HUC组合钢板桩新工艺在某地下综合管廊施工中的应用
郁雷
（中铁十局集团第五工程有展公司，江苏苏州215000）
[摘要]基坑支护必须遵循在确保周围环境安全和基坑开挖安全的前提下做到经济合理、快速施工、方便施工的原则.结合昆山花桥国际商务城规三路、薛赵路、绿地大道综合管廊市政工程中新型HUC组合钢板桩的成功应用， 通过力学计算选择了合适的HUC组合钢板桩型号，并对HUC组合钢板桩深基坑施工技术进行了详细介绍，突破了深基坑安全高效且施工成本低的限制.
[关键词]深基坑；HUC组合钢板桩；支护；施工技术
[中图分类号]TU753[文献标识码]A[文章编号]1002-8498(2014)17-0033-03
NewTechnologyApplication ofHUC CombinedSteelSlabPiles in the Construction of SomeUndergroundPipe Gallery
Yu Lei
( The Fijfh Engineering Go. Lad. of China Reilmay No. 10 Engineering (ouy²000s17m7uf*moqemg*prro dhov)
Abstract Foundation excavation must follow the principle that econoemically rational rapid construction convenient construction in the precondition for ensuring the safety of excavation and foundation excavationunder the safety of surrounding environment. According to the sucesful application of a new type ofHUC bined steel sheet pile in Kunshan Huaqiao International Busines City Planning ComprehensivePipe Gallery Three Road Xue Zhaolu Road green space in the municipal engineering for example calculated by mechanics the author chooses HUC bined steel sheet piles of appropriate size. And theHUC bined steel sheet piles of deep foundation excavation construction technology is introduced indetail which breaks through the safety of foundation excavation with high efficiency and low constructioncost constraints.
Key words ; deep foundation excavation ;HUC bined steel slab piles;supports;construction
支护已经不能满足工期要求，因此引进了HUC组合
1工程概况
昆山花桥国际商务城规三路、薛赵路、绿地大钢板桩，并且得到成功应用.道综合管廊工程结构类型为地下钢筋混凝土结构，布置，综合管廊一般覆土深度为2.5m，但局部过河、物，由黏性土、粉土、粉砂组成，按其工程特性，从上安全性提出了较高要求.另外，基坑内水文条件复的属三级基坑、局部8m深的为二级基坑.基坑开杂，降水效果差，因此要求基坑围护具有良好的止期540d，战线长、工期紧.传统的SMW工法桩基坑
据期探揭露，拟建场地最大期探深度25.5m，为舱体为矩形断面，弱电、通信、给水与强电电缆分舱第四纪晚更新世以来的冲湖积-滨海相碎屑沉积过路及交叉口基坑开挖深度>7m.本工程为线性到下可分为7层.拟建构筑物埋深约6m，局部深约工程，土层土质各异，淤泥层稳定性差，对基坑支护8m，因沿线大部分未发现重要建筑和管线，故6m深水效果.与此同时，花桥综合管廊全程约3.2km，工质黏土、③，层淤泥质粉质黏土夹粉土、③，层淤泥 挖影响深度范围内涉及土层为①层素填土、②层粉质粉质土、④层粉质黏土夹粉土、5层粉土夹粉砂.因全场地浅部都有较厚的流塑状淤泥质粉质黏土夹粉土，地下潜水水位高，若不进行有效的基坑支护和降水或止水措施，将易发生滑隆破坏.
2HUC组合钢板桩简介
要构件，承载大部分水土压力.U形钢板桩作为辅 HUC组合钢板桩中的H型钢桩作为结构的主桩，起连接H型钢桩为整体和挡水作用（见图1）.通过H型钢主桩和U形辅助钢板桩的不同组合形式，获得更大的截面参数，优化钢材用量，在深基坑支护结构中更具性价比.
图1组合钢板桩简图
图3组合钢板桩受力简图（单位：m） Fig. 3 Forced diagram of binedsteel slab piles( unit ;m)
Fig. 1 Schematic diagram of bined steel slab piles
为保证钢板桩组合墙一定的施工灵活度，HUC组合钢板桩使用圆管与圆管的锁扣形式，圆管与圆管的间距为5mm（见图2）.防渗锁扣密封有以下几种方法：水泥浆、密水剂、焊接.这3种方法同时具 有防渗效果好、施工简便的特点.
K = tan²(45° - 11. 5°/2) = 0. 67被动土压力系数：
K = tan²(45° 12. 7°/2) = 1. 56主动土产生的压力：
地下水产生的压力：
Fig. 2 Locking conneetion 图2锁扣连接
HUC组合钢板桩适用于软土及一般非硬土层，组合相应的支撑体系，基坑开挖深度>7.0m.施工场地占地较小，适用于一些获小的场地施工.由于H型钢桩刚度大，基坑变形较一般的钢板桩小，材料可回收利用.
主动土压力：
被动土压力：
本工程选用HUC-H70/30及HUC-U10/30组合面成，H型钢桩和U形钢板桩的弯曲度应控制在1/200以内.
3.2抗倾覆验算
3HUC组合钢板桩基坑围护设计
图3中的围护结构，在土压力作用下墙体可能绕0点转动而发生破坏，根据力的作用极限平衡条 件可得：
基坑支护深度达到8m.本计算考虑地下水的影响， 本工程选择规三路与薛赵路交叉口处基坑，其不考虑被动土区土的内聚力作用.根据地质报告，本工程经过的土层主要为：②层粉质黏土、③，层淤泥质粉质黏土夹粉土、③层淤泥质粉质黏土、④层 粉质黏土夹粉土.从安全角度考虑，本设计有关土质的技术指标取加权平均值，重度y=18.8kN/m”，内摩擦角=11.5°，黏聚力c=26.4kPa；根据图纸设计基底采用4/9md700双轴水泥搅拌桩交替布置（长桩与短桩数量比为6:26）地基加固，竖向设计 抗压强度为1.0MPa.
为保证围护结构的稳定性，应考虑一个安全系数K.
(1)
K = (3 400 × 6. 8/3 48. 56 × 0. 41/2)/(1 415. 62 × 14. 8/3) = 1. 1 >1. 0
3.1受力计算（见图3）
主动土压力系数：
即HUC组合钢板桩能够满足抗滑要求，为保证
基坑安全，且防止桩身变形过大，基坑上部及中部锤振动U形钢板桩，振动过程也不能快，应保持一50-80cm后，履带式起重机吊装导向架“脱壳”，然 定的速率下沉.当U形钢板桩施打至导向架上部后履带式起重机振动锤再次沉桩至原地面以上
设置Φ609钢管支撑，轴向预加应力为10MPa.
4HUC组合钢板桩的施工
4.1施工流程
场地平整→导向架就位→H型钢桩施工→U形约20cm.至设计标高一下一组组合钢板桩施工.
钢板桩施打及控制一H型钢桩和U形钢板桩调整4.6转角桩施工
别在工厂制作H型钢桩锁扣，注意开槽方向.施工 施工前，根据设计方案，计算出转角的角度，分HUC组合钢板桩施工工艺对场地的要求很高，至相应转角处时，使用定制H型钢桩以保证U形钢
4.2施工场地
因为这直接关系到施工的进度，场地的平整度高低板的插人.直接决定了调整导向架的效率，其次场地应有足够 的强度承载导向架自重，施工场地范围需保证至少3-4m的空间，也就是说，围护内边线出去至少2-3m以保证导向架施工安全.
4.7封闭桩施工
施工至最后封闭桩时，根据现场实际尺寸，现场制作U形钢板，使板的尺寸能插人H型钢桩的锁扣.
4.8跟桩施工
由于本工程土质的特殊性，发现在施工HUC组合钢板桩时，钢板和H型钢一起下沉（跟桩）的情况 比较多，根据施工经验，发生跟桩的原因一般是：H型钢不垂直，使其与U形钢板之间产生很大摩擦力，从而带动H型钢，这主要在于打人H型钢的垂直度控制和型钢本身垂直度的控制；H型钢底部未 受到较大阻力，未进人到持力层，使在施工U形钢板桩时H型钢没有足够的支撑力从面带动H型钢，现场采取的措施是，首先要严格控制好H型钢桩和U形钢板的垂直度，当开始跟桩时，先观察U形钢续，若以相同的速率下沉则停止施工，在上、下两层 板下沉的速度是否比H型钢下沉的速度快，快则继人的型钢在土中产生变形，导致板桩施工困难，允
4.3导向架就位
能否顾利施工完全取决于导向架.在陆地的长度 施工快慢、施工的垂直度以及HUC组合钢板桩可以略长，一般可以施工6-8根型钢的宽度.根据施工现场情况，可以制作1个长的导向架和1个短的导向架以配合施工.导向架的质量不能过小，质 量可以增加导向架的稳定性.具体吨位根据经验来判断，一般使用的导向架质量在8-10t.导向架的高度一般在3-3.5m，保证施工H型钢桩的垂直度，误差控制在5mm以内.
4.4H型钢施工
导向架在安放时，利用千斤顶将导向架保证平面水平，上、下垂直，误差应<3mm，可以利用仪器或铁板上焊接铁块和H型钢一同焊住以阻止其下沉.线锤进行控制.在导向架调整完毕后，进行导向架原则上，跟桩时严禁用振动锤提型钢，这样会使打施工时导向架不会产生下沉和位移.当一切准备许拔型钢的高度控制在2-3m. 固定.调整好导向架后用铁板与垫板焊接，确保在无法再下沉时，开始用振动锤夹紧并振动型钢，振动下沉过程中，H型钢桩的下沉速度不能过快.当H型钢桩振动至导向架上层0.6-0.8m时，停止振拆迁、重建方便. 动，开始下一根H型钢桩施工.每根H型钢桩预留的高度应高低不等，形成上、下错位，有利于U形钢降低工程造价.板桩施工，值得注意的是，当在施工完1根型钢后，应立刻观察导向架，如果有偏位或不水平，应立即进行调整，时刻保持导向架的平衡. 就绪后，起吊H型钢，先靠型钢自身的重力沉桩，当5HUC组合钢板桩优势 1）施工用电少、施工速度快. 2）施工占地少、无水泥浆等二次污染，外观美， 3）围护墙体钢板桩可以回收重复利用，有利于 4）钢板桩之间锁扣工厂加工，工程中锁扣互连，兼作止水唯幕，且止水效果有保证，其他工法的 止水效果常受到场地地质、施工质量影响，与设计目标偏差较大. 4.5U形钢板桩施打及控制 5）可与现有的、常规的支撑锚拉系统方便连性好. 施工前，U形钢板桩两侧的圆钢应切割成一个斜角，并涂上黄油，减少和锁扣的摩擦力.对位时，接，无须进行特别设计和加工，结构通用性、兼容如果U形钢板桩大于或小于H型钢间距时，可以用 I2P铁锤进行敲击，使U形钢板对人H型钢桩锁扣，开始靠自重自由顺利地通过导向架上、下两层，并人土一部分.当人土后不再沉桩时，开始用振动 6）通过锁扣填充水密材料、灌浆等措施，可以实现围护墙体的100%止水效果. （下转第76页） 3.4应力监测数据分析 4结语 图8各施工阶段钢梁最大变形折线Fig. 8 The broken line of the maximum deformationof steel girder at every construction stage 工况下构件的内力加载至局部应力分析模型中.分析结果表明，桁架斜杆与边主梁连接处最大Von Mises应力达到233.3MPa，应力偏大.在施工中桁架斜杆板件间焊缝、斜杆与边主梁间焊缝需严格控制焊接质量. 为更好地掌握导梁及背撑的实际应力及变形情况，在实际顶推施工过程中，针对钢梁、导梁及桁架进行应力监测.将90m跨度顶推工况再细分9个子工况，应力监测与理论计算对比如图9所示. 项推工况 a钢梁 图9顶推90m跨度时钢粱与桁架斜杆理论值与应力监测值 values of steel girder and truss slant rod with 90m-span Fig. 9 The theoretical values and stress monitoringincremental launching 根据应力监测结果与实际理论值进行对比分析，实测值与理论值较为接近，应力监控结果表明顶推过程中理论分析结果可靠，保证了顶推施工安全. 1）根据单元集成法的基本概念，引人连续梁整体刚度方程分析，提出了加强梁体刚度及合理加强 参考文献： （上接第35页） 6结语 参考文献： 范围的思路，以减小顶推最大悬臂状态下导梁前端挠度. 2）对桁架及三脚架两种刚度加强方案进行比较分析，两种方案均能提高梁体刚度并减小导梁前端挠度及钢梁应力水平，但三脚架对钢梁局部应力影响更为不利. 过程中，桁架能提高钢梁刚度及减小变形，特别是 3）通过理论分析与监控数据表明，在顶推施工在顶推最大悬臂90m时尤为明显. 4）桁架与钢梁连接处受力复杂，且应力水平较高，桁架在进行节点设计施工时应进行详细考虑， 保证桁架构件、钢梁及构件间焊缝可靠安全. 5）整体分析理论与应力检测的结果较为吻合，表明整体分析理论合理. [1]玉祥，舒大明，杨绍斌，等，九堡大桥步履式平移顶推与传统拖拉式他工对比分析[J].中国港薄建设 2012(3）：67-69.[2]龙驭球，包世华结构力学[M].北京：高等教育出版 柱 2000 [3]夏超逸，雷俊卿，哈大高速铁路钢箱叠合拱桥拱脚局部应力[4]叶贵如，沈利栋，张治成，等.梁扶组合体系扶桥整体预推中 分析[J].北京交通大学学报，2010（4）：84-87 92.的应力测试与分析[J].公路交通科技 2011(2）；64-69. 7）墙体兼作止水唯幕，保证基坑外水头不下降，大大降低坑外沉降、邻近构筑物变形可能. 道综合管廊工程在规三路、薛赵路等基坑开挖较深 昆山花桥国际商务城规三路、薛赵路、绿地大施工段采用HUC组合钢板桩围护，围护桩体快速施打保证基坑及时开挖，大大提高施工速度，且避免了基坑围护墙体渗水、漏水及泥浆等现象，营造了墙体垂直、外观关，也符合安全文明工地施工标准. 一个干净、无水、整洁、安全的坑底作业环境，基坑 [1]陈忠汉，黄书秩，程丽，深基坑工程[M].北京：机械工业出 版社，2002.[2]刘国彬，王卫东.基坑工程手册（2版）[M].北京：中国建筑[3]余志成，施文化.深基坑设计与施工[M].北京：中国建筑工 工业出版社 2009.业出航社 1997.[4]龚维明，童小东，缪林昌，等.地下结构工程[M].南京：东南 大学出版社，2004[5]中国土木工程学会力学及岩土工程分会.深基坑技术指南[6]白玉兰工程水文姓质学[M].北京;中国水利水电出版 [M].北京：中国建筑工业出版社 2012.杜 2002.[7]张振营，岩土力学[M].北京：中国水利水电出版社，2000.
