PC工法組合鋼管樁圍護體系在公園建筑工程項目中的應用

岳馳宇

上海市建筑裝飾工程集團有限公司 上海 200072

1 工程概況

溫州市甌江口新區一期市政工程PPP項目北堤湖公園建筑工程，總建筑面積11 318.8 m2，其中地下建筑面積4 811.4 m2。本項目地上3層，地下1層，基礎工程樁為鉆孔灌注樁，本工程±0 m相當于85高程3.15 m，基坑周圍場地設計標高－1.50～0.02 m。底板厚度400 mm，底板面標高為－6.25～－5.25 m，承臺墊層底標高為－7.50～－6.10 m。根據勘察報告，地基土層劃分為5個層次，細分為11個工程地質亞層。其中埋深10 m以內的主要有①0層素填土、①1層吹填土、②層淤泥質粉質黏土、②＇層淤泥夾砂，土質呈軟塑狀，均勻性差，含少量腐殖物、貝殼，夾少量碎石等。由于本項目地質條件較差，基坑為整體開挖，開挖深4.60～7.10 m，且基坑東側緊鄰經九路，綜合分析考慮，基坑圍護結構形式采用PC工法組合鋼管樁結合1道鋼筋混凝土支撐支護。被動區用多排單軸水泥攪拌樁加固。因本區域已通過真空預壓進行軟基處理，且土壤滲透性極差，故不考慮降水。基坑圍護平面如圖1所示。

圖1 基坑圍護平面示意

2 技術特點

1）圍護結構可回收重復利用，是一種新型綠色環保圍護結構。

2）良好的密封效果。拉森鋼板樁和鋼管樁企口相互咬合，起到很好的止水效果。

3）節能環保。由于圍護體系采用的鋼管和拉森鋼板樁直接插入土體中，故可以節約大量水資源，也不會產生泥漿，施工場地干凈整潔。鋼管樁為開口鋼管，不會產生擠土效應，拔出后土體仍在原處，無需注漿。

4）穩定性好。鋼管樁和拉森鋼板樁連接形成一個整體，穩定性好，且鋼管樁慣性矩較大，抗彎性能強。

5）施工速度快。施工速度快，且無需進行混凝土養護即可進行下道工序施工，節省工期。

6）依靠標高限制器，可很好地規避由于拉森鋼板跟樁引起的樁頭標高不一的現象，從而降低多次插拔產生的施工成本，確保施工進度。

3 工藝原理及適用范圍

3.1 工藝原理

在鋼管樁與鋼板樁的對稱位置設置企口，鋼管樁和鋼板樁的企口相互咬合連接形成一個整體，如圖2所示。施打過程中由標高限制器對拉森鋼板樁進行標高控制，標高限制器連接如圖3所示。施打過程中，因為鋼管樁和拉森鋼板樁的摩擦力，可能將旁邊完成的拉森鋼板樁一起帶向基坑深處，直到鋼板樁下沉到鎖鏈的長度后，豎吊鋼板起重鉗鎖死企口，拉森鋼板樁不能繼續下沉，當鋼管樁沉樁到設計標高時，取下掛鉤即完成施工[1-5]。

圖2 鋼管樁和拉森鋼板樁的連接

圖3 索具連接

3.2 適用范圍

PC工法組合鋼管樁圍護形式適用范圍廣，對地質條件無要求，特別是在軟土地區能發揮其優勢；在市政、水利、公路等工程項目中皆可應用。

4 施工工藝流程及操作要點

4.1 工藝流程

施工準備→清障、定位放線、開挖溝槽→索具制作→樁體施打→PC工法組合鋼管樁進場與驗收→壓頂梁、支撐梁施工→挖填土及地下結構施工→壓頂梁及支撐梁拆除→PC工法組合鋼管樁振拔回收→樁空隙回填

4.2 施工操作要點

4.2.1 施工準備

1）根據施工進度計劃，編制材料及設備需求計劃。預先確定廠商及材料，保證施工過程中鋼管樁及拉森鋼板樁供應量能滿足施工需求，確保連續施工。

2）根據鋼管樁和拉森鋼板樁高差，提前制作好索具。索具的豎吊鋼板起重鉗和掛鉤型號根據摩擦力合理選擇。

3）因本區域東側緊鄰新修道路（經九路），路基施工過程中，可能會有大塊宕渣落入本區域內，若發現地下障礙物，及時進行清除。

4）參加圖紙會審及技術交底會議，編制施工方案。

4.2.2 定位放線、開挖溝槽

1）根據測量基點測放控制點。

2）放樣出樁位中心線，沿樁位中心線開挖溝槽，開挖至樁頂標高。

3）放樣樁位，并在樁位處做好標識。

4）將驗收合格的樁位軸線及樁位點移交給施工機組，當樁位點被破壞時重新施放。

4.2.3 PC工法組合鋼管樁沉樁

1）第1根鋼管樁完成沉樁施工。起重機吊起鋼管樁至樁位，再用2臺呈90°角的全站儀，控制管樁的垂直度準備施打；使用振動沉樁法沉樁，垂直度偏差不大于1／250；勻速加壓振動，最終沉樁到達設計標高，下沉速率控制在1 m/min左右。

2）第1根拉森鋼板樁完成沉樁施工。第1根鋼管樁施工完成后進行第1根拉森鋼板樁施工，企口應涂潤滑劑（如黃油）；起重機吊起拉森鋼板樁至樁位，再用2臺呈90°的全站儀，控制管樁的垂直度；把拉森鋼板樁和鋼管樁企口相連接，再振送拉森鋼板樁；開始沉樁，直至到位。

3）第1根拉森鋼板樁及第2根鋼管樁沉樁作業。由于埋入越深，第2根鋼管樁的摩擦力越來越大，旁邊已完成的拉森鋼板樁出現跟樁問題。故當發生跟樁現象時，先暫停鋼管樁沉樁，然后把標高限制器的起重鉗咬合在拉森鋼板樁上，標高限制器的掛鉤掛在之前第1根打入的鋼管樁上，再開始第2根鋼管樁施工。索具安裝初始狀態如圖4所示。

圖4 索具安裝初始狀態

4）其他PC工法組合鋼管樁作業。等第2根鋼管樁沉樁到位時，卸下標高限制器。按照以上方法，施工其他樁，直至所有圍護樁施工完畢。

4.2.4 壓頂梁及支撐梁施工

混凝土的強度等級為C30，保護層厚度為25 mm。未注明鋼筋錨固長度和搭接長度均為35d（d為鋼筋直徑）。壓頂梁和支撐的主筋宜采用焊接或套接，錯縫間距不小于35d。HRB335級鋼與HRB400級鋼之間焊接的焊條采用E55XX型。

4.2.5 挖填土及地下室結構施工

待支撐梁強度達到設計要求后進行土方開挖。土方開挖結合地下室底板后澆帶的留設，劃分開挖區域，考慮分段施工，使工序前后搭接。

挖土流程：測量定位→分段、分層挖土挖至坑底以上5 cm→墊層澆搗→測設標高、檢查坑寬進行人工修土→坑中坑胎模砌筑抹灰→坑中坑墊層澆搗→人工修土→坑中坑挖土。

4.2.6 樁體回收

1）機械采用履帶式起重機（帶振動鉗）。

2）鋼板樁和鋼管樁輪流起拔。

3）不容易拔出的鋼管樁，應首先將鋼管樁振下150 mm，再將振動錘交叉振拔、振打多次，直至拔出。

4）不容易拔出的鋼板樁，先振5 min，再停5 min，交替進行。

5）在拔出鋼管拉森鋼板樁的過程中，需減輕土粒隨樁帶出的現象，否則會對已施工地下結構產生不利影響。若有必要可采用跳拔的方法。

5 結語

從本工程的地質條件、工期要求、環保要求、工程造價等多方面考慮，本工程的基坑圍護形式決定采用PC工法組合鋼管樁圍護體系。圍護樁是鋼管、拉森鋼板，為可回收材料，無需使用大量施工用水，故不會產生泥漿，比較環保。另外，鋼管樁、拉森鋼板樁的連接，止水效果好，無需止水帷幕，可降低工程造價，綜合經濟效益預計提高20%。此圍護結構體系施工速度快，樁體無需進行養護，可縮短工期約30%。

[1] 李有德.某支護工程中拉森鋼板樁施工技術研究[J].山西建筑,2012,38(12):72-74.

[2] 王理.上海軟土地區基坑工程鋼板樁圍護應用研究[J].施工技術,2016,45(5):96-100.

[3] 徐建軍.鋼管拉森鋼板樁組合圍護體系施工技術[J].施工技術,2018,47(7):60-63,148.

[4] 張強.高頻錘打拔組合鋼板樁施工技術在某碼頭工程中的應用[J].福建建筑,2015(9):106-108.

[5] 安麗榮.鉆孔灌注樁與水泥土攪拌樁支護體系在軟土基坑中的應用[D].石家莊:石家莊經濟學院,2014.