▍摘 要
摘要：城市市政管道更新与改造的需求在不断增加，相应的管槽支护问题日益突出。以某市政管槽支护为例，通过工程实例，对HUC组合钢板桩、拉森钢板桩和拉森钢板桩加H型钢桩的支护方案进行了比选，并分析了HUC组合钢板桩支护在市政管槽开挖中的施工要点、施工注意事项，以供同类工程借鉴与参考。
▍0 引 言
随着城市化进程的推进，各种市政管道的建设和更新需求不断增加。在更新和改造这些管道时，复杂的周边环境使得管槽支护问题变得越来越突出。传统的支护工法存在抗弯刚度不足、施工空间受限、漏水、渗泥等问题，随着支护新型工法的不断推广，HUC组合钢板桩这一先进的支护技术便应运而生。HUC是H-pile and U-pile Connected的缩写，其核心是由H型钢主桩和U型钢板辅桩通过圆管锁扣相连，兼具受力与抗渗两种功能的组合式基坑围护体系。HUC组合钢板桩，以H型钢桩作为主要受力构件，承担管槽侧壁大部分的水土压力，而U型钢板桩则担任辅助作用，与H型钢桩连接形成整体，起到止水和挡泥的作用。通过H型钢主桩和U型钢板辅桩不同的组合形式，能获得更大的截面参数，优化节省钢材用量，在深基坑支护结构中更具性价比。
▍1 工程概况
1.1工程概况
福州市仓山区某市政管道工程，需要新建和改造给水管、雨水管和污水管一共约550m。污水管的管径为200~300mm，雨水管的管径为400~1000mm，给（出）水管管径为800~2000mm。选用雨水和污水管道的材料基于管道类型、管径和埋深。若管径DN≥500mm或DN＜500mm且管道埋深＞3m，则选用HDPE管道；若DN＜500mm且管道埋深≤3m，则选用PVC-U管道；给（出）水管道全采用球墨铸铁管道。
该工程场地现状主要有市政道路、民房、地下管线等，地势平坦，场地路面标高罗零8.20m，管槽挖深4.0~8.5m。工程一侧紧邻已通车的市政道路，另一侧有街边建构筑物，将在道路十字路口分两期施工。在一期施工时，需要进行临时封闭和隔离。管槽支护采用拉森钢板桩加钢管支撑。场地内的工程地质情况如表1所示。
1.2场地地下水情况
该管槽开挖影响范围内的地下水主要为杂填土中的上层滞水，其水量受季节性降水和地表生活用水的影响。由于杂填土成分及均匀性差异较大，使得其渗透性差异也较大，其水量及水位呈季节性升降。该管槽开挖过程中采用集水明排方式进行降、排水。
1.3基坑支护设计情况
该工程管槽开挖支护设计以拉森钢板桩作为支护桩。管槽开挖深度在4.0~5.9m时,拉森钢板桩的桩长为12m，内设1道钢支撑，钢支撑水平间距为6.6m；管槽开挖深度在6.0~8.5m时,拉森钢板桩的桩长为15m，内设2道钢支撑，钢支撑水平间距均为5.0m。
1.4基坑支护设计变更情况
根据该工程管槽支护施工前的技术交底和现场踏勘，发现挖深在8.5m段的管槽周边，因为导改后的道路与该段管槽支护边线距离近，所以导致管槽基坑边的荷载值超过设计考虑的荷载值；并且施工时间为雨季，现场积水较为严重。因此，设计单位提出基坑支护设计变更，以加强该段管槽支护的抗弯刚度，支护方案比选如表2所示。通过比选，确定采用HUC组合钢板桩方案作为挖深8.5m段的管槽支护，该方案不仅可以提高支护的抗弯刚度，还具有更好的止水和挡泥效果。
HUC组合钢板桩支护方案：型钢桩采用HM488×300型钢，桩长15m，桩间距1300mm，U型钢辅桩宽度1048mm，桩长12m，内设2道钢支撑，钢支撑水平间距均为5.0m，方案如图1所示。
▍2 HUC组合钢板桩施工
2.1施工准备
（1）学习设计图纸，按设计支护轴线布置HUC组合钢板桩，计算转角桩需要的角度，定制相应角度的锁扣管。对分隔位置进行封闭，计算出最后封闭桩的宽度为860mm，按该宽度定制U型钢辅桩。
（2）管槽是在已通车的市政道路上开挖，需要对该管槽支护轴线影响范围内的路基、路面和地下障碍物进行清理，并回填和整平。开挖支护施工的导向沟槽，沟槽开挖深度约为桩顶标高下1200mm。
（3）组织施工人员学习岩土工程勘察报告，了解施工现场地质情况及支护施工范围内各岩土层的物理力学性质。发现HUC桩身范围内大部分是淤泥，且淤泥的物理力学性质较差，对H型钢桩提供的承载力不足，可能引起跟桩现象，为此制定出跟桩现象的判定标准和相应的处理方案。
（4）对HUC组合钢板桩进行分段设计，控制分段的长度在7~12m，对各分段的导向架尺寸进行设计，选用合适桩长的定位桩及适宜的导向架材料。
（5）对进场的材料进行验收，检查H型钢桩、U型钢板辅桩和锁扣管的垂直度、锈蚀情况和变形情况。生锈的锁扣管材料需除锈后方可使用，不满足要求的材料应清退。
（6）进行支护轴线的放样，将建设单位提供的水准点引测至现场，并经过监理和建设单位复核，且都要办理书面确认手续。
2.2导向架安装
导向架由定位桩和导向梁构成，所用材料均为型钢。根据方案制定的各分段导向架尺寸进行施工，同时按导向架方案设置定位桩的位置施打定位桩，并放置在导向梁外侧边，定位桩间距为6~8m，1个导向架至少要有4根定位桩。然后，在定位桩上安装导向梁，先用水准仪进行调平，再通过全站仪使其导向梁支护轴线保持平行。导向梁底部应高于施工沟槽面约100mm。
2.3 H型钢桩施工
在型钢桩施工过程中，要先将H型钢桩吊起并通过导向梁，然后调整其位置和垂直度，再进行定位并用限位装置固定在定位位置，保证其稳定性。开始下沉时，先依靠H型钢桩自重下沉。在下沉过程中应注意控制下沉速度，随时观察型钢桩与限位装置的接触情况，并随时注意H型钢桩的扭转角和垂直度，在必要时及时进行调整。如果H型钢桩无法下沉，可通过打拔桩机上的振动锤及机械自重使它下沉，但下沉速度不宜过快。
2.4 U型钢板辅桩施工
该节导向架范围内的H型钢桩全部下沉完成后，再开始下沉U型钢板辅桩。先要在U型钢板辅桩两侧切开一个有斜度的角，并在型钢两侧锁扣管内涂刷减摩剂，降低U型钢板辅桩与锁扣管的摩擦力。由于相邻H型钢桩顶的错落，故先将U型钢板辅桩对入高一侧型钢锁扣，再缓沉至低位置型钢锁扣。两端都对入锁扣后，再开始下沉。下沉过程应控制好振动速度和频率，借用线垂时刻观察U型钢板辅桩的垂直度。发现垂直度出现偏差时，及时调整，避免因此导致U型钢板辅桩破坏H型钢桩的锁扣管，滑出H型钢桩锁扣管，出现漏水和流泥。
2.5跟桩施工
由于该工程中存在淤泥层较厚，部分H型钢桩未能穿透淤泥层，淤泥层物理力学性质差且提供的承载力不足等问题，所以在施工HUC组合钢板桩时，常常出现U型钢板辅桩和H型钢桩一起下沉的情况。为了解决这个问题，出现跟桩时需要比较U型钢板辅桩与H型钢桩下沉速度，如果U型钢板辅桩下沉速度快，则继续下沉U型钢板辅桩。如果两者下沉速度相当，则应停止下沉U型钢板辅桩，并在H型钢桩两侧焊接焊三角钢板，抵在导向梁上，以阻止下沉。
2.6拆除导向架和调整桩顶标高
完成该节导向架内所有H型钢桩和U型钢板辅桩的施工后，依次拆除导向梁上的限位装置和导向梁，并拔除定位桩。根据放样位置，移至下一节施工段进行施工。当最后一节导向架拆除完成后，使用履带式打拔桩机将H型钢桩和U型钢板辅桩下沉至设计的桩顶标高。先调整U型钢板辅桩的标高，然后再调整H型钢桩的标高。
2.7 HUC组合钢板桩拔除
市政管道安装完成后，按照管道设计要求进行回填土的分层回填及夯实操作。支撑和钢围檩拆除后，可进行H型钢桩和U型钢板辅桩的拔除。先使用履带式打拔桩机拔掉U型钢板辅桩，再拔除H型钢桩。在拔出后，应及时清理U型钢板辅桩和H型钢桩上黏附的泥土，并对H型钢桩锁扣管进行清理保养。
▍3 HUC组合钢板桩施工注意事项
3.1转角桩和封闭桩定制与施工
HUC组合钢板桩需要具备兼止水和挡泥的能力。H型钢桩和U型钢板辅桩之间连接需要使用管形锁扣连接。因为基坑转角位置角度不同、封闭桩的宽度不是整数倍，所以转角桩和封闭桩无法使用标准的型钢桩和U型钢板辅桩。在施工前，必须先计算出转角桩的角度再定制型钢桩，使它与转角桩角度一致，同时还要确定管形锁扣开槽的角度，以便U型钢板辅桩可以插入其中。为使整个基坑封闭形成整体，还需根据型钢桩规格和施工起止位置计算封闭桩的实际尺寸，并定制相应宽度U型钢板辅桩，使其能插入型钢桩的锁扣中。
3.2垂直度控制注意事项
由于H型钢桩的垂直度将影响U型钢板辅桩与H型钢桩连接的紧密程度，所以为确保HUC组合钢板桩之间的锁扣管连接不发生漏水或流泥现象，其关键在于对H型钢桩垂直度的控制。首先，要检查H型钢桩的垂直度是否符合要求，然后在沉桩过程中控制沉桩速度，以避免桩身垂直度偏差较大。其次，在施工过程中应使用合适的工具和设备，如定位导向架、限位装置等，以确保HUC组合钢板桩的垂直度符合要求。针对较长的HUC组合钢板桩，应采用分段沉桩的方式，以控制其垂直度，在每个分段沉桩后进行检查和调整。最后，在施工过程中应记录每根桩的垂直度、深度等信息以备后续验收，并定期对HUC组合钢板桩进行检查和维护，以确保其结构完整和稳定。
3.3施工注意事项
在淤泥较厚等地质差的地段施工HUC组合钢板桩时，需要注意：
①了解锁扣管的生锈情况及变形情况，如果H型钢桩和U型钢板辅桩桩身变形，需要及时返回工厂进行修整；对H型钢桩和U型钢板辅桩的变形情况进行检查，并注意控制其垂直度和扭转角。
②如果锁扣管内有生锈，应先除锈，并涂刷减摩剂；如果锁扣管有变形，需要及时返回工厂进行更换。
▍4 结 语
结合福州市某市政工程管槽变更支护方案，比较分析了HUC组合钢板、拉森钢板桩、拉森钢板桩加H型钢桩支护方案的优缺点。分析表明，HUC组合钢板桩具有抗弯刚度高、止水和挡泥效果好、施工便捷等优势。HUC组合钢板桩方案是支护结构方案中比较不错的一种，希望工程案例可为类似项目提供一些参考。
来源：《福建建材》
作者：方琴
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