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PC工法组合钢管桩在基坑工程中的应用与分析

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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工法组合钢管粧是将拉森桩与钢管、型钢等材料结合使用,形成各种截面的组合粧用于挡土和止水。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。   

工程概况

 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。

PC工法桩的应用

PC工法组合钢管桩施工方法

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。
引孔后(或在不需要引孔区域),PC工法桩施工布置与要求如下:
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.
来源:百度文库
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