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摘要：随着工程建设发展规模的不断扩大，基坑支护在工程项目中大量出现，并且成为工程中必须解决重大问题，而微型钢管桩在特定的条件下的设计和施工得到了越来越多重视。文章依托工程实例，针对施工中的重难点，对双层钢管微型桩土方边坡支护技术的应用进行实验研究，验证了其在土方边坡支护工程中的优越性。
关键词：钢管微型桩；有限元分析；施工工艺；施工效益
微型钢管桩，是将钢管桩与微型桩技术结合起来的一种新型抗滑桩，具有“小径高强”的特点，适应性强、安全度高、见效快、施工时间短、桩顶位移小，同时施工方便、施工时间短。在一些特定场合，尤其是在施工场地狭小，工程条件复杂的情况下，以其独特的优势，被广泛应用于滑坡治理，基坑、边坡支护等工程。双层钢管微型桩土方边坡支护技术是通过将钢管接长至设计长度，搭接部位用套筒搭接焊（内管内接、外管外接），将两个不同直径的钢管通过焊接措施固定在一起，用履带式锚杆机成孔后将两个不同直径钢管依次放入钻孔内，进行注浆养护，土钉及锚杆施工完毕后完成的钢管桩施工。在保证同样承载力的条件下，若采取双排钢管、单钢管（增大直径）单钢管（增加壁厚）方案会因设备、材料等多项因素造成施工难度及成本的大大增加。因而，就双层钢管微型桩土方边坡支护技术的可行性进行研究。
1.技术应用概况
某项目总建筑面积194500m2，其中地上建筑面积150601m2，地下建筑面积43899m2。其中对外服务业务楼、审查业务南楼、审查业务北楼高度均为58.2m，机房档案楼54.9m，复审业务楼36m。结构形式为钢筋混凝土框架－剪力墙结构，基础为梁板式筏板基础，抗震设防烈度为8°。支护方案为上部3.0m采用坡比1：0.4的土钉墙支护，3.0m以下采用桩锚支护，护坡桩桩径800，桩间距1.40m；坡道与外墙部位存在较大高差，支护方案为钢管桩+预应力锚杆的垂直复合土钉墙支护。
2.实验前准备
2.1技术准备
使用ANSYS软件进行有限元分析，测试双层钢管微型桩在土方边坡支护时的承载力，明确双层钢管微型桩技术可行性。在施工时配备工程、技术、质量、安全、机械和物料专业管理人员，明确负责人；编制双层钢管支护施工方案，做好技术交底，明确工序交接。
2.2设备准备
双层钢管微型桩支护时所需机械设备如表1所示。
3.施工实验流程
3.1工艺流程
施工流程具体如下：钢管接长→挖沟槽保证定位准确→锚杆机成孔→将不同直径钢管依次放入钻孔内→注浆→桩间喷锚→土钉、锚杆施工。
3.2操作要点
3.2.1钢管接长
钻孔前按设计方案要求将钢管接长，搭接部位要用套筒搭接焊（内管内接、外管外接），套筒高度≥钢管直径2倍（200mm），套筒壁厚≥钢管壁厚（等厚），在套筒周边焊接，焊缝应饱满，并应检查钢管的垂直度，焊工必须有焊工证，施焊前应试焊。如图1所示为钢管接长方法示意图。
图1钢管接长方法
3.2.2挖沟槽定位
为避免空钻施工，尽可能减少钻孔施工费用，同时为保护桩头施工后不会被上层机械设备破坏。尤其冬季施工时，为避免地基土受冻，钢管桩部位保留1m土。精确放线定位后，用小型挖掘机进行1m深沟槽施工。
3.2.3锚杆机成孔
按照图纸坐标进行钢管桩定位，桩位误差＜100mm，在确定位置安置履带式锚杆机，调整好螺杆的垂直度后，按照图纸规定标高成孔，优先采用普通螺旋锚杆钻机干作业成孔，同时小型挖掘机配合及时将钻机带出的杂土清理。当遇到砂层成孔后坍塌或遇到复杂地层成孔困难时，选用跟管钻机湿作业成孔施工。
3.2.4下管
钢管端部通过焊接钢筋后用钢丝绳拴牢固，采用小型吊车将直径大的钢管吊起，两人配合将钢管桩插入钻孔，垂直度等质量要求满足后，再将直径小的钢管放入大钢管内，为保证双层钢管内灌浆时能够浆液饱满，下管前将内侧钢管两端焊接4mm厚小钢片，保证双层钢管的空隙均匀，内管居中。在下管过程中特别要注意的是，内外管的接桩部位应该错开，不能在同一截面。
3.2.5注浆
将注浆管插入双钢管内部细管底部，孔内注入水灰比为0.5的纯水泥浆，注浆同时慢慢拔出注浆管，待浆液将双层钢管内外充满溢出孔口时停止注浆。钢管桩施工完成后应养护48h以上方可开挖边坡进行土钉墙支护。需注意，若存在砂层，采用湿作业成孔后，将下管与注浆两工序互换，成孔压注水泥浆后再放置钢管，最后进行补灌水泥浆。
3.2.6桩间喷锚
钢管桩强度达到要求后，对钢管桩外侧土方进行开挖，靠近钢管桩30cm处用人工开挖，防止机械扰动钢管，桩间土清理完毕后，在钢管桩外喷射80～100mm厚的C20复合土钉墙，面层中布置间距200mm×200mm直径6的盘条。
3.2.7土钉、锚杆施工
在钢管桩侧壁规定标高处，按设计要求进行土钉及锚杆施工，并进行张拉锁定。
4.结果分析
4.1工法特点
双层钢管微型桩土方支护施工技术有三大特点：①超前支护，保证基坑内高差部位安全；②施工便利，占地机械及施工要求较低，对于空间狭窄的支护区域（汽车坡道与地下室外墙之间距离狭窄）优势明显；③对土层及地质适用性广泛，桩位布置灵活（坡道圆弧、折角），与同体积的灌注桩相比，其承载力较高。
4.2效益分析
双层钢管微型桩土方支护施工技术，解决了基坑内存在高差、无放坡空间的支护问题，对土层及地质适用性广泛，桩位布置灵活（坡道圆弧、折角）。市场上壁厚4mm的Φ108、Φ80焊接钢管为市场上常见规格，价格较低。在保证同样承载力的条件下，若采取双排钢管、单钢管（增大直径）单钢管（增加壁厚）方案会因设备、材料等多项因素造成施工成本的大大增加。现通过国家知识产权局项目对4个方案进行经济效益分析。
项目基坑内汽车坡道与外墙连接部位因存在较大高差，设计采用双钢管支护形式。现场6m钢管共260根；8m钢管共123根；9m钢管共72根。先对材料及机械设备市场价格做如下说明。
（1）市场钢管每根（6m）价格如下：65焊接钢管190元/根；80焊接钢管240元/根；108焊接钢管307元/根；120焊接钢管480元/根；200焊接钢管780元/根。
（2）机械成孔费：小型履带式锚杆机150元/m；大型长螺旋钻机350元/m。
（3）机械进出场费：小型履带式锚杆机4000元；大型长螺旋钻机30000元。
4种方案施工费用如表2所示。
其中，108单钢管（8mm壁厚）由于钢管不易购买和定制，故放弃此方案。经比较，双层钢管施工支护形式比双排钢管节省了47.88万元，比同壁厚单钢管节省了77.16万元。
5.结束语
总之，土方边坡支护是一项系统性很强的工程，同时在整体工程中发挥着重要作用与影响。验证分析表明，双层钢管微型桩施工技术优化了施工工艺，提高了双钢管结构施工承载力，降低了工程造价，能够助力于工程工期的顺利实现，具有较好的社会效益和经济效益。因此，值得在类似工程的施工中推广应用。
参考文献：
[1]李白.微型钢管桩在岩石基坑支护工程中的应用研究[D].中国海洋大学，2012.
[2]高森亚.微型钢管桩在基坑支护中的应用研究[D].中南大学，2008.
[3]滕海军，刘伟.微型钢管桩在基坑支护工程中的应用[J].施工技术，2011（s1）：93-95.
[4]李征.微型钢管桩边坡加固技术及其应用的研究[D].湖南大学，2011.