HC工法组合桩在软土地区基坑支护中的应用

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▍摘 要

摘要：HC工法组合桩是一种新型组合式型钢基坑支挡结构，具有高强度、高刚度和良好的抗侧倾能力。以浙江省台州市某工程项目为工程背景，介绍了HC工法组合桩在软土地区基坑支护中的应用，阐述了基坑支护设计、施工方法及要点，并分析了基坑监测数据。工程实践表明，HC工法组合桩在软土地区基坑支护中应用效果优良，可提供稳定支撑结构且对周边环境及地下管线的影响较小。

关键词：软土，基坑支护，H型钢桩，拉森钢板桩，基坑监测

▍0 引 言

软土地质广泛分布于我国东南沿海地区，由于其具有强度低、含水量高且可塑性强等特点，基坑开挖过程中需采取适当的基坑支护措施以保证施工安全。常用的基坑支护方式包括土钉墙、水泥土重力式挡土墙、钢板桩、排桩及地下连续墙等。近年来，工程实际中大多采用组合支护结构以适用不同的复杂地质水文条件。其中，排桩形式的钢板桩支护结构在软土地区应用甚广，该结构具有较高的强度及刚度，施工简便且可重复利用。目前，工程中大多采用钢管桩与钢板桩组合连接的支护结构，如OU组合型板桩、PC工法组合钢管桩等，较少采用H型钢与钢板桩组合连接的支护结构。本文依托浙江台州某项目，介绍HC工法组合桩在软土地区基坑支护中的应用，并结合基坑监测结果分析其应用效果。

▍1 工程概况

本项目为浙江省台州市某安置房工程，项目规划建设用地面积为45 327 m2。图1为基坑平面布置图，基坑总周长约为770 m，基坑顶边线开挖面积约为40 000 m2，南侧道路下方埋有国防光缆。基坑围护影响范围内的地层由上至下如表1所列。

基坑场地地下水为孔隙潜水，水位埋深为0.10~1.40 m，年水位动态变化幅度为1.50 m左右。

▍2 基坑支护设计

HC工法组合桩采用H型钢桩与拉森钢板桩组合连接形成钢质连续墙体。本工程HC工法桩采用700×300×13×24 H型钢，桩长18/20/22/26 m，拉森钢板桩为拉森SP-IV型止水钢板桩，桩长12m。

基坑支护采用单排HC工法组合桩与混凝土内支撑梁支护结构形式为主，坑底被动区设置多排水泥搅拌桩加固墩支护措施；出土口处采用双排HC工法组合桩与冠梁支护措施。

▍3 HC工法组合桩施工

3.1施工部署及施工工艺

根据实际施工过程，HC工法组合桩施工分为4段，从南侧中部开始逆时针由东南角→东北角→西北角→西南角分段施工。本工程周边环境复杂，尤其是西侧道路下埋有国防光缆，埋深约为1.50 m，与基坑底边线最近距离仅8.70 m。为了减小对周围建筑物及地下管线的影响，工程施工采用静力压桩送桩工艺，沉桩设备选用日立470H履带式全回转长臂液压设备。

3.2施工方法

（1）测量放线。根据本工程的测量控制网，先定出排桩中心线，再确定首根钢桩的中心位置，按施工顺序沿中心线方向推进施工。

（2）桩位对中和垂直度校准。由于H型钢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。施工前，在排桩中心线上距离施工桩位25 m左右架设一台经纬仪，以中心线为角度观察方向，观测钢桩的垂直度和导槽的中心位置，从而在确保垂直度的同时，避免排桩中心位置超出轴线位置。在第一台经纬仪和桩位形成90。角左右的位置另架设一台经纬仪，校核垂直度偏差。对准地面已放好的桩位进行第一节桩起吊，使桩尖缓缓地插入土中30~50 cm，并处于稳定状况，然后使用2台经纬仪进行双向垂直校正，直至桩身垂直度符合要求。桩端入土3 m后不得校正垂直度，若发现有偏差，起拔回填后重新插入。

（3）H型钢桩沉桩。第一节H型钢桩（下段）对中和垂直度校正后，采用履带式全回转长臂液压设备静力压桩送桩打入，先以桩自重和液压钳自重下压，待深桩稳定后，开启液压泵，同时工作臂持续下压，将静力压桩打入直至钢管上端离沟槽底面1 m左右。在下压和振动打入过程中，使用2台经纬仪观测垂直度情况。钢桩下沉速度一般为1 m/min，垂直度平面偏差不大于10 mm，标高误差不大于100 mm。

（4）拉森钢板桩沉桩。钢桩沉桩至设计标高后，长臂振锤吊起拉森钢板桩，对准钢管侧壁的链接锁口，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，将静力压桩压至设计标高。

3.3拔桩

3.3.1拔桩前准备

本工程在地下室顶板浇筑完成且强度达到100%后即可进行支护桩拔桩回收。为了降低拔桩对周围建筑物、市政道路及地下管线的影响，拔桩前需对地下室侧壁与支护桩之间的空隙进行回填，回填材料为石粉或中砂，采用水冲法分层回填、夯实填至冠梁底，压实系数不小于0.94。拔桩前还需破除压顶冠梁。

3.3.2拔桩方法

本工程采用液压钳结合吊机进行静力拔桩，利用液压钳产生的强迫振动扰动土质，破坏钢板桩周围土的粘聚力以克服拔桩阻力，依靠附加起吊力的作用将桩拔除。拔桩采取分段拔除，分段长度不超过10 m，先跳拔回收拉森钢板桩，钢板桩回收后，在槽壁内采用纯水泥浆注浆，然后再跳拔回收H型钢桩，回收过程中同时采用纯水泥浆注浆，水泥浆注浆压力为2~3 MPa，浆液水灰比为0.5~0.6。

3.3.3拔桩技术要点

（1）拉森钢板桩。根据沉桩时的情况确定拔桩起点，拔桩顺序与打桩顺序相反。对于封闭式钢板桩墙，拔桩起点应离开角桩5根以上。拔桩时，先用落锤向下振动少许，将钢板桩锁口振活以减小土的粘附粘结，然后边振边拔。对于较难拔除的钢板桩，可先将钢板桩下压100~300 mm，再用静力拔除。拔桩机应逐渐加荷，起吊力一般略小于减振器弹簧的压缩极限。对于起拔阻力较大的钢板桩，采用间歇拔桩的方法。

（2）H型钢桩。拔桩前用拔桩机液压钳卡紧桩头，使吊机吊钩的起拔中线与桩中心线重合。起拔时，先高频振动2~3 min，使钢桩周围的土松动，减小土对桩的摩阻力，然后在吊机配合下缓慢上拔，同时拔桩机液压钳随吊机提升。在拔桩过程中，需注意拔桩机的负荷情况，若上拔困难或无法被拔出，则应停止拔桩，下压0.1~0.3 m后再上拔，如此反复直至钢桩拔出。

▍4 基坑现场监测及变形分析

4.1监测方案

在基坑施工过程中，全面、系统地监测基坑支护结构、基坑周围土体和相邻的建筑物，有助于指导现场施工，保障邻近建筑物、构筑物、地下管线及周围环境的安全。由于基坑西侧道路下有国防光缆，为避免施工对国防光缆造成不利影响，本工程除需监测深层水平位移、地下水位、支撑轴力、立柱沉降及基坑周边地表沉降外，还需检测国防光缆的沉降及水平位移。

由于监测数据较多，本文节选基坑监测中最重要的2个指标（深层水平位移及周边地表沉降监测），结合国防光缆的沉降及水平位移监测结果，分析HC工法组合桩在基坑支护中的实施效果，具体监测方案及监测报警值如表2所列。

4.2变形分析

施工过程中深层土体水平位移、基坑周边地表沉降和国防光缆沉降及水平位移监测的实测数据如图2—图4所示。

由图2—图4可知，深层水平位移在测点CX16变形最大，累计最大位移为44.59 mm；基坑周边地表沉降在测点GX21变形最大，累计最大沉降为22.6 mm；国防光缆沉降及水平位移均在测点GS38变形最大，累计最大沉降及最大位移分别为18.6 mm、17.3 mm。各项目测点的累计变化值均在报警控制值之内，表明本工程采用的HC工法组合桩在基坑支护施工过程中对土体、周边建筑物及管线影响较小，实施效果优良。

▍5 结 语

本文以浙江省台州市某项目为工程背景，介绍HC工法组合桩在基坑支护中的支护设计及施工方法。该工法采用H型钢与拉森钢板桩组合连接形成钢质连续墙，采取静力沉桩拔桩以降低对周边环境及地下管线的影响，施工完成后即可拆卸，符合绿色施工理念。工程实践表明，该工法实施效果优良，能较好地应用于软土地区基坑支护。

来源：《自动化应用》

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