深层搅拌桩内插钢管新方法及其应用

周永山， 余 忠

(浙江省地矿建设有限公司，浙江 杭州 310012)

深层搅拌桩内插钢管新方法及其应用

周永山， 余 忠

(浙江省地矿建设有限公司，浙江 杭州 310012)

针对传统加筋深层搅拌桩施工过程中内插钢管施工效率低、成本高、标高垂直度难以控制的现状，依托南京江北泰山保障房片区E地块基坑支护项目，设计了一套简易的深层搅拌桩内插钢管施工新方法。该方法系统制作安装简单，降低了施工难度、提高了效率、降低了成本，为类似工程的施工提供了借鉴。

深层搅拌桩；内插钢管系统；槽钢支架；送管器

0 引言

深层搅拌桩作为一种经济、快捷的基坑围护施工方法，在基坑工程中应用越来越广泛[1]。但由于其桩体强度不高，抗弯抗剪强度较弱，在深基坑中应用受到一定限制[1]。

为改善深层搅拌桩的力学性质问题，近年来基坑围护工程中在搅拌桩中插入刚性材料，如H型钢、钢管、钢板等，形成加筋深层搅拌桩(SMW工法)[3-5]。已有一些成果对加筋搅拌桩的抗剪性能及隔水性能进行分析，但加筋搅拌桩的理论和规范并不完善，设计和施工方面还存在一些问题，特别是不同的加筋材料、不同施工方法等，形成的桩体性能差别很大[6-7]。在深层搅拌桩内插钢管施工实践中，钢管内插的方法问题、施工效率与成本控制问题也很值得探讨。

南京江北泰山保障房片区E地块项目双轴搅拌桩中插钢管数量多，且部分搅拌桩空搅深度近3 m，利用钢管自重难以下沉，采用“挖机+人工”方式也存在诸多缺陷。已有的采用带有振动锤的夹具方法，虽然可以夹住工字钢、钢管等多种加筋材料将其插入搅拌桩[8]，但在以较软的粘土层为主的项目中应用此方法，施工设备成本太高、效率较低。因此，本项目部设计了一套简易的内插钢管系统。

1 工程概况

1.1 工程项目情况

南京江北泰山保障房片区E地块位于南京高新区泰山街道，本工程±0.00 m标高相当于黄海高程+8.900 m，基坑总面积约56000 m2，总周长约1129 m。基坑开挖深度3.00～7.10 m。根据本基坑的挖深、地质条件及周边环境要求确定本工程基坑侧壁安全等级为二级。

基坑东侧、西侧深坑区域采用Ø700 mm双排双轴搅拌桩止水+2排Ø800 mm钻孔灌注桩冠梁形式。地下一层区域与地下二层高差区域分隔墙，采用Ø700 mm双轴搅拌桩重力式挡墙；围护双轴搅拌桩除暗墩、深坑加固区域外，均需插Ø48 mm×3 mm @500mm钢管(长度6 m)+Ø16 mm@1000 mm钢筋(长度2 m)，支护结构剖面如图1所示。

双轴深层搅拌采用四搅两喷施工工艺，桩间距1.0 m，桩间搭接200 mm；使用42.5普通硅酸盐水泥；设计确定水泥掺入量为18%；水灰比为0.45～0.55，送浆压力0.4～0.6 MPa；深搅桩桩位偏差≯50mm，垂直度偏差≯0.5%；双轴搅拌机下沉速度与搅拌提升速度应控制在0.6 m/min以内，并保持匀速下沉与匀速提升[9]。

图1支护结构剖面图

1.2 地质条件

根据勘察报告，插钢管深度范围内主要为杂填土、素填土、淤泥质粉质粘土，由于搅拌桩在施工前要进行沟槽开挖，对杂填土中存在的障碍物已清除，不影响钢管的插入。

场地地下水类型主要为孔隙潜水，赋存于填土、淤泥质粉质粘土层中，主要受大气降水和地表水渗入补给，以蒸发方式排泄，对钢管插入施工未造成影响。

2 施工难点

由于本项目设计较特别，浅坑与深坑区域分隔墙设计为7排双轴搅拌桩坝体兼插Ø48 mm钢管，空搅深度大，其他浅基坑区域搅拌桩坝体空搅深度较小，但插钢管数量多。在此种工况下，若考虑人工结合挖机插钢管，具有以下缺陷：

(1)需配备较多设备、人员，至少需2台挖机；

(2)施工效率较低；

(3)插入的钢管标高和垂直度难以控制。

综合考虑本项目的重要性和传统插法的缺陷，为保证质量及工期方面的要求，项目部经过研究，设计出一种简便的内插钢管系统，旨在解决插钢管问题。

3 简易内插钢管系统

3.1 简易内插钢管系统的构造

简易内插钢管系统主要由副卷扬机、槽钢、动滑轮、挂钩、钢丝绳等构成，如图2所示。

图2 简易内插钢管系统示意图

3.1.1 附着方式

上下2段槽钢平行焊接在搅拌桩井字机架边上，并在2段槽钢间焊接2根固定钢筋，竖向槽钢与此2段槽钢末端垂直焊接，滑轮与竖向槽钢两端焊接固定。

3.1.2 送管器

本工程制备了2根送管器(浅坑区域2 m，深坑区域5 m)，取2.0和5.0 m的Ø48 mm钢管各一根，分别在其内部焊接2和5 m的Ø32 mm钢筋，一端均外伸100 mm，焊缝成直角型。

3.1.3 设备配置

简易内插钢管系统主要设备见表1。

3.2 简易内插钢管系统的工艺原理及流程

3.2.1 工艺原理

简易内插钢管系统是利用副卷扬机的转动，带动钢丝绳，使钢丝绳在钢管上部产生向下的拉力，从而使钢管下沉，再通过送管器(浅坑区域用2 m，深坑区域用5 m)将钢管插入至设计标高处，最后提升送管器将其取下，具体过程如图3所示。

表1 简易内插钢管系统主要设备

第一步：计算插入钢管上部标高位置，放置钢管至插入系统；

第二步：开启副卷扬机，带动钢丝绳将钢管插至

图3简易内插钢管系统施工原理图

竖向槽钢底部；

第三步：放入送管器，将送管器下端外伸钢筋插入钢管进行连接，并进行相应垂直度矫正；

第四步：通过送管器，将钢管插入指定标高位置；

第五步：将送管器与钢丝绳铰接固定，拉起送管器。

3.2.2 工艺流程(见图4)

图4 简易内插钢管系统工艺流程图

3.2.3 简易内插钢管系统的技术特点

(1)本简易内插钢管系统下沉深度、位移变形可操控性强；

(2)利用本系统内插钢管，省去了大型挖机和人工投入配合施工作业，且技术操作简单，大大节省了机械设备人力资源；

(3)输送速度快，保证了工期要求，无形中也节省了项目资源；

(4)通过副卷扬机转动拉动钢丝绳，加速度极小，保证了钢管下沉过程中的垂直平稳；

(5)本系统输送钢管的过程中，无震动、无噪声，对环境无污染。

4 施工效果及经济效益

4.1 施工效果

本项目部采用简易内插钢管系统施工工艺方案，顺利完成了该基坑支护工程项目的水泥搅拌桩施工。所有深层水泥搅拌桩内插钢管数据统计见表2，已全部通过合格验收。满足了项目的节约成本宗旨以及业主的施工工期要求。

4.2 经济效益

以本工程深层搅拌桩内插钢管为基础，分别计算采用传统机械人工法和简易内插钢管系统法所需投入的资金量，对比情况如表3所示。通过对主要项目费用的分析和对比，不难发现采用本系统大大节约了成本，且工作量越大、工期越长，越能体现出简易内插钢管系统的优势。

表2 水泥搅拌桩内插钢管数据统计

表3 简易内插钢管系统与常规方法费用对比

5 结语

本工程实践证明，采用简易内插钢管系统完成搅拌桩内插钢管的工程任务，既省时、省力、保证了施工质量和安全性，又节约了成本。

简易内插钢管系统是在搅拌桩施工过程中，边施工边插入，基本与搅拌桩分项工程同步结束。该系统的成功应用，得到了业主、设计和监理等的认可，为今后类似工程的施工提供了范例。

但是，在钢管插入过程中的摆动控制，钢丝绳动力的选择有待改进，在今后施工中加以完善后，必然会得到广泛的应用和发展。

[1] 刘红军,陈友媛,孙涛,等.深层搅拌桩加筋施工技术及其工程应用探讨[J].岩土工程学报,2006,(S1):1730-1733.

[2] 孙红波.加劲水泥土搅拌桩承载力性状的有限元分析[J].合肥工业大学学报(自然科学版),2011,(3):416-419.

[3] 陈晓飞,李庆刚,唐伟华,等.SMW工法用于深基坑中的研究与实践[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2009,36(2):43-45.

[4] 闫超,刘松玉,邓永锋,等.加筋水泥搅拌桩水平承载力试验研究[J].岩土工程学报,2013,(S2):730-734.

[5] 顾士坦,施建勇,刘敬爱.SMW工法的研究进展[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2006,33(8):4-7.

[6] 王雄旭.加筋大直径搅拌桩重力式挡土墙在基坑支护中的应用[J].施工技术,2013,(7):38-39,42.

[7] 王蕊.旋喷桩内插型钢与搅拌桩内插型钢作围护墙的结合应用[J].地下工程与道,2007,(3):49-52,61.

[8] 孙涛,刘胜梅.深层搅拌桩加筋施工专利设备及其应用[J].施工技术,2004,(5):32-33.

[9] JGJ 120—2012，建筑基坑支护技术规程[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，汉族，1980年生，从事地基基础施工项目管理工作，浙江省杭州市西湖区万塘路51号913室，astonemissyou@163.com。