基坑支护采用PC工法组合钢管桩及其快速接头施工技术

建筑施工·第41卷·第1期49基坑支护采用PC工法组合钢管桩及其快速接头施工技术李福连尚伟华锦耀浙江鸿晨建设有限公司浙江宁波315020摘要：介绍在建筑基坑支护中采用的PC工法组合钢管桩布置形式，其快速接头应用内接头管以螺栓连接，取得了较好的成效。介绍了起拔力计算公式以及施工工艺流程与操作要点，最后总结了制作加工螺栓孔与垂直度控制等关键技术及快速接头的方法。关键词：基坑支护；PC工法组合钢管桩；快速接头；应用技术中图分类号：TU753文献标志码：A文章编号：1004-1001(2019)01-0049-02DOI：10.14144/j.cnki.jzsg.2019.01.019ApplicationTechnologyofPCConstructionMethodCombinedSteelPipePileandQuickJointforFoundationPitSupportLIFulianSHANGWeiHUAJinyaoZhejiangHongchenConstructionCo.,Ltd.,Ningbo,Zhejiang315020,ChinaAbstract:ThelayoutformsofPCconstructionmethodcombinedsteelpipepileusedinbuildingfoundationpitsupportareintroduced.Thequickjointisboltedbyinnerjointandgoodeffectisachieved.Thecalculatingformulaofpull-outforce,constructionprocessandkeypointsofoperationareintroduced.Finally,thekeytechnologiesofmanufacturingandprocessingboltholes,verticalitycontrol,methodofquickjoint,etc.,aresummarized.Keywords:foundationpitsupport;PCconstructionmethodcombinedsteelpipepile;quickjoint;applicationtechnology地基基础FOUNDATIONBED&FOUNDATION钢管桩图2PC钢管桩密排式布置挖土向拉森式钢板桩钢管桩图3PC钢管桩转角布置2快速接头构造原理工程上常见的PC工法钢管桩较长的长度为16m，最长为18m，当软土地基中基坑挖深很深时，则需要接长钢管桩，且相邻钢管桩错开接头位置。目前常用的钢管桩接头为插入内衬管后坡口式焊接，即下节钢管桩就位沉入后，插入内衬管并点焊固定，吊机吊住上节钢管桩套入内衬管，2个工人分层对称式焊接，焊缝冷却后再沉入土中；拔出时同样受振动锤拔桩机高度限制，上节桩拔出后需先切割掉焊缝与内衬管再拔出下节钢1PC工法组合钢管桩简介当软土地基中地下室基坑挖深较大且施工工期要求较紧张时，可采用新型基坑支护桩型——PC工法组合钢管桩及其快速接头应用技术。该桩型是以φ630mm×14mm或φ800mm×16mm的钢管为主，通过设置在钢管两侧的耳板咬合拉森式钢板桩，结合围梁及支撑，起到基坑支护兼作止水作用（图1～图3）。与传统的型钢水泥土搅拌墙（SMW工法桩）相比，其无需施工三轴水泥土搅拌桩，故施工工期缩短，且使用完毕回收起拔时，侧摩阻力比水泥土搅拌桩中起拔型钢时要小，同时兼有刚度大、不易变形及经济性高的优点，故推广应用面越来越宽广。拉森式钢板桩钢管桩挖土向图1PC钢管桩与钢板桩间隔式布置作者简介：李福连（1971—），男，本科，工程师。通信地址：浙江省宁波市江北区新桥三路106号3楼（315020）。电子邮箱：[e-mail]收稿日期：2018-09-042019·1·BuildingConstruction50管桩，既费时费工，又浪费材料。为此，研发了PC钢管快速接头（图4）。AA上节PC工法钢管下节PC工法钢管内接头管焊缝上节PC工法钢管螺栓孔内接头管螺栓孔螺母焊缝螺栓内接头管内接头管上节PC工法钢管A-A耳板螺母螺栓对中标记图4快速接头结构示意根据基坑支护设计图纸，制作好PC工法钢管桩中的内接头管，且内接头管套入下节PC工法钢管内焊接牢固，在内接头管外露部分钻出螺栓孔，和上节PC工法钢管下端钻出的螺栓孔对准，以方便插入螺栓，内接头管和PC工法钢管（钻螺栓孔）及连接螺栓在工厂预制成型。事先按最大起拔力作用下计算好连接螺栓的直径和个数，满足连接螺栓的抗剪强度，以及内接头管与下节PC工法钢管的角焊缝厚度，现场施工只需进行连接接头拼装，以达到快速施工的目的。在内接头管螺栓孔内侧焊接含有阴螺纹的螺母，上节PC工法钢管插入焊有内接头管的下节PC工法钢管后，先对准螺栓孔位，再在上节PC工法钢管外侧插入螺栓和垫片并旋紧，以起到连接紧固的作用。3起拔力与接头强度计算PC工法钢管桩的起拔力标准值PK可按式（1）计算：PK=απd∑qsiaLi（1）式中：α——考虑振动锤扰动土体的振动效应及钢管表面减摩剂作用系数，视土层不同取0.6～0.8，软弱土层宜取低值，密实土层宜取高值；d——钢管外径；qsia——钢管桩侧土层的摩阻力特征值，按地勘报告预制桩取值；Li——钢管桩侧土层的层厚。根据不同地勘钻孔号的计算结果，以最大起拔力标准值PK乘安全系数1.35得最大起拔力设计值P，然后根据P值计算PC工法钢管快速接头的焊缝与连接螺栓。同时复核最大起拔力设计值P作用下，上节PC工法钢管和内接头管制孔后净面积是否满足抗拉强度要求。4施工工艺流程制作内接头管并钻孔焊螺母→内接头管插入下节PC工法钢管并焊接→上节PC工法钢管钻孔→现场开挖导槽→用振动锤桩机沉入下节PC工法钢管→吊起上节PC工法钢管→对准标记套入内接头管→螺栓和垫片穿入螺栓孔紧固→继续沉入整根PC工法钢管→咬合式沉入拉森式钢板桩→基坑支护使用→起拔PC工法钢管→接头露出地面→卸除螺栓及垫片→继续起拔下节PC工法钢管→起拔拉森式钢板桩→桩位空隙注浆回灌→钢管和钢板桩维修保养待周转使用5施工操作要点1）内接头管的钻孔于内壁焊有阴螺纹的螺母，应与上部PC工法钢管的螺栓孔对准，使两者在径向同一直线上，并在上下节PC工法钢管接缝处外壁打印出对中标记。2）内接头管与下节PC工法钢管的连接焊缝设置于下节钢管的顶端，当环形角焊缝厚度不够最大起拔力作用时，可在下节钢管的顶部穿孔与内接头管封闭式围焊增强。3）现场按基坑支护设计的平面布置图开挖导槽，导槽两侧设置导架，导架应有一定的强度和刚性。4）利用振动锤桩机先沉入下节PC工法钢管，使带有内接头管的上端露出地面约1m，沉钢管时控制好桩位轴线与垂直度，以便于之后沉入拉森式钢板桩咬合。5）利用振动桩机吊起上节PC工法钢管，控制垂直度，并对准标记套入内接头管，插入全部连接螺栓及垫片，与内接头管的螺母紧固。6）继续沉入PC工法钢管至设计标高，然后咬合式沉入钢管两侧的拉森式钢板桩，并控制其垂直度，通常作为截水帷幕的钢板桩较短，不作接头。7）基坑支护使用完毕后，利用振动桩机先振动PC工法钢管2min，然后将上下节PC工法钢管的接头拔至地面上约1m，卸除接头的全部连接螺栓，再继续拔除下节PC工法钢管，之后拔除拉森式钢板桩。8）根据设计要求，及时对拔出PC组合桩的桩位空隙进行注浆回灌，以保护环境。6结语本快速接头技术现场接头施工时应将上下节钢管对准标记，可在上节PC工法钢管下端内壁对称设置2个定位卡块，卡块插入内接头管上端的定位凹槽，以方便各个连接螺栓对直校准。PC工法钢管桩沉桩时保证垂直度偏差不大于1/250，尤其是下节PC工法钢管桩，以方便拉森式钢板桩咬合式插入。接头位置应避免设置在支撑位置或基坑底面附近等钢管受力较大处，且距离基坑底面不小于2m。PC工法组合钢板桩及其快速接头应用技术现场施工方便，接头速度快，施工效率高；钢管周转使用期长，具有绿色环保优点；桩身刚度大、变形可控，有利于在基坑支护中推广应用。李福连、尚 伟、华锦耀: 基坑支护采用PC工法组合钢管桩及其快速接头施工技术