1.本發(fā)明涉及一種大直徑鋼管支護樁以及該大直徑鋼管支護樁的施工方法，以及采用該大直徑鋼管支護樁所構成的基坑支護墻。

背景技術：

2.在基坑施工過程中，為了保證施工的安全性，需要在基坑周圍設置支護樁或支護墻，以避免基坑塌方和外部土體中的水分進入到基坑內，影響基坑的安全和施工效率。smw工法樁由于結合了水泥土的連續(xù)止水和h型鋼的強度，得到了廣泛的應用，但是由于h型鋼是插設在水泥土樁體內，需要完全被包裹在水泥土樁體內，以保證止水性能，這限制了h型鋼樁的截面寬度和剛度，從而限制了smw工法樁的應用，使得smw工法樁主要應用在2層以內地下室的淺基坑施工中。而在深基坑施工時，常常采用大直徑的鋼管樁作為基坑的支護樁，以保證基坑的安全，同時輔助水泥土攪拌樁形成止水帷幕，保證基坑的止水能力。

3.為了降低施工成本，在完成施工后，需要將鋼管樁從地下拔出，進行回收。由于地下土體中含有一定量的水分，土體具有相當高的粘性，因此在回收鋼管樁時，鋼管樁內的土體會粘結在鋼管樁的內壁上，隨鋼管樁一起被拔出，這導致在回收鋼管樁時，會在地下形成巨大的孔洞，需要進行二次回填，有時還會進行造成區(qū)域塌方，影響周圍區(qū)域的安全性。如果在鋼管樁的底部安裝封閉樁靴，鋼管打入/壓入困難，且會對周圍的土體造成擠密，對周圍建筑物的安全造成影響。

技術實現(xiàn)要素：

4.為解決上述問題，本技術首先提出了一種大直徑鋼管支護樁，其包括下沉在地下的鋼管樁、襯設在鋼管樁內的土工布袋和裝填在土工布袋內的土方；在完成地下結構的施工后，該鋼管樁被拔出回收。在該大直徑鋼管支護樁中，設置了一個土工布袋，并在土工布袋內裝填有土方，在拔出回收鋼管樁時，由于土工布袋的隔離作用以及土工布袋內土方的重力作用，土工布袋被保留在地下，避免在拔出鋼管樁時，將鋼管樁內的土方一起帶出，形成孔洞，由于土工布袋內土方的支撐作用，避免了在拔出鋼管樁時，所形成孔洞的塌方，且由于鋼管樁內的土方不再隨鋼管樁被拔出，還降低了拔出鋼管樁時拔樁力，降低了施工成本。利用本技術，能夠經鋼管樁下沉到地下20-40米的深度。

5.進一步，該土工布袋的底部封閉，土工布袋的底部向下超過鋼管樁的樁底、并形成為一囊袋，該囊袋形成為一端部擴大頭。利用端部擴大頭，能夠有效地提高土工布袋在地下的抗拔能力，保證在回收鋼管樁時，避免土工布袋與鋼管樁之間的摩擦力太大，而導致土工布袋與鋼管樁同步上升。

6.其次本技術還提供了各方案中的上述大直徑鋼管支護樁的施工方法，其包括如下步驟：

7.(1)將鋼管樁沉入地下，將鋼管樁內的土方挖出，形成樁孔；在挖掘鋼管內的土方時，可以采用長螺旋鉆機、旋挖鉆機或鉆孔樁機進行挖掘，當然當鋼管樁的內徑容許時，還

可以采用人工挖掘的方式進行土方挖掘，但一般不建議這種人工挖掘的方式；

8.(2)將土工布袋放置到樁孔內，土工布袋的底部封閉，向土工布袋內裝填土方，形成支護樁；在向樁孔內裝回填土方時，可以完全填滿鋼管樁，或者填滿鋼管樁，以在后續(xù)的施工期間，土方能夠自然下沉，進行密實；當然也可以僅僅使鋼管內的土方頂部與地面平齊，當土方向下沉降后，再補充土方；

9.(3)在鋼管樁的頂部澆注冠梁；

10.(4)進行基坑挖掘、地下結構的施工，并完成；

11.(5)回收鋼管樁，使土工布袋保留在地下。

12.為避免在回填土方時，土工布袋全部向下滑落到樁孔底部，可以將土工布袋的頂部向外翻折，然后利用鉚釘、膠粘劑或者鋼絲、鐵絲以及抱箍等方式將土工布袋的頂部固定在鋼管樁的外壁上，在回收鋼管樁時，先將土工布袋的頂部從鋼管樁上拆卸下來。在向樁孔內回填土方時，需要優(yōu)先回填從樁孔內所挖掘出的土方。在下沉鋼管樁時，在鋼管樁的底部不設置樁靴，或將鋼管樁的底部進行封閉。

13.本施工方法中，首先將鋼管樁沉入地下，保證了鋼管樁在地下土體中的穩(wěn)定性，利用土工布袋在鋼管樁與回填土之間形成一個隔離層，避免了土方與鋼管樁之間的粘結，使得在回收鋼管樁時，利用土工布袋的隔離作用以及土工布袋內土方的重力作用，使得土工布袋以及所裝填的土方一起保留在地下，避免了現(xiàn)有技術中，鋼管樁內土方隨鋼管樁一起被拔出，而在地下形成一個巨大的孔洞。

14.如果取消土工布袋，而僅僅將土工回填到鋼管樁內，由于地下施工周期較長，能夠達到數(shù)月甚至一年以上，鋼管樁內的土方在重力的作用下仍會自然進行密實，并由于其中所含的水分而重新粘結在鋼管樁的內壁上，在拔出鋼管樁時，仍會有大量的土方隨鋼管樁一起被拔出。

15.由于冠梁澆注在鋼管樁的頂部澆注有冠梁，且冠梁包裹在鋼管樁的外周面上，在回收鋼管樁時，冠梁能夠起到對鋼管樁外壁上土方的刮擦作用，從而避免了鋼管樁外壁上土方的攜帶。

16.進一步，樁孔向下超過鋼管樁的樁底，土工布袋的底部向下超過鋼管樁的樁底、并形成為一囊袋，在向樁孔內回填土方時，首先向樁孔內裝填擴充料，并對擴充料進行夯砸，使囊袋向外擴張，并形成為一端部擴大頭，完成端部擴大頭的施工后，再向樁孔內回填土方。具體地，該擴充料為素土、混凝土或水泥土。利用端部擴大頭，以有效地提高土工布袋在地下的抗拔能力，保證在回收鋼管樁時，避免土工布袋與鋼管樁之間的摩擦力太大，而導致土工布袋與鋼管樁同步上升。端部擴大頭還能提高鋼管樁在地下的穩(wěn)定性。

17.進一步，當擴充料為混凝土或水泥土時，在高度方向上，囊袋內的擴充料的高度為1-2米，且囊袋內的擴充料的頂部向上不超過鋼管樁的下端面。該設計能夠保證端部擴大頭內的混凝土或水泥土具有足夠的高度，以順利形成端部擴大頭，同時避免混凝土或水泥土滲出土工布袋后粘結在鋼管樁上，對后續(xù)鋼管樁的拔出產生不利影響，這種粘結雖然不會導致端部擴大頭隨鋼管樁被一起拔出，但需要更大的力量才能將鋼管樁拔出。

18.進一步，為保證在拔出鋼管樁時，土工布袋能夠穩(wěn)定地保持在地下，端部擴大頭的高度為1-3米；端部擴大頭的直徑為鋼管樁外徑的1.2-1.4倍。上述端部擴大頭的高度主要是為了保證順利地形成端部擴大頭，本技術中的端部擴大頭主要是為了使土工布袋以及其

內部的土方不會隨鋼管樁被拔出，而保持在地下，端部擴大頭在上述直徑范圍內，已能夠提高足夠的抗拔能力，直徑過小，在拔出鋼管樁時，端部擴大頭雖不會被拔出，但可能會產生向上的移動，使得端部擴大頭的下方出現(xiàn)空洞，而直徑過大時，已不能提高更多的益處，僅僅會消耗更多的施工時間，降低了施工效率。

19.進一步，為保證大直徑鋼管支護樁的強度，鋼管樁的外徑為0.8-2.0米。

20.再次，本技術還提供了一種基坑支護墻，其包括支護排樁和設置在支護排樁外側的止水帷幕，該支護排樁由沿基坑邊緣間隔設置的若干根上述方案中的大直徑鋼管支護樁所構成，止水帷幕由沿水平方向相互搭接的攪拌樁所構成。其中的支護排樁主要用于抵抗基坑外部的土體壓力，止水帷幕用于抵抗外部水體，該設計能夠單獨設置止水帷幕的厚度，并利用現(xiàn)有的雙軸或三軸攪拌樁一次性的完成止水帷幕的施工，使得支護排樁和止水帷幕能夠同步施工，以提高施工效率。而取消止水帷幕，而在兩根鋼管樁之間增設旋噴樁，以形成止水帷幕時，由于形成旋噴樁的水泥土具有一定的收縮率，其止水效果較差，需要再采用其他結構來增強止水效果。

21.進一步，外保證止水帷幕的順利施工，支護排樁與止水帷幕之間的凈距離為100-300mm。止水帷幕應盡量靠近支護排樁，以保證止水帷幕所受到的外力能夠順利地傳遞到支護排樁上，但是止水帷幕與支護排樁之間的距離過小，使得止水帷幕的施工受到影響，另外兩者之間的距離太小時，攪拌樁中的水泥土向外滲透時，會粘結到鋼管樁的外壁上，影響鋼管樁的順利拔出。

附圖說明

22.圖1是基坑支護墻的一實施例的結構示意圖。

23.圖2是圖1中a-a向的視圖。

24.圖3是圖2中b-b向的視圖。

25.圖4是圖3中c部分的放大圖。

26.圖5是大直徑鋼管支護樁的施工流程圖。

具體實施方式

27.以下首先對基坑支護墻的結構進行說明，請參閱圖1-3，圖1中，標記300表示基坑，將朝向基坑內部的方向稱為內側，背離基坑內部的方向稱為外側。

28.該基坑支護墻包括支護排樁100和設置在支護排樁100外側的止水帷幕50，該支護排樁100由沿基坑300邊緣間隔設置的若干根大直徑鋼管支護樁10所構成，止水帷幕50由沿水平方向相互搭接的攪拌樁51所構成。在支護排樁100的上部澆注有冠梁20。

29.本實施例中，支護排樁與止水帷幕之間的凈距離為200mm。可以理解，在其他實施例中，支護排樁與止水帷幕之間的凈距離還可以為100mm、150mm、250mm或300mm，當然也可以為100-300mm之間的其他距離。

30.其中的大直徑鋼管支護樁10具體包括下沉在地下的鋼管樁11、襯設在鋼管樁11內的土工布袋12和回填在土工布袋內的土方13。該土工布袋的底部封閉，土工布袋的底部向下超過鋼管樁的樁底、并形成為一囊袋121，該囊袋形成為一端部擴大頭15。

31.具體在本實施例中，鋼管樁11采用外徑為1200mm、厚度為14mm、材料為q460的鋼管

制成，相鄰鋼管樁之間的中心距為1400mm。鋼管樁在地下的下沉深度為40米。

32.以下對大徑鋼管支護樁10的施工方法進行說明，請同時參閱圖5，圖5中標記200表示地面，該施工方法包括如下步驟：

33.(1)請參閱圖5中的(a)步驟，將鋼管樁11沉入地下，使鋼管樁11的頂部露出地面0.5米，以便于將鋼管樁拔出。為便于拔出鋼管樁，本實施例中，在鋼管樁的內壁和外壁上均涂刷有隔離劑。

34.參閱圖5中的(b)步驟，采用長螺旋鉆機將鋼管樁11內的土方91挖出，形成樁孔92。在挖掘樁孔92時，還可以采用旋挖鉆機或鉆孔樁機進行挖掘。樁孔92向下超過鋼管樁的樁底，樁孔向下超過鋼管樁的樁底的區(qū)域形成為預擴孔93，本實施例中，預擴孔93的高度s為1.5米。

35.(2)請參閱圖5中的(c)步驟，將土工布袋12放置到樁孔內，土工布袋的底部封閉，使土工布袋的底部到達預擴孔93內，并形成為一囊袋121。即使土工布袋的底部向下超過鋼管樁的樁底。

36.為使土工布袋順利地下降到樁孔的底部，預先在囊袋內裝填少量的混凝土131。

37.為了避免在后續(xù)的土方回填時，土工布袋12整體向下滑落到樁孔的底部，將土工布袋的頂部沿鋼管樁11的頂部向外翻折形成為固定部122，用鉚釘將固定部固定在鋼管樁的外壁上，在另一實施例中，還可以采用鋼絲或鐵絲將固定部綁扎在鋼管樁的外壁上。

38.請參閱圖5中的(d)步驟，完成土工布袋的布置后，向土工布袋內裝填混凝土131，使混凝土131到達囊袋121內，對混凝土131進行夯砸，使囊袋121向外擴張，形成端部擴大頭15，然后再向土工布袋內回填土方。本實施例中，在高度方向上，囊袋內的混凝土高度為1.5米，即囊袋內的混凝土的頂部與鋼管樁的下端面平齊。該混凝土即為擴充料。

39.根據(jù)囊袋高度的不同，囊袋內混凝土的高度控制在1-2米內，且向上不超過鋼管樁的下端面，以避免混凝土滲出土工布袋后粘結在鋼管樁的內壁上，影響鋼管樁的回收。

40.請參閱圖5中的(e)步驟,在完成端部擴大頭15的施工后，向樁孔內回填土方13，回填的土方13采用鋼管樁內所挖掘出的土方。當樁孔內土方填滿時，停止土方的回填，完成一根大直徑鋼管支護樁10的施工。

41.沿預設位置完成所有的大直徑鋼管支護樁10的施工，形成支護排樁100。

42.(3)請繼續(xù)參閱圖5中的(e)步驟,在支護排樁的頂部澆注冠梁20，并完成。即在鋼管樁的頂部澆注冠梁。

43.同步在大直徑鋼管支護樁的外側進行止水帷幕50的施工，在本實施例中，止水帷幕50采用三軸攪拌樁機進行施工?？梢岳斫猓谄渌麑嵤├?，止水帷幕還可以采用雙軸攪拌樁機或單軸攪拌樁機進行施工。

44.(4)進行基坑挖掘、地下結構的施工，并完成。

45.(5)請繼續(xù)參閱圖5中的(f)、(g)步驟,利用靜壓樁機起吊鋼管樁11，進行回收。在起吊鋼管樁前，首先將土工布袋的固定部122從鋼管樁上拆卸下來。由于土工布袋的隔離作用、以及端部擴大頭15的抗拔作用，使得土工布袋保持在地下。將土工布袋超出地面的部分進行切割，并對土工布袋內的土方、以及土工布袋與周圍土體之間的縫隙進行注漿硬化。

46.在起吊鋼管樁時，靜壓樁機支撐在冠梁上，鋼管樁在起吊過程中，鋼管樁外壁上的土方在冠梁的刮擦下被清理下來。

47.在本實施例中，為避免在形成端部擴大頭時，囊袋被漲破，囊袋的外徑與端部擴大頭的外徑相等?？梢岳斫?，在另一實施例中，還可以使囊袋的外徑超過端部擴大頭外徑20-100mm，以避免端部擴大頭的外徑超過預設值時，將囊袋漲破。在施工過程中，即使由于端部擴大頭的外徑超過預設值，使得囊袋漲破，也不會影響端部擴大頭的抗拔作用。

48.具體在本實施例中，端部擴大頭的直徑為1.6米，即端部擴大頭的直徑為鋼管樁外徑的1.33倍?？梢岳斫?，在其他實施例中，端部擴大頭的直徑還可以為鋼管樁外徑的1.2倍、1.25倍、1.35倍或1.4倍，當然也可以為1.2-1.4倍之間的其他倍數(shù)。

49.在本實施例中，采用混凝土形成端部擴大頭，可以理解，在其他實施例中，還可以僅采用素土形成端部擴大頭，素土具體可以采用鋼管樁內所挖掘出的土方，或者采用純水泥漿和素土所形成的水泥土來形成端部擴大頭。

50.在另一實施例中，樁孔的底部與鋼管樁的底部平齊，即不形成端部擴大頭，土工布袋內僅僅回填土方。技術特征：

1.大直徑鋼管支護樁，其特征在于，包括下沉在地下的鋼管樁、襯設在鋼管樁內的土工布袋和裝填在土工布袋內的土方；在完成地下結構的施工后，該鋼管樁被拔出回收。2.根據(jù)權利要求1所述的大直徑鋼管支護樁，其特征在于，該土工布袋的底部封閉，土工布袋的底部向下超過鋼管樁的樁底、并形成為一囊袋，該囊袋形成為一端部擴大頭。3.權利要求1或2所述大直徑鋼管支護樁的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)將鋼管樁沉入地下，將鋼管樁內的土方挖出，形成樁孔；(2)將土工布袋放置到樁孔內，土工布袋的底部封閉，向土工布袋內裝填土方，形成支護樁；(3)在鋼管樁的頂部澆注冠梁；(4)進行基坑挖掘、地下結構的施工，并完成；(5)回收鋼管樁，使土工布袋保留在地下。4.根據(jù)權利要求3所述的施工方法，其特征在于，樁孔向下超過鋼管樁的樁底，土工布袋的底部向下超過鋼管樁的樁底、并形成為一囊袋，在向樁孔內回填土方時，首先向樁孔內裝填擴充料，并對擴充料進行夯砸，使囊袋向外擴張，并形成為一端部擴大頭，完成端部擴大頭的施工后，再向樁孔內回填土方。5.根據(jù)權利要求4所述的施工方法，其特征在于，該擴充料為素土、混凝土或水泥土。6.根據(jù)權利要求4所述的施工方法，其特征在于，當擴充料為混凝土或水泥土時，在高度方向上，囊袋內的擴充料的高度為1-2米，且囊袋內的擴充料的頂部向上不超過鋼管樁的下端面。7.根據(jù)權利要求4所述的施工方法，其特征在于，端部擴大頭的高度為1-3米；端部擴大頭的直徑為鋼管樁外徑的1.2-1.4倍。8.根據(jù)權利要求3所述的施工方法，其特征在于，鋼管樁的外徑為0.8-2.0米。9.基坑支護墻，其特征在于，包括支護排樁和設置在支護排樁外側的止水帷幕，該支護排樁由沿基坑邊緣間隔設置的若干根權利要求1或2所述的大直徑鋼管支護樁所構成，止水帷幕由沿水平方向相互搭接的攪拌樁所構成。10.根據(jù)權利要求9所述的基坑支護墻，其特征在于，支護排樁與止水帷幕之間的凈距離為100-300mm。

技術總結

本申請公開了一種大直徑鋼管支護樁，其包括下沉在地下的鋼管樁、襯設在鋼管樁內的土工布袋和裝填在土工布袋內的土方；在完成地下結構的施工后，該鋼管樁被拔出回收。本申請還公開了上述大直徑鋼管支護樁的施工方法，以及采用該大直徑鋼管支護樁所形成的基坑支護墻。利用大直徑鋼管支護樁中的土工布袋以及袋內的土方，在拔出回收鋼管樁時，由于土工布袋的隔離作用以及袋內土方的重力作用，土工布袋被保留在地下，避免在拔出鋼管樁時，將鋼管樁內的土方一起帶出，形成孔洞，由于土工布袋內土方的支撐作用，避免了在拔出鋼管樁時，所形成孔洞的塌方，且由于鋼管樁內的土方不再隨鋼管樁被拔出，還降低了拔出鋼管樁時拔樁力，降低了施工成本。施工成本。施工成本。

技術研發(fā)人員：李仁民 王建蘭

受保護的技術使用者：南京深地智能建造技術研究院有限公司

技術研發(fā)日：2022.08.25

技術公布日：2022/12/12