周永山， 余 忠

(浙江省地礦建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310012)

深層攪拌樁內(nèi)插鋼管新方法及其應(yīng)用

周永山， 余 忠

(浙江省地礦建設(shè)有限公司，浙江 杭州 310012)

針對(duì)傳統(tǒng)加筋深層攪拌樁施工過(guò)程中內(nèi)插鋼管施工效率低、成本高、標(biāo)高垂直度難以控制的現(xiàn)狀，依托南京江北泰山保障房片區(qū)E地塊基坑支護(hù)項(xiàng)目，設(shè)計(jì)了一套簡(jiǎn)易的深層攪拌樁內(nèi)插鋼管施工新方法。該方法系統(tǒng)制作安裝簡(jiǎn)單，降低了施工難度、提高了效率、降低了成本，為類似工程的施工提供了借鑒。

深層攪拌樁；內(nèi)插鋼管系統(tǒng)；槽鋼支架；送管器

0 引言

深層攪拌樁作為一種經(jīng)濟(jì)、快捷的基坑圍護(hù)施工方法，在基坑工程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛[1]。但由于其樁體強(qiáng)度不高，抗彎抗剪強(qiáng)度較弱，在深基坑中應(yīng)用受到一定限制[1]。

為改善深層攪拌樁的力學(xué)性質(zhì)問(wèn)題，近年來(lái)基坑圍護(hù)工程中在攪拌樁中插入剛性材料，如H型鋼、鋼管、鋼板等，形成加筋深層攪拌樁(SMW工法)[3-5]。已有一些成果對(duì)加筋攪拌樁的抗剪性能及隔水性能進(jìn)行分析，但加筋攪拌樁的理論和規(guī)范并不完善，設(shè)計(jì)和施工方面還存在一些問(wèn)題，特別是不同的加筋材料、不同施工方法等，形成的樁體性能差別很大[6-7]。在深層攪拌樁內(nèi)插鋼管施工實(shí)踐中，鋼管內(nèi)插的方法問(wèn)題、施工效率與成本控制問(wèn)題也很值得探討。

南京江北泰山保障房片區(qū)E地塊項(xiàng)目雙軸攪拌樁中插鋼管數(shù)量多，且部分?jǐn)嚢铇犊諗嚿疃冉? m，利用鋼管自重難以下沉，采用“挖機(jī)+人工”方式也存在諸多缺陷。已有的采用帶有振動(dòng)錘的夾具方法，雖然可以?shī)A住工字鋼、鋼管等多種加筋材料將其插入攪拌樁[8]，但在以較軟的粘土層為主的項(xiàng)目中應(yīng)用此方法，施工設(shè)備成本太高、效率較低。因此，本項(xiàng)目部設(shè)計(jì)了一套簡(jiǎn)易的內(nèi)插鋼管系統(tǒng)。

1 工程概況

1.1 工程項(xiàng)目情況

南京江北泰山保障房片區(qū)E地塊位于南京高新區(qū)泰山街道，本工程±0.00 m標(biāo)高相當(dāng)于黃海高程+8.900 m，基坑總面積約56000 m2，總周長(zhǎng)約1129 m?；娱_(kāi)挖深度3.00～7.10 m。根據(jù)本基坑的挖深、地質(zhì)條件及周邊環(huán)境要求確定本工程基坑側(cè)壁安全等級(jí)為二級(jí)。

基坑?xùn)|側(cè)、西側(cè)深坑區(qū)域采用?700 mm雙排雙軸攪拌樁止水+2排?800 mm鉆孔灌注樁冠梁形式。地下一層區(qū)域與地下二層高差區(qū)域分隔墻，采用?700 mm雙軸攪拌樁重力式擋墻；圍護(hù)雙軸攪拌樁除暗墩、深坑加固區(qū)域外，均需插?48 mm×3 mm @500mm鋼管(長(zhǎng)度6 m)+?16 mm@1000 mm鋼筋(長(zhǎng)度2 m)，支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面如圖1所示。

雙軸深層攪拌采用四攪兩噴施工工藝，樁間距1.0 m，樁間搭接200 mm；使用42.5普通硅酸鹽水泥；設(shè)計(jì)確定水泥摻入量為18%；水灰比為0.45～0.55，送漿壓力0.4～0.6 MPa；深攪樁樁位偏差≯50mm，垂直度偏差≯0.5%；雙軸攪拌機(jī)下沉速度與攪拌提升速度應(yīng)控制在0.6 m/min以內(nèi)，并保持勻速下沉與勻速提升[9]。

圖1支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖

1.2 地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報(bào)告，插鋼管深度范圍內(nèi)主要為雜填土、素填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，由于攪拌樁在施工前要進(jìn)行溝槽開(kāi)挖，對(duì)雜填土中存在的障礙物已清除，不影響鋼管的插入。

場(chǎng)地地下水類型主要為孔隙潛水，賦存于填土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層中，主要受大氣降水和地表水滲入補(bǔ)給，以蒸發(fā)方式排泄，對(duì)鋼管插入施工未造成影響。

2 施工難點(diǎn)

由于本項(xiàng)目設(shè)計(jì)較特別，淺坑與深坑區(qū)域分隔墻設(shè)計(jì)為7排雙軸攪拌樁壩體兼插?48 mm鋼管，空攪深度大，其他淺基坑區(qū)域攪拌樁壩體空攪深度較小，但插鋼管數(shù)量多。在此種工況下，若考慮人工結(jié)合挖機(jī)插鋼管，具有以下缺陷：

(1)需配備較多設(shè)備、人員，至少需2臺(tái)挖機(jī)；

(2)施工效率較低；

(3)插入的鋼管標(biāo)高和垂直度難以控制。

綜合考慮本項(xiàng)目的重要性和傳統(tǒng)插法的缺陷，為保證質(zhì)量及工期方面的要求，項(xiàng)目部經(jīng)過(guò)研究，設(shè)計(jì)出一種簡(jiǎn)便的內(nèi)插鋼管系統(tǒng)，旨在解決插鋼管問(wèn)題。

3 簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)

3.1 簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)的構(gòu)造

簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)主要由副卷?yè)P(yáng)機(jī)、槽鋼、動(dòng)滑輪、掛鉤、鋼絲繩等構(gòu)成，如圖2所示。

圖2 簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)示意圖

3.1.1 附著方式

上下2段槽鋼平行焊接在攪拌樁井字機(jī)架邊上，并在2段槽鋼間焊接2根固定鋼筋，豎向槽鋼與此2段槽鋼末端垂直焊接，滑輪與豎向槽鋼兩端焊接固定。

3.1.2 送管器

本工程制備了2根送管器(淺坑區(qū)域2 m，深坑區(qū)域5 m)，取2.0和5.0 m的?48 mm鋼管各一根，分別在其內(nèi)部焊接2和5 m的?32 mm鋼筋，一端均外伸100 mm，焊縫成直角型。

3.1.3 設(shè)備配置

簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)主要設(shè)備見(jiàn)表1。

3.2 簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)的工藝原理及流程

3.2.1 工藝原理

簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)是利用副卷?yè)P(yáng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋼絲繩，使鋼絲繩在鋼管上部產(chǎn)生向下的拉力，從而使鋼管下沉，再通過(guò)送管器(淺坑區(qū)域用2 m，深坑區(qū)域用5 m)將鋼管插入至設(shè)計(jì)標(biāo)高處，最后提升送管器將其取下，具體過(guò)程如圖3所示。

表1 簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)主要設(shè)備

第一步：計(jì)算插入鋼管上部標(biāo)高位置，放置鋼管至插入系統(tǒng)；

第二步：開(kāi)啟副卷?yè)P(yáng)機(jī)，帶動(dòng)鋼絲繩將鋼管插至

圖3簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)施工原理圖

豎向槽鋼底部；

第三步：放入送管器，將送管器下端外伸鋼筋插入鋼管進(jìn)行連接，并進(jìn)行相應(yīng)垂直度矯正；

第四步：通過(guò)送管器，將鋼管插入指定標(biāo)高位置；

第五步：將送管器與鋼絲繩鉸接固定，拉起送管器。

3.2.2 工藝流程(見(jiàn)圖4)

圖4 簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)工藝流程圖

3.2.3 簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

(1)本簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)下沉深度、位移變形可操控性強(qiáng)；

(2)利用本系統(tǒng)內(nèi)插鋼管，省去了大型挖機(jī)和人工投入配合施工作業(yè)，且技術(shù)操作簡(jiǎn)單，大大節(jié)省了機(jī)械設(shè)備人力資源；

(3)輸送速度快，保證了工期要求，無(wú)形中也節(jié)省了項(xiàng)目資源；

(4)通過(guò)副卷?yè)P(yáng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)拉動(dòng)鋼絲繩，加速度極小，保證了鋼管下沉過(guò)程中的垂直平穩(wěn)；

(5)本系統(tǒng)輸送鋼管的過(guò)程中，無(wú)震動(dòng)、無(wú)噪聲，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

4 施工效果及經(jīng)濟(jì)效益

4.1 施工效果

本項(xiàng)目部采用簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)施工工藝方案，順利完成了該基坑支護(hù)工程項(xiàng)目的水泥攪拌樁施工。所有深層水泥攪拌樁內(nèi)插鋼管數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2，已全部通過(guò)合格驗(yàn)收。滿足了項(xiàng)目的節(jié)約成本宗旨以及業(yè)主的施工工期要求。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

以本工程深層攪拌樁內(nèi)插鋼管為基礎(chǔ)，分別計(jì)算采用傳統(tǒng)機(jī)械人工法和簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)法所需投入的資金量，對(duì)比情況如表3所示。通過(guò)對(duì)主要項(xiàng)目費(fèi)用的分析和對(duì)比，不難發(fā)現(xiàn)采用本系統(tǒng)大大節(jié)約了成本，且工作量越大、工期越長(zhǎng)，越能體現(xiàn)出簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。

表2 水泥攪拌樁內(nèi)插鋼管數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表3 簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)與常規(guī)方法費(fèi)用對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

本工程實(shí)踐證明，采用簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)完成攪拌樁內(nèi)插鋼管的工程任務(wù)，既省時(shí)、省力、保證了施工質(zhì)量和安全性，又節(jié)約了成本。

簡(jiǎn)易內(nèi)插鋼管系統(tǒng)是在攪拌樁施工過(guò)程中，邊施工邊插入，基本與攪拌樁分項(xiàng)工程同步結(jié)束。該系統(tǒng)的成功應(yīng)用，得到了業(yè)主、設(shè)計(jì)和監(jiān)理等的認(rèn)可，為今后類似工程的施工提供了范例。

但是，在鋼管插入過(guò)程中的擺動(dòng)控制，鋼絲繩動(dòng)力的選擇有待改進(jìn)，在今后施工中加以完善后，必然會(huì)得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。

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[9] JGJ 120—2012，建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

ANewMethodofDeepMixingPileInsertingSteelPipesandtheApplication/

ZHOUYong-shan,YUZhong

(Zhejiang Geology and Mineral Construction Co., Ltd., Hangzhou Zhejiang 310012, China)

There are many defects in the traditional reinforced deep mixed piles construction, such as low efficiency in steel pipe inserting operation, high cost and difficult control on elevation height and verticality. A set of new and simple method of deep mixing pile inserting steel pipes was designed for a foundation pit support project in Nanjing, the devices of this system are simple to manufacture and install, the construction difficulty and cost are reduced and the working efficiency is improved.

deep mixing pile; steel pipe inserting system; channel steel stand; pipe pushing device

TU473

：B

：1672-7428(2017)08-0063-04

2017-01-24

周永山，男，漢族，1980年生，從事地基基礎(chǔ)施工項(xiàng)目管理工作，浙江省杭州市西湖區(qū)萬(wàn)塘路51號(hào)913室，astonemissyou@163.com。