• 拉森钢板桩+H型钢+内支撑基坑支护组合体系研究与应用 返回首页
  • 成果详情
  • 成果名称
    拉森钢板桩+H型钢+内支撑基坑支护组合体系研究与应用
  • 成果类型
    应用研究
  • 评价机构
    山东省建设科技与教育协会
  • 完成单位
    青建集团股份公司
  • 合作单位
  • 完成人
    刘 涛、鲁大伟、连学超、秦艳宁、颜秉鹏、周 平、董 威、石诺舟
  • 知识产权
    青建集团股份公司
  • 项目所在地
    青岛市
  • 成果水平
    国内领先
  • 评价日期
    2021年11月14日
  • 推荐单位地市
    青岛市
  • 专家委员会名单
  • 成果简要说明
  • 技术原理:首先进行基坑支护形式的资料收集,并借助各种文献资料以及总结和经验,对传统拉森钢板桩基坑支护形式进行创新,提高其刚度控制变形,确保基坑安全性,并结合现场实际情况,确定支撑体系形式、降水方式等,做出了最优的方案。
    二、主要技术性能指标
    1、本基坑采用明挖顺作法施工,工艺流程如下:
    平整场地,按照设计要求对基坑周边的场地进行平整、测量放线→开挖H型钢施作工作面→H型钢施打→Ⅳ型拉森钢板桩施打→H型钢与拉森钢板桩调整到计标高→组合钢板桩基坑一圈施工完→施工降水井、降排水--基坑分层开挖至支撑工作面→冠梁施工→内支撑施工→土方分层开挖至坑底→及时浇注砼垫层、基础承台及筏板、传力带施工→传力带混凝土达到设计强度后→拆除内支撑→主体结构施工→基坑回填→拔桩→桩孔缝隙注浆。
    2、型钢的插入及回收
    (1)型钢插入前必须检查其平整度、接头焊缝质量并确保满足要求。
    (2)型钢宜采用整材,当需要分段焊接时,应采用坡口焊接。对接焊缝的坡口形式和要求应遵照《建筑钢结构焊接技术规程》(JGJ81-2002)的有关规定,焊缝质量等级不应低于二级。单根型钢焊接接头不宜超过1个,焊接接头位置应避免在型钢受力较大处(如支撑位置或开挖面附近),相邻型钢的接头竖向位置宜相互错开,错开距离不宜小1m。
    (3) 型钢的插入必须采用牢固的定位导向架,在插入过程中应采取措施保证型钢垂直度。型钢插入到位后应用悬挂构件控制型钢顶标高,并与已插好的型钢牢固连接。型钢插入时应采取有效的减震措施,防止挤压周边土体。导致地表隆起,道路、周边管线的变形与破坏。
    (4)施工允许偏差:垂直度偏差≤1/150;型钢长度±10mm;型钢底标高-30mm;形心转角3°。
    (5)型钢插入前应先在干燥条件下除锈,在型钢表面涂抹型钢起拔减摩剂,厚度不小于1mm。
    (6)型钢回收应在主体地下结构施工完成、地下室外墙支护桩之间回填密实后方可进行。型钢起拔宜采用液压起拔机。型钢应跳拔,并应在拔除型钢后及时采用注浆设备将孔隙用水泥浆注满。
    (7)注浆:水泥浆1:0.35:0.20:0.45(水泥:粉煤灰:膨胀剂:水),在拔起第三根型钢时第一根型钢孔隙注浆必须完成。注浆管应下到型钢孔隙底部。浆液随拌随用。注浆量为型钢孔隙的3倍。
    3、拉森钢板桩施工技术要求
    (1)钢板桩的平面布置应保证轴线平直顺畅,应尽可能避免不规则转角。有严格交圈合拢要求时,各边尺寸应符合桩的模数,避免使用异性截面柱。
    (2)钢板桩进场使用前应进行检验,保证桩身挺直、咬合齿口完整,经检验合格的钢板桩在堆放时应避免沉陷弯曲和碰撞。
    (3)钢板桩长度不大、打设精度要求不高时可采用单独打入法;当长度大于等于10m、打设精度要求高时应采用“屏风式”打入法,必要时,在施工过程中设置隔振沟以减小对周边环境的影响。
    (4)钢板桩宜采用整材,分段焊接时应采用坡口等强焊接,焊缝质量等级不应低于二级。单根钢板桩中焊接,接头不超过2个,焊接接头的位置须避免设置在支撑位置或开挖面附近等型钢受力较大处,钢板桩接头距离坑底面不小于2m;钢板桩接长可采用剖口对焊或加鱼尾板焊接。相邻桩的焊缝宜间隔设置,错开1m以上。
    (5)拔桩前应进行土方回填,尽量使板桩两侧土压力平衡。拔桩设备要同板桩保持一定距离,减小板桩受到的侧向压力。采用跳拔,拔桩顺序宜与打桩顺序相反,拔桩后形成的桩孔应及时回填处理。
    (6)钢板桩与传力带之间应采用油毡隔离,以便于拔除。
    4、钢支撑施工
    (1) 钢围檩采用标准段焊接,接头采用加强板连接,钢支撑与围檩节点处,型钢构件的翼缘和腹板应加焊加劲板,且支撑应垂直接触处的承载面。
    (2)钢支撑拼接采用法兰连接,高强螺栓固定,严禁焊接连接。宜开槽架设,严禁施工机械在支撑上面行走或碰撞支撑。
    (3)钢支撑安装前宜在地面进行预拼接,支撑长度方向的拼接可采用高强螺栓或焊接,拼接点的强度不低于构件的截面强度。
    (4)钢围檩与钢支撑轴线标高的误差不大于20mm,轴线的平面位置误差不大于30mm;
    (5)钢管支撑安装完毕后,应及时检查各节点的连接状况,符合要求后方可施加预应力;预应力施加的过程中也应检查支撑连接节点,必要时应对支撑节点进行加固。
    (6)钢支撑安装完毕后应均匀、对称、分级施加预应力,预应力应按3~5级施加,每级压力下应保持稳定10min后方可施加下一级,施加至额定压力稳定后的预压力应予以锁定。
    (7)所有钢构件均采用满焊,焊缝高度8mm。
    (8)围檩上相邻支撑的水平净距,对钢围檩不宜大于6m,对混凝土围檩或冠梁不宜大于10m;
    (9)钢管支撑应设置至少一端活络头,当采用八字撑时,可采用两端活络头。
    (10)钢支撑与钢筋混凝土围檩连接时,应在连接处埋设预埋钢板,钢围檩与围护桩之间的空隙应采用C25细石混凝土填充密实。
    (11)轴力计应安装在固定端一侧,与轴力计接触的围檩翼缘应进行加强。
    (12)围檩与支撑相交处应在围檩翼缘设置加强板,加强板间距不大于500mm,板厚不小于10mm。
    (13)钢围檩与钢管支撑可采用“L”型挂板或“L”型挂件连接,同时应保证支撑端与挂板均匀接触。
    (14)钢管支撑与钢围檩斜交时,应设置钢垫箱(适应45°夹角)、钢支座(适应任意角度),钢垫箱、钢支座与钢围檩采用焊接,应根据设计要求或计算确定是否需要另行加设抗剪钢板。
    5、冠梁施工
    根据现场施工放线及技术交底内容,准确按冠梁轮廓线开挖。为便于冠梁结构施工,冠梁外侧结构线采小型挖机人工配合开挖至设计结构线在-1.5m左右。钢筋绑扎前将桩周围即冠梁底地面用土石进行初找平,必要时将该部位土石进行适当夯实,用2~3cm厚M5砂浆找平,并要保证冠梁底部标高准确无误。钢筋的安装要严格按图中所示不得私自更改,不得有缺筋及漏筋现象,保证主筋保护层50mm。另外,围护桩钢筋伸入冠梁内长度要满足设计要求,且表面不得有泥土、混凝土及其他杂物。
    6、降水井施工包括以下方面
    (1)管井降水。在坑内布设降水井,视基坑涌水量情况,确定基坑内降水数量,管井井径800mm,下入直径400/300水泥井管,孔内填1~5mm绿豆砂,抽水井周围必须充填有一定级配和磨圆度较好的中粗石英砂,最好是绿豆砂,不宜采用棱角状石渣料,风化料或其它粘质岩石,严格控制填滤料的规格,保证水井出清水,防止水井淤塞和坑外掏空,应保证水井的施工质量,钻进时尽量采用清水和稀泥浆,保证水井的出水量,成井后立即进行洗井,可用空压机自下而上洗至水清、井底不存在泥砂为止。洗井后安装水泵并进行单井试抽,并做好工作压力、水位、抽水量的记录。
    (2)坑内排水。采用明沟及集水井排水系统进行坑内外排水。,排水沟间距≤20m,宽400mm,深350~550mm,排水沟坡度2‰;集水坑间距≤25m,宽600mm,深800mm,水量大时,适当加密。
    (3)基坑开挖前应提前两周进行降水,确保基坑开挖面无明水;如果基坑较长时间未开挖,管井应保证每天抽水直至抽出清水,再抽1~2小时方可停止,水泵每口应选 用不少于两台水泵(12³/h),水泵应置于设计深度,水泵吸水口应始终保持动水位以下,整个基坑内降水位必须低于工作面下1m。
    (4)降水单位在基坑开挖期间应每天测报抽水量及坑内地下水位,每日观测水位的变化,如发现水位变化>500mm/d的迹象,应及时通知设计、建设、监理等单位,分析原因,查找渗漏点。
  • 推广应用前景与措施
  • 适用于淤泥质等软土地基的基坑支护工程施工,适用的基坑深度一般可达到15m。
  • 一、推广应用前景
    作为一项新技术而言,在满足工程技术要求的前提下,选用“拉森钢板桩+H型钢+内支撑”基坑支护方法作为围护结构,具有地下连续墙和钻孔灌注桩加隔水帷幕作为围护结构不可比拟的优势。因此作为投资方、设计方在经过技术经济论证比较后,一般会优先选用本工法作为围护结构。随着国家经济的高速发展,资源和能源问题正成为制约增长的主要问题,因此国务院及时提出了建设节约型社会和发展循环经济的政策,本工法中的H型钢、拉森钢板桩可以重复使用,一般至少可使用四次以上,符合国家提倡的绿色施工要求,具有较高的推广应用价值。

    二、推广应用措施
    目前“拉森钢板桩+H型钢+内支撑”基坑支护方法已在全国多个地方使用推广,这项新技术正在快速发展阶段,其中这项工艺的工艺性能等需要进行不断的研究与深入的探索,在后期项目应用中通过细致的科研开发,掌握最先进的科研成果,在以后的施工中提高公司的技术水平。
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