PC工法组合钢管桩的应用及施工监理要点浅析

蔡士文（上海市工程建设咨询监理有限公司， 上海 200433）

0 引 言

PC工法组合钢管桩被称为装配式的组合围护，是指通过U型锁扣将钢管桩与拉森桩相互啮合，组合在一起连接形成一个完整的、可以重复回收的全钢式围护结构。PC工法组合钢管桩主要适用于柔性软土、粉砂、黏土、淤填土等多种土层，具有无泥浆排放、无大噪声、施工速度快等优点，且围护可全回收并重复利用，绿色环保、性价比高。黄家花园绿色建筑（第一期）项目基坑围护采用PC工法组合钢管桩（钢管+拉森板桩）围护结构形式，为上海地区类似工程提供经验参考。

1 工程概况

该项目位于上海市普陀区，真南路与武威东路交汇处西南侧，三千里花苑小区西二门正对面。本工程为1栋地上5层、地下2层，总高度25.2 m的绿色技术体验中心。用地面积3 422 m2，总建筑面积约12 100 m2，地下建筑面积5 512 m2。工程基坑平面尺寸约为55 m×54 m，基坑面积为2 970 m2，总周长218 m。基坑普遍开挖深度为10.15 m，承台区域为10.4 m，电梯井、集水井局部落深为1.3 m～ 1.5 m。

2 围护结构方案选型

由于本工程为绿色建筑示范工程，为契合绿色建筑理念，同时考虑到基坑形状方正、环境保护要求不高。故采用“PC工法组合钢管桩围护结合两道预应力型钢组合支撑”的支护解决方案。PC钢管桩围护在地下室施工完成后可拔出回收利用，组合型钢支撑可通过施加预应力有效控制基坑变形，且各构件拆除后也可全部重复利用，该方案经济环保，可实现支护结构全回收，达到绿色施工、缩短工期及节约造价的目标。

PC工法组合钢管桩的组合形式为钢管+拉森钢板桩，钢管为φ915×14＠1385×长24 m，拉森钢板桩为Ⅳ型，长18 m。钢管与拉森板桩皆为整根出厂，现场无拼接。钢管桩与拉森钢板桩之间连接采用U型止水锁扣（小齿口）连接，形成一个整体的连续钢质墙体，该墙体兼作止水帷幕。U型止水锁扣（小齿口）采用钢材轧制成型，对称焊接于钢管外侧。

3 施工方法及工艺流程图

3.1 施工方法

PC工法组合钢管桩沉桩施工主要为振动法施工，打拔设备采用高频免共振液压锤（ICE），以减少施工对周边环境的影响。拉森板桩采用机械手振动插拔。

3.2 工艺流程图

图1 工艺流程图

4 施工监理要点

4.1 施工准备阶段监理要点

4.1.1 设计技术交底

（1）检查建设单位提供施工图纸的有效性。

（2）指导并督促总包及PC工法组合管桩施工分包各单位向有关单位提交设计施工图的书面意见。

（3）熟悉设计图纸，并且能够对设计图纸做出书面意见与建议。

（4）监理参加设计技术交底会议。

（5）总监理工程师对设计技术交底会议纪要进行签认。

4.1.2 分包单位资质审查

（1）检查“营业执照”“建筑业企业资质证书”“施工企业经营手册”“安全生产许可证”和“特种作业人员操作证”等相关资质文件。

（2）审批“分包单位资格报审表”。

4.1.3 施工方案审批

（1）检查各个分包单位及总包单位对施工方案的审批手续是否齐全。

（2）施工方案是否符合设计及有关规范、规程的要求。

（3）提出对施工方案的书面审批意见。

4.1.4 施工设备检查

（1）施工设备的型号、性能、数量是否符合施工组织设计（方案）要求。

（2）检查施工设备完好的证明文件。

4.1.5 场地布置检查

（1）场地布置是否合理且与施工组织设计（方案）要求相适应。

（2）施工场地应事先清除地上、地下障碍物并予以平整。钢管桩桩堆场、水、电、施工便道等是否满足施工要求。

4.1.6 材料质量控制

（1）检查钢管桩供应单位的经营执照、企业资质证书等有关资质文件。

（2）钢管桩、拉森板桩必须有产品合格证及出厂检验报告。

4.1.7 测量质量控制

（1）检查专职测量人员上岗证。

（2）检查测量仪器检定证书及其有效期。

（3）对基准线、轴线、水准基点、桩的定位点，以及平面、高程控制网等进行复核。

4.2 施工过程监理要点

4.2.1 钢管（板）桩成品质量控制

钢管（板）桩成品进场后，检查钢管（板）壁厚、桩径、桩长及顺直度，检查外观质量。钢管桩上的锁扣要对称位于钢管的同一直径上。

4.2.2 钢管（板）桩运输和堆放

（1）施工时的堆放区域要做到平整、牢固、排水流通。

（2）桩的两端要设置适当的保护措施，钢管桩应设保护圈。

（3）在搬运过程中要注意防止由于桩体撞击引起桩端、桩体损坏或弯曲。

（4）钢管桩堆放层数一般不宜超过3层，钢管桩两侧均应用木楔塞住。

4.2.3 桩的定位

（1）在开始进行施工沉桩前应根据桩位平面布置图对施工单位的测量放样进行复核检查，并且要求施工单位根据确定的施工顺序安排钢管桩、拉森钢板桩等物资进场放置的位置。

（2）根据PC工法组合钢管桩的轴线要求施工单位开挖导向沟，并在沟槽边设置钢管桩和拉森钢板桩定位型钢，并在定位型钢上标出钢管桩和拉森钢板桩的插入位置。

4.2.4 沉桩顺序控制

总体打入顺序宜为从环境条件稍严格的区域至环境宽松的区域施打，即从东侧开始打入；整排打入顺序宜为先施打第一根定位钢管桩，然后沿基坑边依次交替插入拉森桩和钢管桩，插入时注意确保拉森桩与钢管桩的锁扣咬合质量。

4.2.5 沉桩质量控制

（1）沉桩施工主要采用振动方式进行施工，在施工前按照建设工程的实际情况、周边环境、地质条件等选择合适的沉桩机械，三支点桩基底盘应保持水平，平面允许偏差为±20 mm，立柱导向架垂直度偏差不应大于1/250。

（2）要严格确保钢管桩的平整度与垂直度，不允许有任何的扭曲现象，在插入时要保证钢管桩的垂直度，每根钢管桩各项允许偏差如下：顶标高±50.0 mm、平面位置50.0 mm（平行基坑方向）/10.0 mm（垂直基坑方向）、桩身垂直度≤1/250、桩身扰度2°。

（3）必须严格控制第一根用于定位的下沉钢管桩在打入时的垂直度，应适当减慢下沉的施打速度，每打入1/4设计深度时即可暂停沉桩施工，检查桩身的垂直度，若垂直度达到规定要求，则可以继续施工，开启高频免共振液压锤继续沉桩，否则就要拔出再次重新施打。在确保第一根定位桩垂直度满足设计要求的前提下，其他位置的桩每插打5根做一次检查，确保桩身垂直度满足设计及规范要求。

（4）钢管桩与拉森桩之间的沉入流程：钢管桩沉入部分桩长（例如1/3或1/2桩长）时，将相邻拉森桩沉入一部分，再沉入部分桩长的钢管桩，随后沉入部分桩长的拉森桩，……；直至沉入全部桩长的1组钢管桩+拉森桩，以确保钢管桩与拉森桩之间锁扣咬合严密。

（5）PC工法组合钢管桩中的钢管沉桩时应控制好均匀下沉的速度，钢管桩下沉速度不宜大于1 m/min。

（6）应做好信息化措施，必要时调整施工参数、降低沉桩速度，避免对周边环境产生影响。

（7）在沉桩过程中出现桩身倾斜、位移、桩身破损或沉桩困难等异常情况时，应立即停止沉桩施工，待查明原因并进行必要处理满足要求后才可以继续施工。

4.2.6 抗渗控制

（1）钢管桩采用机械振动沉桩工艺，沉桩时，须控制垂直度，避免U型锁扣的损坏、损量及疲劳变形等，避免造成因锁扣咬合不严而产生的渗漏水现象。因此沉桩施工时，必须严格按顺序施工，由专人指挥控制双向垂直度。

（2）钢管桩和拉森桩进场后，需由专人进行检查验收，特别是U型锁扣部位，在沉桩前必须做到100%过目检查，发现有缺陷，立即修复或更换，确保锁扣完好。

（3）在沉桩施工前应在与钢管连接的U型锁扣（小齿口）内嵌填黄油、沥青或其他密封止水材料。

（4）出现渗漏水的补救措施：若围护墙体出现渗漏水现象，一般情况下可以在锁扣接缝处塞填油质麻丝或棉织物，也可安插导向引流管，有效进行止水堵漏；情况较严重时，可在基坑外侧沿水流方向进行局部分层注浆堵漏。

4.2.7 质量与验收

（1）PC工法组合钢管桩的质量检查与验收，可按要求将其分为施工期间过程控制质量检查、成墙质量验收和基坑开挖期施工质量检查三个阶段。

（2）施工期间过程控制质量检查的内容包括：验证施工机械性能，材料质量，检查钢管桩和拉森钢板桩的规格、长度，检查小齿口的焊接质量，检查钢管桩与拉森板桩的标高、垂直度，检查施工沉桩速度等。

（3）成墙质量验收的内容包括：检查拉森板桩与钢管桩连接的小齿口搭接状况，检查钢管桩和拉森板桩位置偏差等。

（4）基坑开挖期施工质量检查包括：检查钢管桩和拉森板桩连接的小齿口的垂直度及渗透水等情况。

（5）PC工法组合钢管桩的桩身材料允许偏差为：截面直径±5.0 mm，壁厚±0.5 mm，桩身长度±50 mm，桩身挠度L/500。

（6）PC工法组合钢管桩的插入允许偏差为：顶标高±50 mm，平面位置50 mm（平行基坑方向）、10 mm（垂直基坑方向），桩身垂直度≤1/250。

4.2.8 拔除及回收

（1）钢管桩拔除施工应等待基坑回填至压顶梁并压实后进行，应注意确保基坑肥槽（即围护桩与地下室外墙之间的空挡）回填密实度符合设计及规范要求。各侧肥槽采用黄砂密实回填，减少拔桩对周边环境安全的影响。

（2）在进行起拔前应认真做好起拔专项组织方案，宜按照规定顺序分别起拔钢管桩和拉森钢板桩。在将钢管（板）桩拔除前应先破碎压顶梁，拔桩起点位置应离开角桩5根以上。PC组合钢管桩桩体回收施工整体顺序为首先拔除拉森钢板桩，然后跳拔回收钢管桩。

（3）应匀速拔除钢管桩，速度不宜大于1 m/min。

（4）拔桩过程中应避免撞击建筑主体结构，并应布置监测点，加强对周边环境和主体结构的信息化监测。

（5）PC钢管桩拔除回收阶段的注浆分两次进行。每根拉森板桩及钢管桩拔除后，应及时用注浆管对每个孔内实施注浆措施（拔拉森板桩→每根拉森板桩部位注浆→拔钢管桩→每根钢管桩部位注浆），以填充钢管桩及拉森板桩拔除后造成的土体空隙，确保周边环境安全。注浆所用材料可使用42.5级普通硅酸盐水泥配制浆液，水灰比为0.55，水泥使用量一般不小于25 kg/m3，浆液流量一般不得大于20 L/min，注浆压力一般控制在0.5 MPa～1.0 MPa之间。桩孔注浆深度为自桩底至自然地面，待孔口出现冒浆后即可停止注浆，2 h后再进行补浆，注浆完成后应及时冲洗注浆管。

（6）拔除后的钢管桩和拉森钢板桩宜安全可靠地放置在现场指定的位置，并尽快将其运离施工现场。

5 结 语

PC工法组合钢管桩围护结构具备桩身刚度大、施工速度快、不需要泥浆排放、噪声不太大、止水效果好、可全部回收并重复利用且绿色环保、性价比高等优点。上海地区在本工程之前只有少数地下一层基坑采用此围护结构，因此PC工法组合钢管桩作为一种新型绿色环保围护结构，具有一定的推广价值。