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PC组合桩工法应用案例

杭州某基坑PC工法组合钢管桩关键施工技术

摘要

摘要: 基于杭州某深基坑工程，对围护结构设计的选型做了比较，总结了PC工法组合钢管桩加工制作、吊运插打、合龙、拔除、回填等关键施工技术工艺，同时指出了其适用范围，可为类似工程提供参考。

关键词: PC工法组合钢管桩，锁扣，拉森钢板桩

引言

近几年PC工法组合钢管桩已在浙江省取得了成功，如杭州大华饭店行政套房、浙江大学紫金港校区西区文科类组团建设工程等。PC工法组合钢管桩采用钢管桩与拉森钢板桩相结合，具有抗弯能力强、施工灵活、经济性好、环保等优点。同时拉森钢板桩可兼作为止水帷幕，节约围护结构所占用空间的同时，大大加快了施工速度。本文对PC工法组合钢管桩施工技术做了总结，以期对该类工程提供参考。

工程概况

该项目位于杭州市区，北邻地铁盾构区间，西临河道(河深3 m)，东南侧为城市交通干道，管线众多，周边建筑林立。项目用地面积约20503 m2，建(构)筑物主要包括2幢57层办公楼和4层裙房，设3层地下室。基坑上部采用适当放坡，下部北侧临近地铁处采用地下连续墙围护结构结合三道混凝土支撑的围护结构，其余区域采用PC工法组合钢管桩结合二道混凝土支撑的围护结构。PC工法组合钢管桩主要采用直径630mm，壁厚为14mm的螺旋焊管，钢管采用Q345钢，拉森Ⅳ钢板桩，小止口施工。

基坑底部标高约为－16．9m，持力层为②3砂质粉土;拉森钢板桩底高约为－23 m，持力层为第③1层淤泥质粘土;钢管桩底标高约为－34m，持力层为第④层粉质粘土。

本场地的地下水上部为孔隙潜水，测得静止地下水埋深为0．60 m～2．90m。⑥2圆砾、⑥3卵石层含一定量承压水，承压水位埋深约为9．0 m，处于较封闭状态和循环较弱的还原环境。

基坑围护设计选型说明

1)放坡开挖是最为经济的围护形式，具有施工速度快、土方开挖方便等优点。本基坑四周不具备完全放坡开挖的条件，仅基坑西南角和北侧上部放坡。

2)土钉墙、拉锚式排桩墙具有受力合理、变形易控制、经济性好、挖土空间较大等优点。本基坑周边环境复杂，开挖深度大，距离用地红线较近，若采用上述围护结构，基坑位移较大，影响周边环境的安全。

3)排桩墙可采用地下连续墙、钻孔灌注桩排桩墙、SMW工法桩和PC工法组合钢管桩。地下连续墙整体刚度大，但造价远高于后三种方法，仅局部采用。

后三种排桩墙比较说明详见表2。

综上所述，采用PC工法组合钢管桩的挡土结构。

PC工法组合钢管桩关键施工技术

3．1 施工工艺流程

PC工法组合钢管桩施工工艺流程详见图1。

3．2 钢管桩的制作

1)在平整的场地上制作锁扣钢管桩加工胎架，先将钢管对接成设计长度，然后将锁扣与钢管定位焊接，最后焊接加劲肋和限位肋。

2)每根锁扣钢管桩上的锁扣要对称位于钢管的同一直径线上，锁扣方向根据组合形式有同向和反向之分。钢管接头应位于开挖面以下1m，且相邻两根钢管接头应错开1m以上。所有焊缝连续满焊，焊缝高8mm。管与管焊接饱满后应冷却30min以上再起吊。锁扣钢管桩的对接焊缝按照Ⅱ级焊缝质量标准检查验收;其余的焊缝按照Ⅲ级焊缝质量标准作外观检查，要求饱满、无裂纹、不漏水;锁扣钢管桩顺直、不折、不弯。

3．3 吊运插打

在沿基坑一定距离设置控制测量点，用全站仪测放出支护结构的内轮廓线，根据设计的组合方式定位管桩和板桩的位置。在锁扣钢管桩和钢板桩交替插打过程中，用两台经纬仪前方交汇法控制桩体的垂直度。

吊桩

吊机的主钩吊住锁扣钢管桩(或钢板桩)上口、副钩吊住下口同时提升使桩悬空，然后主钩继续提升直至桩体垂直，最后松脱副钩。

插打

1)吊机吊运锁扣钢管桩(或钢板桩)至沉桩位置，使其锁扣与已沉入钢板桩(或锁扣钢管桩)的锁扣阴阳咬合，并缓慢下放，直至进入土层不沉、自稳为止。

2)取下桩头千斤绳，用吊机主钩吊振动锤到桩头，用锤夹夹紧桩壁;启动振动锤沉桩，必须控制好下沉速度，一般为1 m/min，直至设计深度停止。下沉过程中要同步松放吊机的起重绳，控制锤身与桩身保持垂直状态。

3)锁扣钢管桩不能打入到设计深度，可采用桩内射水或吸泥方法辅助下沉。

4)当采用挖掘机(带机械手)的打桩机施工时，吊桩和插打可一次性完成。PC工法组合钢管桩插打图详见图2。

纠偏

1)第一根锁扣钢管桩沉入后的垂直度影响到整个围护结构其他桩的垂直度，其打入时要缓慢些，打入到设计深度一半时暂停沉桩，检查桩身的垂直度是否在0．5%L以内，如满足要求则继续开启振动锤沉桩;否则拔出重打。

2)其他的桩在锁扣的共同作用下，一般不会产生较大偏差，只需每插打5根～10根作一次检查，保证桩身的垂直度在0．5%L以内即可。

3．4 围护结构(墙)合龙

1)锁扣钢管桩和钢板桩一般由基坑一侧分两头插打到另一侧合龙。

2)围护结构合龙前，在插打至最后4根～5根桩时，测量缺口的宽度，准确计算出合龙桩的外径，加工大小合适的锁扣钢管桩运至施工现场插打。

3)为保证围护结构合龙时两侧锁扣互相平行，避免使用异型桩进行合龙，减小合龙难度，当围护结构两端相距10根～15根桩的距离时，每打入一根桩，均须用经纬仪控制其垂直度。若桩身存在偏斜，应逐根纠正，分散偏差，调整合龙。

3．5 压顶梁施工并安装内支撑体系

围护结构(墙)合龙后，开槽并支模浇筑压顶梁，注意锁扣和钢板桩锚入压顶梁50mm，以确保压顶梁底部的防水效果。

3．6 拔除支护桩后桩孔回填

土方回填后，顶部预留50 cm，开始拔桩。先凿除压顶梁，后跳拔回收钢板桩和钢管桩(先拔相邻钢板桩，后回收钢管桩)。先用打桩机夹住桩头部振动1 min～2 min，使桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，先晃动1 min～2 min后再往下锤0．5 m～1m再往上拔，如此反复可将桩拔出来。拔桩过程中加强监测并及时采用粗砂或灌浆填实围护桩内的空隙，减小因拔桩造成的土体沉降和变形。

结语

该工程结束后，所有钢板桩和钢管柱均能拔除，且开挖后无漏水，取得了良好的经济效益和社会效益。表明了PC工法组合钢管桩适用于软土(如淤泥、粉砂土)地层，施工速度快，施工周期短，止水效果好，构件可回收，是切实可行施工工艺，值得推广。