PC工法组合钢管桩在基坑工程中的应用与分析

PC 工法组合钢管桩在基坑工程中的应用与分析摘要：长期以来，深基坑支护工程形式多为钢筋混凝土支护及钢结构支护，尤 其钢筋混凝土支护的应用十分广泛。然而，随着工程技术的发展，钢筋混凝土支 护体系结构在造价、工期、环保等方面显现出了不足，如今，PC工法桩施工技术 趋于成熟，适用于沿海软土深基坑的支护工程中。该工艺主要采用如型钢、钢板、 钢管桩等多种材料，可将这些材料任意组合拼接，形成不同形式的围护桩，并可 以根据实际的工程形式选择不同的组合形式。基于此，本文主要对 PC 工法组合 钢管桩在基坑工程中的应用进行分析探讨。关键词：PC工法；组合钢管桩；基坑工程；应用；分析.、八、-前言PC工法组合钢管桩是一种新型围护桩工艺，其前身为传统拉森钢板桩，单 纯的钢板桩不论是U形、Z形还是直腹型，因其截面刚度小，在深基坑应用时势 必需要多层撑锚结构，从而加大了施工难度，导致其快速高效的优势难以发挥。 PCX法组合钢管粧是将拉森桩与钢管、型钢等材料结合使用，形成各种截面的 组合粧用于挡土和止水。在施工过程中，可根据基坑工程实际情况选择适合工程 施工的工法桩组合形式。1、工程概况 浙江省温州中央绿轴封闭区，惠民路以东，月落垟路以南基坑工程，为地下一层的停车库，混凝土框架结构，总建筑面积约5370m2。地下室呈较为规则的 长方形，长边长约80m，短边长约31m，地下室面积约939m2,开挖深度为 4.34.7m。本工程西侧是惠民路主路，地下埋有雨水管和污水管等市政管线，其 余三侧均为空地。工程地质条件由上至下依次为0层杂填土、层黏土、1 层淤泥、 2 层淤泥。2、PC 工法桩的应用2.1 施工技术安排如下图。图12.2PC 工法组合钢管桩施工方法工程围护排桩采用 PC 工法组合钢管桩，是一种新型的组合式型钢基坑支挡结 构。该工法采用钢管桩与拉森钢板桩组合连接，形成一个整体的钢质连续墙体组 合结构，是一种绿色施工的可回收式钢质连续墙。根据引进的 PC 工法组合钢管 桩施工技术指导，结合工程实际情况，施工工艺设备选用情况如下： 1）首节钢 管桩和拉森钢板桩沉桩设备采用日立 470H 履带式全液压全回转长臂振动锤（液 压长臂振锤）。该设备作业半径大、装载灵活，可以自由调整钢管桩的方向和垂 直度，施工效率高。2）施工第 2 节钢管桩时，采用履带式起重机配合 28RF 型电动振动锤沉桩。该振动锤最大激振力达786kN，拔桩力达400kN，完全可以满足本工程施工需要。3）相应位置的 PC 工法组合钢管桩采用 ICE 公司 28RF 型免共振锤施工。该机 型属高频振动锤，施工噪声低，对周围土体的影响小，可实现无公害施工。根据试打情况，钢管桩因其刚度大，情况稍好，单独入土时采用大功率锤尚 能顺利施工。但拉森钢板桩刚度小，入土困难，即使用大功率振动锤将其勉强挤 入，拉森钢板也易产生扭曲，且因土层硬度不均，这种扭曲在水平与垂直方向同 时存在，造成钢管桩沿拉森钢板桩锁扣入土时，由于锁扣的扭曲产生锁死现象， 导致钢管桩极难下沉，甚至锁扣间因为摩擦产生热量过大而出现熔解现象，最后 钢管桩与拉森钢板桩间锁扣撕裂，钢管桩才继续入土。为避免这种现象的出现， 应采取合适刚度的钢管桩。弓I孔后（或在不需要引孔区域），PC工法桩施工布置与要求如下：1 ）测量放线。根据项目的测量控制网，先定出排桩中心线，再确定首根钢管 桩的中心位置，按施工顺序沿中心线方向推进施工。轴线测量放线经复核后报监 理工程师复核确认。2）桩位对中和垂直度校准。桩位对中的关键是确保排桩施工位置在定位中心 线上。施工前，在排桩中心线上，距离施工桩位 25m 左右架设一台经纬仪，以中 心线为角度观察方向，观测钢管桩的垂直度和导槽的中心位置，确保垂直度的同 时避免排桩中心位置超出轴线位置。另外，在第一台经纬仪和桩位形成 90角左 右的位置架设另外一台经纬仪，校核垂直度偏差。先将第 1 节桩起吊，将其插入 地下已布置好的桩位当中，先插入土中3050cm，在插入稳定后使用2台经纬 仪同时进行垂直校正，直到桩的垂直度符合规范要求（在桩打入土中 3m 后不得 进行垂直校正，若出现偏差，则应拔出重新插入）。3）首根桩施工的定位和垂直度控制。因钢管桩与拉森钢板桩连接的导槽在横 向上的尺寸调整有限，且导槽与排桩中心线一致，故首根桩的定位和垂直度控制 尤为关键。4）第 1 节钢管桩沉桩。第 1 节钢管桩（下段）对中和垂直度校正后，采用履 带式全液压全回转长臂振动锤（液压长臂振锤）振动法打入，先以桩自重和液压 振动锤自重下压，待沉桩稳定后，开启振动锤，同时工作臂持续下压，振动打入 直至钢管上端离沟槽底面 1m 左右。在下压和振动打入过程中，用 2 台经纬仪观 测垂直度情况。5）钢管桩的连接。钢管桩对接处采用长 2m 内衬管作为连接的介质材料，起 到加强连接处侧向刚度与方便钢管对焊的作用。在内衬管两端各有 12 个孔，上 下 2 根钢管在连接端部与内衬管的孔洞对应地方也有 12 个孔，用高强螺栓与内 衬管进行连接，起到焊接前对各个构件（内衬管、上下钢管）临时固定的作用。 对焊时确保焊接质量，焊缝应饱满。为了确保钢管桩上下节能被顺利拔出，在上 下钢管连接处加焊4块20cmx20cm弧形钢板。钢板4边都应焊接，并保证焊缝 饱满。6）第 2 节钢管桩沉桩。由于不能一次性加工完成，故先将管桩进行焊接，待 冷却后打入地下。7）拉森钢板桩沉桩。钢管桩沉桩至设计标高后，长臂振锤吊起拉森钢板桩， 对准钢管侧壁的连接锁口，振动下沉，在排桩轴线方向同时校正垂直度和拉森钢 板桩的中心线，满足设计要求后振动下沉至设计标高。8）排桩的合拢。 PC 工法组合式钢管桩排桩沿轴线方向施工，至末尾合拢时 不可避免地存在合拢段的尺寸偏差和垂直度偏差问题，按规制的钢管桩或拉森钢 板桩无法顺利合拢。此时，可采取钢板锁扣平面连接。结语PC工法组合钢管桩桩体强度高抗弯抗剪性能好，能更好地控制基坑变形和 坍塌的风险，确保基坑的整体稳定性。其使用的是可循环周转的定型材料，节约 围护结构投入，缩短基坑围护施工时间，降低基坑围护机械的租赁费用，节省建 设资金占用从而节约施工成本。参考文献：1 陈圣贤，徐铨彪.PC工法桩在德清某项目基坑工程中的应用J.山西建筑，2016,42 (33):8041.2 袁钎，郑明新，吴刚.某深基坑工程坑中坑支护工问题综合分析1 施工技术，2016，45(17)：25 28.