超前钢管桩在深基坑支护中的应用

摘要:超前钢管桩自被创造之初到现如今的广泛应用，说明超前钢管桩是被设计监理以及施工人员肯定以及认可的，本文依据超前钢管桩的使用情况，用实例的形式对于超前钢管桩的应用情况做了详细的阐述。

关键词:超前钢管桩；作用；机理设置；实例

中图分类号：TV551文献标识码： A

0概 述

基坑安全，基坑周围设施安全是深基坑设计和施工中的难题。研究者进行过多项深基坑设计和施工管理也总是遇到很多问题。有的问题也影响到了市民安全以及交通安全，媒体的介入，地方政府行政部门的介入都是为了更好的保护人民的利益，人命关天不敢有马虎大意。有人创造了超前钢管桩，超前钢管桩在处理边坡众多问题中，显示出独有的优势也使很多问题得到了充分的解决，超前钢管桩通常情况下一般是预先的设置，其中的一些也可以在施工过程中设置。

1超前钢管桩的作用机理

首先是由于上部锚杆的拉接以及和下部未开挖土层对超前钢管桩的限制，可以充分的减少了在施工分层开挖过程中土体的变形；其次是支撑喷射混凝土和钢筋网等支护结构层，将支护结构层的自重放置于坑底，从而可以减小土体的压力以及坑壁的垂直沉降；最后是改善土体的稳定性，以及超前钢管桩的构造要求。其间距一般为 500〜1000 mm,直径是108〜150 mm，钢管桩入基坑底的长度见计算公式：

算式中Wj为单位长度支护结构层自重是(wj= ãd0Ha) ；ã代表结构容重（kn/m3); d代表钢管桩间距（m); d0代表结构厚度（m); /代表着基底土摩擦力（kPa); d代表为超前钢管桩外径（m); &代表着安全系数取1.5;是代表超前钢管 桩底部土的端承力（kPa)。

1.1超前钢管桩的作用

1.2超前钢管桩的受力分析

超前钢管桩受有各种压力其中包括：边坡土体的侧向压力以及因边 坡沉降而导致超前钢管桩的负摩檫力⑴。超前钢管桩所受的其土体侧压力作用，就像侧 向压力是同时作用于两端弹性嵌固的立柱一样。边坡土体的侧向压力其来源于基坑面的土体被挖除，其原因是产生了侧向压力边坡土体失去了平 衡。据调查显示：3 d的作业面完成开挖后，它的侧压力是很小的（通常情况下情况下是在30000N 之间）。现在为止那些支护作业的能力，720分钟内才能更好的完成这一项作业，然而那些含有早含有较高强度的固定物质和那些含有有凝固作用的混凝土，设计的强度较高，但是那些在超前钢管桩上的从侧面所承受的压力是很小的，大多数情况可以忽略不计。因此也就是说支护完成的从侧面所承受的压力作用时，那些由于锚杆和喷层承担的超前钢管桩承受的轴向压力的影响下也会使它变为复杂。

由于构成一体的钢管桩上所焊有的与具有层斤的钢筋网及锚头连接钢筋尽可能的保持水平水平，当下沉的边坡土体我们可以假设一下边坡土体沉降大于钢管桩的沉降量当它在钢管桩上的轴向压力作用时，其中一部分是来源于有关于锚杆支抬土体的传递；它的另一方面就是因下沉的边坡土体而使其发生改变，当负摩檫力在喷层内壁的影响下从而使其传递给钢管桩在这样的作用下。从而更好的掌握超前的有关于钢管桩的受力情况，曾做过这样一个实验我们将超前钢管桩的设置锚喷支护面上对钢管桩的影响，我们在坑底5cm处会将其放置一个传感器，如图2。

图2传感器设置图

那些有关于作用于超强钢管桩德轴力会随着时间的变化而变化的情况见图3，超前的钢管桩也是随深度的变化而变化的情况见图4，软土地基工程水以及水平位移变化的见图5。

图3轴力随时间的变化图

图4 轴力随深度变化图

图5水平位移变化图

1.3超前钢管桩的设置

要根据不同的情况进行设计，在使用要求上也要有所区别：

(1)不放坡情况下，仅仅需要考虑便于开挖控制的幅原尺寸时，是不需要计算的，可以取Φ50mm到Φ100mm的管，管的间距控制在600mm到1200mm之间。其中小管应取小值，大管应取大值。入基坑底的深度大约保持500mm左右。

(2)在基坑底部土质比较松软的情况下，抗隆起验算需要设置的钢管不满足的时候，要算出人基坑下面的具体深度，况且应该满足与之相对应的坑剪要求。

(3)在没有放坡条件，而且还需要考虑采用超前钢管对软土边坡沉降做出限制的时候，我们应算出超前钢管轴向的压强，还有入基坑底部一下的深度。

a)竖向荷载作用于超前钢管上，对于软土边坡来说，主要是由基坑所挖深度决定的。随着基坑的深度不断加深，它边坡的深度也会相应的加大，这样做出在根据已经做出的工程实测曲线图线进行分析，可以得到以下的公式:

作用在基地处的轴向力（kN）用公式当中的#表示。基坑的开挖深度（m）用公式当中的h表示。且h值大于等于3.5m，当h＜3.5m时，是无需对超前钢管进行验效的。

b）注浆钢管的轴向强度验算的时候采取的是长度折减系数ø=1.0,采取长度折减系数是因为混凝土喷层和土体会对超强钢管桩造成约束。考虑到铸浆体和钢管之间的共同作用，基坑底部以下的部分要按照轴心受压构件进行验算。而基坑底部一下的部位则不需要计算。这主要由于钢筋网喷射凝土层和超前钢管共同受力的结果。

2施工实例分析

本文所举的实例为，某广场的地下室基坑，工程的所在地为某市区，该工程的地理位置以及一些基本的情况为：基坑深11米，在基坑的东部与某一路口相距3米，在基坑周围布满光纤类的通讯电缆，基坑的东面是相邻小区的道路，在距离基坑20米的地方有一条河，这条河常年流水，并且它的河水底面比基坑要高出六米左右的距离，在基坑的南部，是一条最主要的交通干道，在基坑的下部还有一条长四米的给水管道，并且在整个基坑的周围是不存在放坡条件的，因此采用的技术过程为垂直开挖支护，这一工程的复土层厚度，最厚的部位为20米，平均的厚度大约为13.5米，从地面算起基坑的土层结构首先为人工填土层，厚度在0.83米左右，其次是冲洪积层，厚度大约为1.5米，并且其中的粘性土厚度为0.6米左右，还有呈现硬可塑状态的沙性土，厚度约为0.8米，残积松散层土，厚度大约为5.1米左右，整个场地属弱透水层砂性土，其渗透系数K 0.68 m/d。

针对上述工程的基本情况我们所采取的设计方案为:首先为了更好地控制边坡位移在边坡开挖线之前先行施工超前钢管桩，设置了工程的施工标准，直径为104mm，间距设置为100厘米，桩深的指标为14米，进入基坑底部的距离为2米左右，锚杆Φ28/32 mm，长度为15米左右，当边坡施工的深度达六米的时候位于东部的出现了一条与基坑位置相互平行的一条裂缝，但是由于施工的有效，实行这一条裂缝并没有变大，而是逐渐缓慢的变小，因此未引起不必要的损失。通过这一工程实例我们可以证明，在深基坑施工的过程中，采用超前钢管桩技术的喷锚支护，不仅可以有效的保证工程的顺利进行，减少工程的所用时间，并且可以保证工程的安全可靠完成。

3总结

超前锚管桩应用起源于深基坑的施工过程，并且随着不断被应用，相关技术已经得到了明显的进步和发展，由于超前钢管桩的广泛应用，喷锚支护在深基坑支护中的安全性和实用性也得到了增强。

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作者个人简历：陈培强 男 1979年 广西合浦 本科学士学位 工程师