浅谈PC工法桩在萧山创业谷深基坑工程中的应用

浅谈 PC工法桩在萧山创业谷深基坑工程中的应用

李 冰

浙江正业项目管理有限公司 浙江省杭州市 310000

摘要: 基于萧山区创业谷工程的地质条件及周边环境情况，分析了该基坑工程的特点，结合PC工法组合桩的受力计算确定了基坑围护方案，并阐述了 P C 工法桩构造设计、常用施工方法及施工要求，指出 P C 工法桩具有施工速度快、安全、经济、绿色环保、整体稳定性强等优点，具有一定的市场前景。

关键词: 基坑；P C 工法桩；围护构造；施工方法；稳定性

引言

PC工法桩工艺是近几年来兴起的一种新型围护桩工艺，该工艺主要采用钢管、型钢、拉森钢板材料形式，可任意组合成一种满足工程实际需要的围护桩。作为一种可重复利用的绿色环保建材，PC工法桩以其高强、轻型、质量可靠、止水性好以及使用全过程无污染、施工便利、检查验收环节简便等诸多优点，受到基坑行业的重视和青睐。创业谷工程基坑围护采用钢管+ 拉森钢板桩的组合形式-P C 工法桩围护结构，解决了该项目中存在的诸多难点。该工程也是萧山区首个两层地下室采用 P C 工法组合桩的重点工程，为创业谷建成优质工程、科技工程、绿色工程扎实基础，同时也为萧山区类似工程提供参考。

1 工程概况

萧山创业谷项目位于杭州市萧山区钱江农场，东面为钱江新村，南面为学知路，西面为耕文路，北面为钱农东路。本工程为钢框架结构，总建筑面积 79134 平方米，地下 2 层，地上 18 层。基坑开挖深度为9.65m~11.05m。工程地质条件：①素填土：场地东侧废弃道路地段表部 0.1～0.2 米为水泥地坪，下部为碎石塘渣，底部以粉土为主，其他主要为耕植土，含有植物根系，层厚 0.30～3.00 米；②砂质粉土，层厚 2.00～3.60 米；③粘质粉土，层厚 1.20～4.60 米；④砂质粉土，层厚 1.60～3.90 米；⑤粘质粉土，层厚 0.80～3.40 米，层顶埋深 7.50～10.60 米；⑥砂质粉土，层厚 1.10～5.20 米，层顶埋深 8.10～13.20 米；⑦粉砂，饱和、中密，层厚 1.00～4.70 米，层顶埋深 11.30～14.60 米；⑧淤泥质粘土，层厚 15.20～18.00 米，层顶埋深 14.50～17.00 米。

2 该基坑工程特点与重难点

(1)本工程基坑开挖面积较大，东西向约 185m，南北向约 85m。开挖面积约为 14370 平方米，整个项目挖土工程量达到 14.23万M3，基坑开挖大面积深度为9.65m，坑中坑为11.05m。场地开挖深度影响范围内地层条件变化大，粉砂土在动水压力下易产生流砂现象，故开挖前应采取有效的降水措施，将水位降到基坑底面以下，以防地基土的扰动、塌方、基底隆起失稳、渗水等现象的发生。

(2)本工程采用 PC 工法组合钢管桩结合一道砼支撑的围护结构形式，钢管桩及拉森 IV 钢板桩的施工质量关系到基坑的止水效果及整个基坑的安全.是本工程基坑围护施工的重点。

(3)工程基坑东侧为已建安置房小区（用地红线距最近小区建筑6.9m)北侧为钱农东路(用地红线外 1.5 m)，日常车流量较大，并且经常有大货车、混凝土车出入。西侧有直径1m给水主管（距离基坑边线最近为6.5m），周围地下管线较多，综合环境复杂。故确保基坑开挖的稳定以最大程度降低对周围环境的影响，及时做好基坑监测及信息反馈工作是本工程基坑开挖阶段的重中之重。

3 基坑围护设计方案

3.1综合考虑工程地质条件，基坑开挖深度和周围环境状况，确定采用 PC 工法组合钢管桩结合一道混凝土支撑的围护结构。其中，钢筋砼支撑由南北四个角撑及东西两道对撑组成，钢管桩顶设置压顶梁,与支撑梁形成稳定体系，外侧一排高压旋喷桩作止水帷幕，坑中坑采用大放坡结合高压旋喷桩支护的围护方案，同时基坑内外侧采用简易深井降水和明沟排水措施。基坑安全等级为一级，基坑支护结构的重要性系数为 1.1,设计使用年限为 2.0 年。

3.2基坑围护设计详细概况：

北侧、东侧、南侧为Φ630×14 PC工法组合钢管桩+Φ800@500 高压旋喷桩，西侧采用Φ915×14 PC工法组合钢管桩+Φ800@500 高压旋喷桩；坑中坑采用大放坡结合三排高压旋喷桩作支护的围护方案；支撑立柱桩采用新增800钻孔灌注桩及利用原有钻孔灌注桩作立柱的方式；场地深井共布设 79 个，坑外共 28 个（包括 11 个应急备用深井），坑内共 51 个。

3.3 本工程PC工法桩施工和构造要求

(1)钢管采用Q345钢，直径采用630mm和915mm，桩长20m，壁厚为14mm。拉森IV钢板桩与钢管桩锁口施工，钢板桩长15m，其主要作为桩间止水考虑，其连接方式见后图。

(2)必须控制好下沉速度，钢管桩下沉速度一般为1m/min，在软、松土层和淤质土等阻力较小地段可适当加快施工速度，但应确保其垂直度。

(3)要确保平整度和垂直度，不允许有扭曲现象，钢管若有接头，应保证接头的抗弯，抗剪及抗拉强度，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。

(4)PC工法桩施工前应进行成桩试验，施工时可采用注水或减慢施工速度等方法减少钢管桩施工对周边环境的影响。

（5）沿用拉森钢板桩的止口原理，在钢管上焊接企口，并应保证企口的焊接质量，使钢管桩与拉森钢板桩之间相互锁口呈弧形状搭接，能有效起到止水、止淤、止砂等作用。

4 基坑稳定性验算

依据 JGJ 120—2012建筑基坑围护技术规程，围护结构计算，采用同济启明星软件、北京理正《深基坑围护结构设计》软件;计算荷载考虑周边堆载为20~30kPa，出土口堆载为35kPa .各土层计算参数取自岩土工程勘察报告，各土层的土压力分布采用朗肯土压力理论确定，P C 工法桩中主要利用钢管材料力学参数，设计计算采用参数详见表 1。经计算以及验算，各项稳定性计算结果均满足规范要求.

表1 PC钢管桩主要设计参数

5 PC工法桩在本工程的主要施工方法及相关辅助方法

本工程施工机械设备为50吨履带式起重机、日立450液压打桩机、DZ120振动锤、PC200挖掘机、螺旋引孔机。正式施工前须进行定位测量，根据建设单位提供的规划控制点及水准点，严格按照设计施工图纸进行投测、控制网布设及高程引测，并以此进行测量放样，而后开挖工作沟槽，最后进行打桩施工。PC工法桩按下图顺序进行施工，保证了围护桩的连续性和接头的施工质量，钢管桩与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。钢管桩与钢管桩之间的拉森板桩根数取决于工程地质、开挖深度及周围环境情况，一般插入一~三根均可。本工程大部分为“2+1”搭接方式，即下图所示每3根钢管桩之间分别由2根拉森板及1根拉森桩搭接而成，但在工程环境复杂、围护结构受力较大的特殊地段，应设置成“1+1”形式，本工程在基坑南侧设计建议的出土地段就采用了这种搭接方式，以满足基坑稳定需要。

PC工法桩施工时，应严格遵循定位复核原则确保准确位置，待履带吊机吊运钢管到指定位置后用经纬仪校准其垂直度，垂直度偏差≯L/100L(L =桩长），符合要求后启动液压打桩机匀速加压震送钢管桩直至达到预定标高；然后由机械手夹起拉森桩移动到预定位置经人工扶正对准企口后匀速加压震送至预定标高。应当注意的是，无论钢管桩及拉森板桩，在震送下沉过程中，测量人员应随时读取仪器数据来辅助打桩人员，以确保桩身垂直度满足要求。

上述方法为常规基础方法，适用于大多数土层。此法在本基坑的东南侧、西南侧及南侧实施较为顺利。但在西北侧和北侧施工中，因实际地质情况与原勘察有所偏差，原位于11.30～14.60 米间的中密粉砂层，实际施工发现为“铁板砂层”，其密实度较高，通过基础常规方法施工速度非常缓慢，后通过螺旋引孔机引孔辅以膨润土浆液射水下沉等辅助方法得以顺利施打。东侧施工时为了最大限度的减少对住宅小区的影响，亦采取了相关辅助方法，且在施工过程中，引入第三方监测单位进行每日沉降及位移监测，监测结果均在可控范围内。

PC工法组合桩应注意以下几个方面：

(1)施工前应检查材料的质量、桩位、机械工作性能及各种测量设备完好程度。钢管以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。

(2)拉森桩插入可能会碰到跟桩的情况，现场采用挖机或者吊机进行吊装固定。

(3)施工中质量检验包括机械性能、材料质量以及桩位、桩长、桩顶高程、桩身垂直度。

(4)施工现场应先进行场地平整，清除施工区域的表层硬物和地下障碍物，遇明浜（塘）及低洼地时应抽水和清淤，回填粘性土（或置换土）并夯实，铺设钢板或路基箱，路基承载力应满足液压桩机和履带吊机施工、行走稳定的要求，以确保钢管桩垂直度和整体施工质量。

6 结论

综上所述，通过本基坑围护工程的顺利实施以及后续稳定性和止水成效方面的表现，笔者认为，PC工法桩具有一定的的应用前景：

(1)桩身强度高刚度大，抗弯及抗剪性能好，能有效控制围护结构自身变形，解决了软土区及周边荷载大的区域基坑变形大的问题，确保基坑整体稳定。

(2)其引用原拉森钢板桩搭接工艺，止水效果好，结合管井降水，解决了粉土层中基坑边壁渗水、管涌等问题.

(3)其施工技术、设备先进，可根据工程地质、开挖深度及复杂程度配置不同规格、尺寸的钢管和拉森钢板桩，灵活便捷，解决因嵌人深度不足导致围护结构倾覆问题。

(4)参与设计计算的钢管桩，作为主要受力桩，其桩间距可通过调整钢管桩上企口位置任意调整，两钢管桩之间可设计多根钢板桩，改善以往其他围护桩在桩间距上的局限性，达到了设计更加经济合理的效果。

(5)比起以往的混凝土构件桩，其施工速度快，零养护期，最大程度上节约了施工工期。

(6)其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，该桩构成的稳定支护体系，建筑工程、市政工程、港口工程、水利工程的陆上部位以及邻水基坑可参考使用。

(7)与传统的灌注桩及SMW工法桩相比，配套水电要求较低、安全度高、经济合理。

(8)施工无泥浆，零污染，在基坑回填后可全部回收，不遗留任何地下障碍物。

参考文献：

[1]JGJ 120—2012,建筑基坑围护技术规范[S].

[2]GB 50007 —2011,建筑地基基础设计规范[S].

[3]GB 50009—2012,建筑结构荷载规范[S].

[4]JGJ 311 —2013,建筑深基坑工程施工安全技术规范[S].

[5]DB11 489-2016 建筑基坑支护技术规程[S].

[7]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年11月，第42卷第33期：80—81.