PC工法组合钢管桩在基坑工程中的应用与分析

杨绍红

（杭州通达集团有限公司，浙江 杭州 310019）

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。PC工法组合钢管桩是将拉森桩与钢管、型钢等材料结合使用，形成各种截面的组合桩用于挡土和止水。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。在目前，主要有以下几种形式：钢管桩＋拉森钢板桩、钢管桩＋型钢桩、型钢桩＋拉森钢板桩。作为一种可重复利用的绿色环保建材，PC工法组合钢管桩（钢管与拉森桩组合）以其高强、轻型、材质稳定、质量可靠、耐久性好、耐候性好、止水及使用全过程无污染施工、检查便利、验收环节简便、可重复使用、经济性好等优点，受到基坑行业的重视和青睐。

1 PC工法组合钢管桩工艺原理及适用范围

1）工艺原理 PC工法组合钢管桩通过钢管桩与拉森钢板桩之间的连接形成一个整体的钢质连续墙体，体系包括多根圆形钢管桩与钢板桩，并在其两侧对称设置止水锁扣，止水锁扣采用钢材轧制成型的钩状结构，便于钢管植入，且在回收时结构基本保持植入前的结构形状，可直接再利用。钢管桩与钢板桩之间通过上述止水锁扣相互配合咬合连接。钢管桩具有较强的抗弯性和抗断性，桩长、桩径间距可根据基坑设计要求布置，钢管桩与钢管桩之间，鉴于不同土质及开挖深度，可任意插入1～3支拉森钢板桩（见图1）。

图1 PC工法组合钢管桩

2）适用范围 PC工法组合钢管桩为通过设置连接小企口将钢管桩与拉森钢板桩企口连接的组合式围护桩，适用于各种复杂地质，尤其适合土质差需要支撑围护的深基坑工程围护结构；同时也适用于围堰、城市地下管道综合管廊、管沟、连廊竖井、地铁基坑等工程。

2 PC工法组合钢管桩的特点

1）施工方便且可回收重复利用 钢管桩与拉森钢板桩组合围护连续墙体系可兼做止水帷幕，通过机械手交替压入土体中，钢管与钢板通过钩状结构连接，便于钢管桩植入，且回收时结构基本保持植入前的结构形状，可直接再利用，是一种新型绿色环保围护连续墙。

2）止水效果好 钢管桩与拉森钢板桩通过止水锁扣相互咬合连接，结合管井降水，解决了粉土层基坑边壁渗水、管涌等问题，具有很好的止水效果。

3）节能环保 此围护体系施工过程不产生泥浆及余土，零污染，施工场地整洁，施工机械相对简单，施工操作灵活无死角，打拔方便，施工速度快。

4）安全性 通过钢管桩与拉森钢板桩的连接形成一个整体的钢质连续墙，整体稳定性好。钢管桩具有较强的抗弯性和抗断性，钢管桩为生产线定型产品，产品质量可控，可有效降低因人为操作或地质原因对施工质量的影响。钢管桩为开口钢管，在施工过程中不会对土体造成挤压影响，同时起拔后土体仍遗漏在原位，无需如H型钢起拔后需进行注浆处理。

5）经济性 钢管桩与钢管桩之间，鉴于不同的土质及开挖深度，可任意插入1～3支拉森钢板桩，从而降低施工成本。施工速度快，对比常规 S MW工法桩、钻孔灌注桩施工，可缩短围护桩施工周期1～2个月，零养护期，降低桩基施工期的租赁使用成本。

3 PC工法组合钢管桩施工工艺与操作要点

1）施工工序 PC工法组合钢管桩可按图2顺序进行，保证围护桩连续性和接头施工质量，钢管桩的搭接依靠拉森钢板桩小企口施工保证，以达到止水作用。

图2 PC工法组合钢管桩施工工序

2）PC工法组合钢管桩施工主要采用振动法。施工前根据待建工程情况、地质条件、周边环境条件、桩径等，选择合适的沉桩机械。钢管桩施工前，根据桩位布置图进行测量放样并复核验收。根据确定的施工顺序安排钢管桩、拉森钢板桩等物资的放置位置。根据PC工法组合钢管桩的轴线开挖导向沟，并在沟槽边设置定位型钢，并应在定位型钢上标出钢管桩和拉森钢板桩的插入位置。3支点桩基底盘应保持水平，平面允许偏差为±20 mm，立柱导向架垂直度偏差不应大于1／250。

3）PC工法组合钢管桩沉桩时，钢管桩和拉森钢板桩应交替沉桩，以保证钢管桩与拉森钢板桩企口搭接质量。PC工法组合钢管桩应均匀控制沉桩速度，一般控制下沉速度1 m／m i n。PC工法组合钢管桩在下沉过程中应采用措施保证桩的垂直度，确保水平偏差≤10 mm，标高偏差不大于100 mm。沉桩时，出现桩身倾斜、位移、桩身破损或沉桩困难等异常情况时，应停止沉桩，待查明原因并进行必要处理后方可继续施工。吊桩时严禁桩身碰撞桩机，避免桩身损伤。

4）在工程施工至 ±0.000 m且PC工法组合钢管桩与地下室外墙之间空隙回填密实后，方可对PC工法组合钢管桩进行回收。PC工法组合钢管桩起拔宜采用专用液压起拔机，起拔前制定相应的起拔专项组织方案，按顺序分别起拔钢管桩和拉森钢板桩，起拔后的钢管桩和拉森钢板桩宜放置于指定位置，并尽快运离施工现场。起拔过程中，应避免撞击建筑主体结构。

5）PC工法组合钢管桩的质量检查与验收应分为施工期间过程控制、成墙质量验收和基坑开挖期检查3个阶段。施工期间过程控制内容包括：验证施工机械性能，材料质量，检查钢管桩和拉森钢板桩的定位、长度、标高、垂直度，钢管桩和拉森钢板桩下沉速度，钢管桩和拉森钢板桩的规格，拼接焊缝质量等；PC工法组合钢管桩的成墙质量验收包括钢管桩和拉森钢板桩的企口搭接状况、位置偏差等；基坑开挖期间检查包括钢管桩和拉森钢板桩的企口搭接状况、垂直度及渗透水等情况。

6）PC工法组合钢管桩的质量保证措施 ①钢管焊接宜采用坡口焊接，质量要求不低于二级。单根钢管中焊接接头不宜超过2个，焊接接头位置应避开钢管弯矩最大处。所有焊缝应连续饱满，焊缝高8 mm，具体参数可根据设计及现场情况作适当调整。②施工过程中，填写施工记录，施工记录表中详细记录桩位编号、桩长、时间及深度，施工过程中质检员、技术负责人、监理工程师等各级管理人员监督施工，施工记录报项目监理审批。③施工前应检查材料质量、桩位、机械工作性能及各种测量设备完好程度。钢管及拉森桩必须具有供应商提供的出厂合格证和质保书方能使用。施工中质量检验包括机械性能、材料质量及桩位、桩长、桩顶高程、桩身垂直度、施工间等。

4 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。作为临时结构，可充分利用有限土地资源；可重复使用，施工中不产生泥浆等建筑垃圾，无任何地下障碍物产生，施工噪声低，减少环境污染，并符合国家节能减排的要求。PC工法组合钢管桩作为一种新型的围护桩工艺，经济效益和社会效益明显，具有较大的推广价值。