢管桩顶的，内外对拼的环形槽钢冠梁用16mm直径钢筋或5mm厚度钢板帮条、搭接焊接成整体，或者将槽钢加工出螺栓孔后，插入长螺栓紧固；

S6：内对外拼的环形槽钢冠梁施工完成后浇筑混凝土硬化层：开挖基坑前，在环形钢管桩内围区域浇筑混凝土硬化层；

S7：浇筑混凝土硬化层后焊接钢管连杆：浇筑完毕上述混凝土硬化层并初步硬化后，开挖基坑前，在内外对拼的环形槽钢冠梁焊接钢管钢筋，形成连杆，呈三角形，三角形的三个角位置牢固焊接在内对外拼的环形槽钢冠梁上；

S8：分层开挖基坑当基坑的深度大于3m，可设置环形捆绑式预应力锚索作为外箍加固钢管桩，环形捆绑式预应力锚索通过锚索张拉锚固墩台进行紧固，当基坑的深度不足3m，则不需施工锚索张拉锚固墩台；

S9：当需要施工锚索张拉锚固墩台，分层开挖基坑，开挖到最后一层土时，在欲设置锚索张拉锚固墩台的位置先开挖到设计基底标高，开挖一处长宽均为0.5m、深1-1.5m的基础坑，浇筑混凝土墩，混凝土墩中插入16a槽钢两根。槽钢两根露出基坑底面0.5m，槽钢安装角度为其长腰面与钢管桩布置圆环的径向夹角，约为30°。槽钢上焊割孔，便于锚索穿过。为确保槽钢的锚固支撑稳定性，两根槽钢上焊接固定加强钢板一、加强钢板二、加强钢板三加固。基坑其他部位继续开挖的过程中，锚索张拉锚固墩台的混凝土逐渐达到初步强度，可以安装隔离铁皮，然后安装并张拉环形捆绑式预应力锚索；

S10：施工环形捆绑式预应力锚索并张拉紧固，施工环形捆绑式预应力锚索：环形捆绑式预应力锚索与钢管桩外围开挖面的捆绑部位之间垫一道宽度30cm、层厚度0.5mm左右的隔离铁皮。垫铁皮前先将捆绑部位处理平整，凹坑部位可用水泥砂浆抹平。环形捆绑式预应力锚索在隔离铁皮上缠绕微型钢管桩钢管外围两圈，环形捆绑式预应力锚索张拉前，隔离铁皮与环形捆绑式预应力锚索接触面上涂润滑油。在锚索张拉锚固墩台上，环形捆绑式预应力锚索的两端分别穿过一根槽钢上的通孔后，再穿过钢垫板和和专用锚具，利用“分离式油压千斤顶”对环形捆绑式预应力锚索分别进行张拉紧固。环形捆绑式预应力锚索张拉按50kN锁定。为确保轴向拉伸锚固，必要时可以先在锚具下方辅助安装一定角度的楔形垫板进行调节。

S11：然后对环形捆绑式预应力锚索的全段及张拉端涂抹“环氧树脂防腐涂层”，防止锚索被腐蚀。最后，支护体系周围设置彩色警示标识。

与现有技术相比，本发明提供了一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，具备以下有益效果：

1、该一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，发明采用微型钢管桩，环向设置，可以提供对既有电线杆四周全开挖时的支护方法，微型钢管桩能够提供较大的支护作用力，且通过钢管桩顶部的内外对拼的环形槽钢冠梁、钢管连杆和下部的环形捆绑式预应力锚索，形成加强的钢管桩支护体系，有效加固四周全开挖时的既有电线杆，加固作用好。

2、该一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，采用的钻机设备为小型履带式潜孔钻机或履带式锚固钻机，机身行程架高度均不超过3.4m，满足一般高压线下的安全施工距离，避免了采用高度较大的高压旋喷桩机、挖机或机械手及履带式打桩机所带来的超高风险，不采用打插槽钢、震动打桩和静压沉桩的设备和工艺，避免了对高压电线杆周围土体的震动扰动甚至破坏。

3、该一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，微型钢管桩（或称作：注浆钢管桩）有明确的规范依据和技术指导，承载力计算有依据，设计方法易推广，本发明钻孔时采用小型履带式潜孔钻机或履带式锚固钻机，成孔直径径，成孔速度快。

4、该一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，本发明的不破坏和扰动既有电线杆周围土体，确保其基础稳定性，能够达到确保既有电线杆维持现有的正常供电使用，且不耽误电线杆四周土方的全开挖施工的目的。

5、该一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，环向微型钢管桩支护结构占用空间范围小，对地基土纵向加固深度大，加固整体稳定性好，不需挖除电线杆周围部分土体后再浇筑混凝土，避免了破坏和扰动既有电线杆周围土体的风险。

6、该一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，对比钻孔灌注桩，微型钢管桩施工速度快，钢管材料取材方便，价格较为经济，焊割容易，不需像钢筋笼那样专业地制作，对比钻孔灌注桩，微型钢管桩钻孔直角小，对电线杆周围土体扰动很小，塌孔风险小，对电线杆周围土体稳定性基本不产生影响。

7、该一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，本发明采用环向布置微型钢管桩，不采用直线布置的方式，更适用于电线杆四周全开挖时的情形，本发明不需在电线杆周围再新设置与电线杆紧密结合的混凝土承台基础，简化了支护结构，节省了混凝土材料，采用内外对拼的环形槽钢冠梁较基坑支护施工中通用的钢筋混凝土冠梁简单，与微型钢管桩钢管焊接或螺栓连接，强度和稳定性好，本发明的环形槽钢冠梁、钢管连杆、环形捆绑式预应力锚索等材料结构连接性能好，且在服役期完毕后，非常容易拆解、回收，避免了钢筋混凝土冠梁或承台结构难以拆除（常采用震动破碎或爆破法）和无法回收的行业现状，采用M20水泥砂浆的微型钢管桩，强度比采用水泥净浆要大，本发明方法还可以推广应用到孤岛状土体的加固，不限于既有电线杆的加固。

8、该一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，本发明的环形捆绑式预应力锚索及张拉锚固墩台，外围箍紧环形设置的钢管桩，起到了柔性肋梁的作用，且不扰动钢管桩围护的内部土体，避免了采用水平对拉锚索时打孔穿透土体时造成被加固土体的扰动和破坏。

附图说明

图1为本发明高压电线杆四周全开挖后微型钢管桩支护加固结构纵剖面示意图；

图2为本发明高压电线杆四周全开挖后微型钢管桩支护加固俯视平面示意图；

图3为本发明捆绑式锚索张拉锚固墩台设计构件俯视平面示意图；

图4为本发明捆绑式锚索张拉锚固墩台设计构件左视示意图；

图5为本发明捆绑式锚索张拉锚固墩台设计构件前视示意图；

图6为本发明捆绑式锚索与微型钢管桩纵切剖面示意图；

图7为本发明微型钢管桩钢管接长方法示意图；

图8为本发明光圆钢筋示意图。

图中：1、电线杆基础；2、光圆钢筋；3、微型钢管桩钢管；301、大号钢管套筒；4、水泥砂浆；5、内外对拼的环形槽钢冠梁；6、混凝土硬化层；7、钢管连杆；8、隔离铁皮；9、环形捆绑式预应力锚索；10、锚索张拉锚固墩台；101、槽钢；102、加强钢板一；103、加强钢板二；104、加强钢板三；105、混凝土墩；106、钢垫板；107、专用锚具；11、土层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-8，本发明提供以下技术方案：一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，包括电线杆基础1与土层11，电线杆基础1的内部固定安装有电线杆，电线杆的外表面套接有光圆钢筋2，土层11内分别安装有微型钢管桩钢管3与锚索张拉锚固墩台10，微型钢管桩钢管3内围的土层11的上端面覆盖一层混凝土硬化层6，微型钢管桩钢管3的外表面套接有大号钢管套筒301，微型钢管桩钢管3的管壁内外浇筑有水泥砂浆4，微型钢管桩钢管3和凝固后的水泥砂浆4共同形成微型钢管桩，微型钢管桩钢管3的顶部安装有内外对拼的环形槽钢冠梁5，内外对拼的环形槽钢冠梁5上焊接有三组钢管连杆7，钢管连杆7的直径为48mm，三组钢管连杆7交叉呈三角形，锚索张拉锚固墩台10由槽钢101、加强钢板一102、加强钢板二103、加强钢板三104、混凝土墩105、钢垫板106与专用锚具107组成；

微型钢管桩钢管3外围的土层11开挖到基坑底标高后浇筑埋设有混凝土墩105，混凝土墩105的内部插入有两组槽钢101，两组槽钢101上分别焊接有加强钢板一102、加强钢板二103与加强钢板三104，两组槽钢101上均开设有通孔，通孔的内表面插入有环形捆绑式预应力锚索9，环形捆绑式预应力锚索9材料为1860级钢绞线，槽钢101的一侧固定安装有钢垫板106，钢垫板106的一侧固定安装有专用锚具107。

本实施方案中，将光圆钢筋2旋转一圈测量画出2m半径的圆弧，再在圆弧上等间距点标注出28个点，从而便于微型钢管桩钢管3的定位钻孔，锚索张拉锚固墩台10用于紧固环形捆绑式预应力锚索9，混凝土硬化层6凝固后对内对外拼的环形槽钢冠梁5进行固定，钢管连杆7交叉呈三角形，三角形的三个角位置牢固焊接在内对外拼的环形槽钢冠梁5上，加强钢板一102、加强钢板二103与加强钢板三104的目的是加固槽钢101的固定强度，环形捆绑式预应力锚索9的两端分别穿过一根槽钢101上的通孔后，再穿过钢垫板106和和专用锚具107，利用“分离式油压千斤顶”对环形捆绑式预应力锚索9分别进行张拉紧固，型号1860级钢绞线的强度较高，使得环形捆绑式预应力锚索9不易损坏。

具体的，微型钢管桩四周的基坑开挖后，在微型钢管桩围城的柱状支护结构外表面的下部设置有隔离铁皮8，隔离铁皮8的外表面设置有环形捆绑式预应力锚索9。

本实施例中，隔离铁皮8将水泥砂浆4与环形捆绑式预应力锚索9隔离，避免环形捆绑式预应力锚索9与水泥砂浆4接触。

具体的，内外对拼的环形槽钢冠梁5的下端面与混凝土硬化层6的上端面接触。

本实施例中，内对外拼的环形槽钢冠梁5用于固定微型钢管桩钢管3。

一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护及施工方法，其特征在于：安装步骤如下，

S1：首先定位测量微型钢管桩钢管3的安装孔位，以既有电线杆为圆心，2m半径画圆弧，圆弧即为微型钢管桩钢管3的桩心位置连线。具体采用6mm直径光圆钢筋2，以电线杆圆柱弯折成弯钩，后将光圆钢筋2旋转一圈测量画出2m半径的圆弧，再在圆弧上等间距点标注出28个点，钢管桩中心的直线距离约为448mm，即为每一个微型钢管桩钢管3的定位中心；

S2：完成微型钢管桩钢管3的安装孔位的施工，施工钻孔，采用钻机设备为小型履带式潜孔钻机或履带式锚固钻机，机身行程架高度均不超过3.4m，满足一般高压线下的安全施工距离，该安全距离为《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ46-2005第4.1.6条“防护设施与外电线路之间的最小安全距离”。钻孔的直径为220mm。钻孔深度为周围基坑的开挖深度加上6m的入土嵌固深度；

S3：钻孔完成后安装微型钢管桩钢管3：钢管直径140mm，在加工钢管时，要满足两个条件：一是使得微型钢管桩钢管3的顶部超过既有电线杆原地面高度0.5m。二是单节微型钢管桩钢管3长度根据电线杆的高度所确定的安全施工高度确定，必须满足《施工现场临时用电安全技术规范》，JGJ46-2005第4.1.6条“防护设施与外电线路之间的最小安全距离”。微型钢管桩钢管3总长度为周围基坑的开挖深度加上6m的入土嵌固深度，则微型钢管桩钢管3的长度为：周围基坑的开挖深度加上6m的入土嵌固深度，再加上0.5m也即是钻孔深度加上0.5m。钢管原材先切割分段，比如切割成2m、3m一节，然后再在施工的过程中接长，即一节钢管放入钻孔后在孔口处接长，节与节之间采用大直径的大号钢管套筒301焊接，即采用节长为50cm长度的钢管作为套筒，两节插入套筒均不少于20cm，吊装时利用小型履带式潜孔钻机或履带式锚固钻机设备所自带的起吊功能和挂钩装置，不需使用汽车吊，具体做法是先吊起一节钢管安装放到钻孔里，钢管在孔口处用管钳固定，第二节起吊，用大一号的钢管套接，点焊牢固，再接着下放；

S4：安装微型钢管桩钢管3后灌注水泥砂浆4：浆液为强度等级M20的水泥砂浆4，在注浆前要做好孔底的清孔清渣。注浆直至浆液灌满整个钻孔、充满在钢管内外，并做二次注浆，待水泥砂浆4凝固后形成一圈环形排列的微型钢管桩，需要注意，一个微型钢管桩钢管按照这S1、S2与S3三个步骤施工完毕后，要间隔点位施工下一个钻孔；

S5：所有的微型钢管桩钢管3的水泥砂浆4灌注完成后，施工内对外拼的环形槽钢冠梁5：在钢管顶部设置内外对拼的环形槽钢冠梁5，槽钢101先经“槽钢弯曲机”加工弯曲，槽钢101型号16a，12m长规格，多根槽钢101接长采用16mm直径钢筋帮条焊接，腰梁外圈的槽钢101为“槽钢弯曲机”外卷加工，是指槽钢101的口弯曲以后是朝外的；腰梁内圈的槽钢101为“槽钢弯曲机”内卷加工，是指槽钢101的口弯曲以后是朝内的。加工弧度根据外圈直径4140mm、内圈直径3860mm设置，考虑到一整圈微型钢管桩钢管3轴心圆直径4m和微型钢管桩钢管3直径140mm。这样外圈和内圈的槽钢101都是背面贴合钢管桩顶的，内外对拼的环形槽钢冠梁5用16mm直径钢筋或5mm厚度钢板帮条、搭接焊接成整体，或者将槽钢加工出螺栓孔后，插入长螺栓紧固；

S6：内对外拼的环形槽钢冠梁5施工完成后浇筑混凝土硬化层6：开挖基坑前，在环形钢管桩内围区域浇筑混凝土硬化层6；

S7：浇筑混凝土硬化层6后焊接钢管连杆7：浇筑完毕上述混凝土硬化层6并初步硬化后，开挖基坑前，在内外对拼的环形槽钢冠梁5焊接钢管钢筋，形成连杆，呈三角形，三角形的三个角位置牢固焊接在内对外拼的环形槽钢冠梁5上；

S8：分层开挖基坑当基坑的深度大于3m，可设置环形捆绑式预应力锚索9作为外箍加固钢管桩，环形捆绑式预应力锚索9通过锚索张拉锚固墩台10进行紧固，当基坑的深度不足3m，则不需施工锚索张拉锚固墩台10；

S9：当需要施工锚索张拉锚固墩台10，分层开挖基坑，开挖到最后一层土时，在欲设置锚索张拉锚固墩台10的位置先开挖到设计基底标高，开挖一处长宽均为0.5m、深1-1.5m的基础坑，浇筑混凝土墩，混凝土墩中插入16a槽钢101两根。槽钢101两根露出基坑底面0.5m，槽钢101安装角度为其长腰面与钢管桩布置圆环的径向夹角，约为30°。槽钢101上焊割孔，便于锚索穿过。为确保槽钢101的锚固支撑稳定性，两根槽钢101上焊接固定加强钢板一102、加强钢板二103、加强钢板三104加固。基坑其他部位继续开挖的过程中，锚索张拉锚固墩台10的混凝土逐渐达到初步强度，可以安装隔离铁皮8，然后安装并张拉环形捆绑式预应力锚索9；

S10：施工环形捆绑式预应力锚索9并张拉紧固，施工环形捆绑式预应力锚索10：环形捆绑式预应力锚索10与钢管桩外围开挖面的捆绑部位之间垫一道宽度30cm、层厚度0.5mm左右的隔离铁皮8。垫铁皮前先将捆绑部位处理平整，凹坑部位可用水泥砂浆抹平。环形捆绑式预应力锚索9在隔离铁皮8上缠绕微型钢管桩钢管3外围两圈，环形捆绑式预应力锚索9张拉前，隔离铁皮8与环形捆绑式预应力锚索10接触面上涂润滑油。在锚索张拉锚固墩台10上，环形捆绑式预应力锚索9的两端分别穿过一根槽钢101上的通孔后，再穿过钢垫板106和和专用锚具107，利用“分离式油压千斤顶”对环形捆绑式预应力锚索9分别进行张拉紧固。环形捆绑式预应力锚索9张拉按50kN锁定。为确保轴向拉伸锚固，必要时可以先在锚具下方辅助安装一定角度的楔形垫板进行调节。

S11：然后对环形捆绑式预应力锚索9的全段及张拉端涂抹“环氧树脂防腐涂层”，防止锚索被腐蚀。最后，支护体系周围设置彩色警示标识。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护，包括电线杆基础（1）与土层（11），其特征在于：所述电线杆基础（1）的内部固定安装有电线杆，电线杆的外表面套接有光圆钢筋（2），所述土层（11）内分别安装有微型钢管桩钢管（3）与锚索张拉锚固墩台（10），所述微型钢管桩钢管（3）内围的土层（11）的上端面覆盖一层混凝土硬化层（6），所述微型钢管桩钢管（3）的外表面套接有大号钢管套筒（301），微型钢管桩钢管节与节之间采用大号钢管套筒（301）焊接，所述微型钢管桩钢管（3）的管壁内外浇筑有水泥砂浆（4），所述微型钢管桩钢管（3）和凝固后的水泥砂浆（4）共同形成微型钢管桩，所述微型钢管桩钢管（3）的顶部安装有内外对拼的环形槽钢冠梁（5），所述内外对拼的环形槽钢冠梁（5）上焊接有三组钢管连杆（7），所述钢管连杆（7）的直径为48mm，三组所述钢管连杆（7）交叉呈三角形，所述锚索张拉锚固墩台（10）由槽钢（101）、加强钢板一（102）、加强钢板二（103）、加强钢板三（104）、混凝土墩（105）、钢垫板（106）与专用锚具（107）组成；

所述微型钢管桩钢管（3）外围的土层（11）开挖到基坑底标高后浇筑埋设有混凝土墩（105），所述混凝土墩（105）的内部插入有两组槽钢（101），两组所述槽钢（101）上分别焊接有加强钢板一（102）、加强钢板二（103）与加强钢板三（104），两组所述槽钢（101）上均开设有通孔，所述通孔的内表面插入有环形捆绑式预应力锚索（9），所述环形捆绑式预应力锚索（9）材料为1860级钢绞线，所述槽钢（101）的一侧固定安装有钢垫板（106），所述钢垫板（106）的一侧固定安装有专用锚具（107），所述微型钢管桩四周的基坑开挖后，在微型钢管桩围成的桩状支护结构外表面的下部设置有隔离铁皮（8），所述隔离铁皮（8）的外表面设置有环形捆绑式预应力锚索（9）。

2.根据权利要求1所述的一种既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护，其特征在于：所述内外对拼的环形槽钢冠梁（5）的下端面与混凝土硬化层（6）的上端面接触。

3.一种基于权利要求1所述的既有电线杆四周全开挖时的钢管桩支护的施工方法，其特征在于：安装步骤如下，

S1：首先定位测量微型钢管桩钢管（3）的安装孔位，以既有电线杆为圆心，2m半径画圆弧，圆弧即为微型钢管桩钢管（3）的桩心位置连线，具体采用6mm直径光圆钢筋，以电线杆圆桩弯折成弯钩，后将光圆钢筋（2）旋转一圈测量画出2m半径的圆弧，再在圆弧上等间距点标注出28个点，即为每一个微型钢管桩钢管（3）的定位中心；

S2：完成微型钢管桩钢管（3）的安装孔位的施工，施工钻孔，采用钻机设备为小型履带式潜孔钻机或履带式锚固钻机，机身行程架高度均不超过3.4m，满足一般高压线下的安全施工距离，该安全施工距离为《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）第4.1.6条“防护设施与外电线路之间的最小安全距离”，钻孔的直径为220mm，钻孔深度为周围基坑的开挖深度加上6m的入土嵌固深度；

S3：钻孔完成后安装微型钢管桩钢管（3）：钢管直径140mm，在加工钢管时，要满足两个条件：一是使得微型钢管桩钢管（3）的顶部超过既有电线杆原地面高度0.5m，二是单节微型钢管桩钢管（3）长度根据电线杆的高度所确定的安全施工高度确定，则微型钢管桩钢管（3）的长度为：周围基坑的开挖深度加上6m的入土嵌固深度，再加上0.5m，也即是钻孔深度加上0.5m，钢管原材先切割分段，然后再在施工的过程中接长，即一节钢管放入钻孔后在孔口处接长，节与节之间采用大直径的大号钢管套筒（301）焊接，即采用节长为50cm长度的钢管作为套筒，两节插入套筒均不少于20cm，吊装时利用小型履带式潜孔钻机或履带式锚固钻机设备所自带的起吊功能和挂钩装置，不需使用汽车吊，具体做法是先吊起一节钢管安装放到钻孔里，钢管在孔口处用管钳固定，第二节起吊，用大一号的钢管套接，点焊牢固，再接着下放；

S4：安装微型钢管桩钢管（3）后灌注水泥砂浆（4）：浆液为强度等级M20的水泥砂浆（4），在注浆前要做好孔底的清孔清渣，注浆直至浆液灌满整个钻孔、充满在钢管内外，并做二次注浆，待水泥砂浆（4）凝固后形成一圈环形排列的微型钢管桩，需要注意，一个微型钢管桩钢管按照这S1、S2与S3三个步骤施工完毕后，要间隔点位施工下一个钻孔；

S5：所有的微型钢管桩钢管（3）的水泥砂浆（4）灌注完成后，施工内外对拼的环形槽钢冠梁（5）：在钢管顶部设置内外对拼的环形槽钢冠梁（5），槽钢先经“槽钢弯曲机”加工弯曲，槽钢型号16a，12m长规格，多根槽钢接长采用16mm直径钢筋帮条焊接，腰梁外圈的槽钢为“槽钢弯曲机”外卷加工，是指槽钢的口弯曲以后是朝外的；腰梁内圈的槽钢为“槽钢弯曲机”内卷加工，是指槽钢的口弯曲以后是朝内的，加工弧度根据外圈直径4140mm、内圈直径3860mm设置，考虑到一整圈微型钢管桩钢管（3）轴心圆直径4m和微型钢管桩钢管（3）直径140mm，这样外圈和内圈的槽钢都是背面贴合钢管桩顶的，内外对拼的环形槽钢冠梁（5）用16mm直径钢筋或5mm厚度钢板帮条、搭接焊接成整体，或者将槽钢加工出螺栓孔后，插入长螺栓紧固；

S6：内外对拼的环形槽钢冠梁（5）施工完成后浇筑混凝土硬化层（6）：开挖基坑前，在环形钢管桩内围区域浇筑混凝土硬化层（6）；

S7：浇筑混凝土硬化层（6）后焊接钢管连杆（7）：浇筑完毕上述混凝土硬化层（6）并初步硬化后，开挖基坑前，在内外对拼的环形槽钢冠梁（5）焊接钢管钢筋，形成连杆，呈三角形，三角形的三个角位置牢固焊接在内外对拼的环形槽钢冠梁（5）上；

S8：分层开挖基坑当基坑的深度大于3m，可设置环形捆绑式预应力锚索（9）作为外箍加固钢管桩，环形捆绑式预应力锚索（9）通过锚索张拉锚固墩台（10）进行紧固，当基坑的深度不足3m，则不需施工锚索张拉锚固墩台（10）；

S9：当需要施工锚索张拉锚固墩台（10），分层开挖基坑，开挖到最后一层土时，在欲设置锚索张拉锚固墩台（10）的位置先开挖到设计基底标高，开挖一处长宽均为0.5m、深1-1.5m的基础坑，浇筑混凝土墩，混凝土墩中插入16a槽钢（101）两根，槽钢（101）两根露出基坑底面0.5m，槽钢（101）安装角度为其长腰面与钢管桩布置圆环的径向夹角，为30°，槽钢（101）上焊割孔，便于锚索穿过，为确保槽钢（101）的锚固支撑稳定性，两根槽钢（101）上焊接固定加强钢板一（102）、加强钢板二（103）、加强钢板三（104）加固，基坑其他部位继续开挖的过程中，锚索张拉锚固墩台（10）的混凝土逐渐达到初步强度，安装隔离铁皮（8），然后安装并张拉环形捆绑式预应力锚索（9）；

S10：施工环形捆绑式预应力锚索（9）并张拉紧固：环形捆绑式预应力锚索（9）与钢管桩外围开挖面的捆绑部位之间垫一道宽度30cm、层厚度0.5mm左右的隔离铁皮（8），垫铁皮前先将捆绑部位处理平整，凹坑部位可用水泥砂浆抹平，环形捆绑式预应力锚索（9）在隔离铁皮（8）上缠绕微型钢管桩钢管（3）外围两圈，环形捆绑式预应力锚索（9）张拉前，隔离铁皮（8）与环形捆绑式预应力锚索（9）接触面上涂润滑油，在锚索张拉锚固墩台（10）上，环形捆绑式预应力锚索（9）的两端分别穿过一根槽钢（101）上的通孔后，再穿过钢垫板（106）和专用锚具（107），利用“分离式油压千斤顶”对环形捆绑式预应力锚索（9）分别进行张拉紧固，环形捆绑式预应力锚索（9）张拉按50kN锁定，为确保轴向拉伸锚固，先在锚具下方辅助安装一定角度的楔形垫板进行调节；

S11：然后对环形捆绑式预应力锚索（9）的全段及张拉端涂抹“环氧树脂防腐涂层”，防止锚索被腐蚀，最后，支护体系周围设置彩色警示标识。