HUW工法与斜向钢砼结合预制支撑桩围护技术研究

HUW工法与斜向钢砼结合预制支撑桩围护技术研究

沈赛超1,2

1、上海建工二建集团有限公司，上海200080；2、上海建筑工程逆作法工程技术研究中心，上海 200080

摘要：以上海临港信息飞鱼D0401地块项目B组团为背景，对HUW工法+钢砼PIS工法结合的围护施工方式进行研究。针对此类围护施工过程中的重难点问题、对施工机械的使用、施工工序、型钢及预制桩的定位调直，预制支撑桩的优化选择等方面进行介绍，为日后相类似的基坑施工提供经验和借鉴。

关键词：深基坑；型钢钢板连续墙（HUW工法）；斜向钢砼结合预制支撑桩

Research on Retaining Structure of Huw Construction Method Combined with Pis Construction Method

Abstract: Based on Group B of Shanghai Lingang Information Feiyu D0401 Block project, the paper studies the application of retaining structure of PIS construction method combined with HUW construction method. This article introduces the key and difficult issues in the construction process of this type of retaining structure, including the use of construction machinery, construction procedures, positioning and straightening of steel and prefabricated piles, and the optimization selection of prefabricated support piles. It provides valuable experience and reference for similar foundation pit construction in the future.

Key words: Deep foundation pit; HUW construction method; PIS construction method;

1引言

随着我国经济社会的快速发展，城市化进程不断加快，建筑工程规模日益扩大，对深基坑工程的要求也越来越高。为了满足深基坑施工的安全性、经济性以及节能减碳，需要选用合适的围护形式和施工方法。HUW工法与斜向钢砼预制支撑桩（PIS工法）等新型围护体系，具有质量可控、缩短工期、利于回收等优点[1,2]，具有较好的安全性、经济性和环保价值[3]。

本文介绍了HUW工法与PIS工法结合的基坑支护形式的结构特点、设计原则、施工方法和工程应用，并对其发展前景进行了展望。

2项目概况

2.1 项目概况

临港信息飞鱼项目位于上海临港片区，东至海基五路，南至海基六路，西至海基五路与海洋六路交界，北至海洋六路，项目主要建设内容为：由7栋办公楼、2栋配套展厅及地下车库等辅助建（构）筑所组成。地下建筑主要为地下室。

项目B区先行施工，B组团用地面积约31752.86平方米，总建筑面积106069.66平方米；地上建筑面积74045.47平方米，地下建筑面积32024.19平方米，地下一层。基坑总延长约750m，基坑挖深约5.6～6.6米。工程桩采用直径400/500 的PHC 预应力管桩。

图1 本工程地理位置图

2.2周边环境概况

B组团北侧临近海洋六路区域自然地表相对标高为-1.100,B区东侧临近海基五路区域自然地表相对标高为-1.300;场地内部B区邻A区、C区及D区分界线区域自然地坪相对标高为-1.100。B区普遍区域基坑开挖深度为6.00～6.20，周边环境主要为空地及施工临时大临建筑。

3工程特点及难点

3.1工程特点

1、本项目基坑挖深不深，但面积较大；

2、红线外场地条件较好，环境保护要求低。

3.2工程难点

1、项目工期紧，桩基和围护穿插施工；

2、围护完成后立即降水，无额外的围护养护时间；降水完成后立即进行挖土，围护需满足挖土要求。

4围护方案及施工流程选择

4.1常用方案选型及优缺点

结合本项目特点，可选常用的围护形式主要有重力坝、型钢水泥土搅拌墙或钻孔桩结合支撑等形式；但根据本工程难点，常规方案存在以下问题：

1、预制桩桩基和围护穿插施工，预制桩的挤土对施工的水泥土搅拌桩造成破坏。

2、采用水泥土搅拌桩形成止水帷幕水泥土搅拌桩达到强度要求至少养护周期28天，无法满足施工封闭后立即降水的要求。

3、常规水泥土搅拌桩（重力坝）、灌注桩等围护形式达到强度要求需要时间，无法满足围护完成后2周内挖土要求。

4、采用钢结构或砼预制形式围护，无需养护即可满足挡土结构强度要求，但广泛使用的砼预制围护无法兼具止水功能。

4.2优化的基坑围护方案及施工流程

针对常用围护方案存在的问题，现场综合考虑采用了HUW工法+ PIS工法结合的围护体系来解决，具体方案如下：

工程东北、西北侧围护由于临近道路，围护采用HUW工法这种型钢与钢板桩组合的围护作为竖向挡土兼止水结构，配合斜向预制支撑桩支护系统（PIS工法），在竖向HUW及斜向PIS工法施工完成后立刻开槽紧跟施工压顶圈梁，施工完成后圈梁即完成围护的封闭，场地西南、东南侧围护采用双轴搅拌桩止水帷幕，并向基坑内设有2级放坡，同时结合降水周期养护，降水完成后可立即进行土方开挖及基础施工；

图2 基坑及围护平面布置图

图3 围护典型剖面布置图

PIS桩材采用两节350*450的预应力混凝土方桩（长度有14m+12m、14m+4m），其中上面一截方桩又分为两部分，最上面6/7米考虑到穿墙和底板材质改为310*410型钢格构柱，其余仍为预制混凝土方桩。

图4 PIS桩穿底板型钢格构柱

5 关键技术及实施要点

5.1HUW工法关键技术及实施要点

HUW工法是利用带止口的H型钢和带止口的U型钢板通过定位架施打并连成一体的钢墙，通过钢板连接，兼具挡土与止水功能。

图5 HUW工法示意图

1、施工工艺流程

场地平整─→施工放样─→沟槽开挖─→放置定位架─→型钢、板桩插打─→移动定位架─→将型钢、板桩送至设计标高─→下一循环施工。

2、实施要点

（1）基坑围护桩采用型钢钢板连续墙组合钢板桩一般有1.6m、1.4m及1.2m组合。各类组合形式H型钢与U型板桩弯曲度需要严格的控制，其弯曲度应在1/200以内，止口不应有缺损和变形，保证桩身挺直，平整。

（2）在平整场地定位开挖沟槽后，放置定位架，确保定位架水平，上下垂直，误差应小于10mm。

图6导向定位架

（3）首先施工H型桩，依H型钢自身的重力振动沉桩，当H型桩振动至定位架、架上层0.6～0.8m时，停止振动，开始下一个H型桩的施工。每一个H型桩预留的高度应高低不等，形成上下错位，有利于U型板桩的施工和方便保险扣解除。

（4）其次施工U型板，如果U型板桩大于或小于H型桩间距时，可以用铁锤敲击的方式进行调整，使U型板桩对入H型桩锁口，开始靠自身的重力做自由沉桩，当入土后不再沉桩时，用振动锤振动U型板桩，振动过程应保持一定的速率下沉。

图7 U型板施工

（5）施工至最后封闭桩时，如因特别需要的闭合有尺寸上误差较大的根据现场实际尺寸，现场制作U型板，使板的尺寸能插入H型桩的锁扣。

3、转角及特殊节点处理

有特殊转角的需要特制桩体的，转角桩施工前，计算出转角的角度，分别在制作H型桩锁扣时，注意开槽方向。施工至相应转角处时，使用定制H型桩以保证U型板的插入。

图8 HUW工法转角（阴角）节点

5.2 PIS工法关键技术及实施要点

PIS工法是一种斜向预制支撑桩基坑支护系统，主要依靠常用竖向围护桩结合斜向支撑桩，形成整体受力体系，共同承担基坑外侧水土压力。

1、施工工艺流程

场地平整桩机就位─→垂直喂入预制桩─→将预制桩倾斜压桩，直至焊接标高─→喂入下节桩并对桩─→下节桩倾斜并焊接，焊接完成后压下节桩─→直插入送桩器，倾斜压至设计标高─→下一循环施工

2、实施要点

（1）PIS斜向桩施工前应与桩位图复核应避开工程桩、深坑等区域。

（2）PIS有桩尖，每次喂桩后，需要先控制抱箍倾斜至设计角度，当桩入土至50cm时，再次校正桩的倾斜角度和平台的水平度，保证桩的纵向垂直偏差不超过0.5%，然后把桩徐徐压下。

（3）接桩时候，桩体预埋件表面应保持清洁，上下桩节之间的间隙应用铁片填实焊牢，焊缝要求连续饱满，焊接完毕后应在自然条件下冷却5分钟以上方可继续压桩，以保证焊接质量。

（4）本工程PIS 桩为临时斜向支撑，在第一节桩底板的位置预埋止水钢板，与底板的止水钢板环形焊接，和底板浇筑在一起，后期直接截断基坑底板以上的PIS桩。

图9钢砼结合PIS斜向支撑

6实施效果

在围护完成后，工程紧跟降水及围护顶圈梁施工，在降水及圈梁强度达到要求后立即进行挖土施工。

通过合理的分坑布置及时空效应，与坑边相关区域从开挖至底板完成共用工期约30天，在开挖过程中经历雨季，HUW+PIS工法围护整体抗渗漏性能表现优秀，有效的抵御了外侧的水土压力，部分斜桩在开挖及底板施工施工过程中存在局部偏位，碰结构墙柱等竖向结构，此问题经复核，局部拆除了部分相碰撞的斜桩，最终的监测结果显示，分坑施工过程中浅坑周边地表的变形最大处为13.58mm，围护位移累计为39.12m，均小于报警值，基坑围护的整体实施效果优秀，达到了预期的目标。

图10开挖过程围护竖向位移趋势

7 结论

HUW工法与斜向钢砼结合预制支撑桩围护，能够很好的满足于一些工期紧张的项目。采用此种围护体系，桩基和围护可穿插施工，围护完成后可立即降水，无额外养护时间，能大大提早土方开挖时间。围护结构具有良好的强度，优秀的抗渗漏能力，施工便捷快速同时由于其斜撑体系，避免了坑内大量的水平支撑，方便了土方开挖，达到了节约工期的作用。在斜向支撑中引入看钢砼结合预制体系，在底板施工过程中，减少了整根的混凝土预制桩穿过底板容易渗漏的风险，通过方便拆除和回收再利用，再完成围护要求的前提下，同样满足了低碳环保的要求。

本文通过对工程的实际应用，介绍了HUW工法与斜向钢砼结合预制支撑桩围护的优缺点及运用条件，对其主要的施工流程及关键要点进行了阐述，为一些有特殊工期或特殊要求的基坑围护施工提供了参考，通过对实际施工过程的总结，为今后同类项目提供理论数据和实践经验。

参考文献

[1]宋自杰. HUW与PIS工法在大型深基坑工程中的应用 [J]. 建筑施工, 2022, 44 (11): 2550-2553.

[2]李盛伟,苏元洪,康前进. 软土地区电子厂房深基坑群HUW工法桩支护结构优化设计及应用 [J]. 建筑施工, 2022, 44 (10): 2300-2304.

[3]陈思奇,冯翠霞,李伟. HUW工法在软土地区深基坑中的应用与分析 [J]. 施工技术(中英文), 2023, 52 (07): 90-94+114.