PC工法组合钢管桩在基坑工程中的应用与分析

 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4.3~4.7m。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①0层杂填土、①层黏土、②1层淤泥、②2层淤泥。

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。

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30～50cm，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20cm×20cm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．