陈树龙，吴国彬，徐何斌，吴长兴
(1. 杭州圆方地基基础工程有限公司；2. 杭州余杭建筑设计院有限公司；3.耀华建设管理有限公司)

 

　　摘  要： PC工法桩为通过焊接在钢管桩上的锁扣与一个或多个拉森桩连接形成钢质连续墙，该工法首次应用于杭州大华饭店改造工程-G20峰会配套项目，是一种新型绿色围护工艺。PC工法桩较传统围护桩有诸如避免桩长缺陷、防止帷幕渗漏和杜绝露筋缺陷等优点，PC工法桩采用了工厂化加工钢管和机械化施工，质量可靠，容易监管，施工快速，无需养护；文中介绍了其理论计算和施工工艺；PC工法桩已在千余个深基坑工程中成功应用，大量的工程实践证明该工艺具有显著的经济和社会效益，是一种节能环保且可持续发展的绿色围护工艺。同时给出了若干深基坑成功案例，并指出静压施工将进一步开拓PC工法桩的应用范围。

1  前    言

　　基坑工程广泛应用于城市建筑工程、地铁工程以及地下综合管廊工程等领域。目前，国内的基坑支护结构有钢板桩、钻孔灌注桩结构、SMW工法桩、TRD工法和地下连续墙等型式，但在目前各种建材价格不断上涨和环境保护要求升级情况下，各自都存在着一些问题。
　　钢板桩工法以其质量高、施工便捷速度快、可重复利用的特点，广泛应用于铁路桥墩的临时围护、开挖深度较浅的基坑工程，但是因目前国内市场上的钢板桩受截面刚性的限制，无法在开挖深度较大的基坑中使用。深基坑工程中最常用的结构为钻孔灌注桩和SMW工法桩，但由于止水帷幕的施工质量较难控制，常常发生漏水和漏土现象。此外，钻孔桩使用后被埋植在地下，对地下环境的影响较大，而且还会对后续工程造成较大的影响。常规围护桩存在往往存在桩长、露筋和帷幕等缺陷，详见图1～3，严重时往往危及基坑和周边环境安全。

图1  常规围护桩桩长缺陷

图1  常规围护桩露筋缺陷

图1  常规围护桩帷幕缺陷

　　使用锁扣连接拉森桩和钢管桩的改进方式即PC工法桩工艺已于2015年在国内第一次被杭州华丰市政的郭永等人提出，并首次应用于杭州大华饭店改造工程-G20峰会配套项目，同年该工艺获得了浙江省省级工法称号, PC工法桩做法简图详见图1。作为一种新型绿色围护工艺，PC工法桩较常规围护型式有一定的优缺点，主要有避免桩长缺陷、防止帷幕渗漏和杜绝露筋缺陷等优点，常用围护型式的经济技术比较详见表1。

表1常用围护型式的经济技术比较

图1  PC工法桩做法简图

2  PC工法桩

　　PC的含义是Pipe-Combination（钢管桩组合），通过焊接在钢管桩上的锁扣与一个或多个拉森桩连接形成钢质连续墙。目前国内常用的PC工法钢管桩型号为915mm*14mm（外径*壁厚）和630mm*14mm（外径*壁厚），拉森桩型号有400mm和600mm的拉森桩，以及900mm超宽的帽型拉森桩。PC工法桩是一种新型绿色围护工艺，PC工法桩具有如下突出优点：

　　a、施工速度快
　　b、无需水泥和无需养护
　　c、围护刚度大，受力好
　　d、无泥浆无大噪音和大震动
　　e、重复利用可回收绿色施工
　　f、用电量较小
　　g、适用软土，粉砂，黏土，卵石，淤填土、吹填土
　　h、止水效果好
　　PC工法桩的施工工艺通常根据地质条件来选定最适当的打入工法。对于标准贯入较小的比较软土层，可利用机械手打入；对于标准贯入较大的比较软硬的地层，采用高压射水的“水刀并用打入工法”。对于坚硬的地层诸如“铁板砂”、卵石、岩石等地层，可采用IMS微扰动设备或旋挖设备先引孔再采用静压打入，可大大减少震动并保护周边环境。

3  理论计算

　　目前在基坑围护工程中计算PC工法桩可采用理正或启明星软件。图2为PC工法桩计算简图，式1为组合PC工法截面惯性矩算式，其惯性矩由钢管桩和拉森桩单元的截面惯性矩组成。通过计算发现PC工法桩630*14“插一跳一”模式下，每延米拉森桩截面惯性矩约是钢管桩的12%，“插一跳二”模式下，每延米拉森桩截面惯性矩约是钢管桩的24%。现有的计算中均不考虑拉森桩和土芯作用作为安全储备，计算是偏安全的。

图2  PC工法桩计算简图

式1 组合PC工法桩截面惯性矩算式
式中： Ic──组合PC工法桩截面的截面惯性矩；
I1 、I2 ──所组合钢管桩或拉森桩单元的截面惯性矩。

4  典型工程的成功应用

　　经过五年多发展，PC工法桩已经在已在浙江省杭州、嘉兴、湖州、绍兴、宁波、温州、台州以及上海市、江苏省、安徽省和福建省等千余个工程中成功应用，大量的工程实践证明PC工法桩工艺具有显著的经济和社会效益，是一种节能环保且可持续发展的绿色围护工艺。目前PC工法桩支护的地下室为地下六层，最深的基坑开挖深度为18.2米，最长的单个PC钢管桩围护桩达到32m。若干典型的PC工法桩项目成功应用如下：

4.1  杭州大华饭店改造工程为G20峰会配套项目
该项目地下六层，最大开挖深度达18.2米，采用一道砼支撑和三道钢支撑结合PC工法钢管桩支护，图3为杭州大华饭店项目PC工法桩现场图。

图3 杭州大华饭店项目PC工法桩现场图

4.2  新世界环球中心项目
　　该项目位于杭州地铁运营2号线边，地下三层，粉砂土地基，最大开挖深度约15.7米，915*14PC工法桩结合二道砼支撑支护。图4为新世界环球中心项目PC工法桩现场图。

图4 新世界环球中心项目PC工法桩现场图

4.3  余政储出〔2019〕49号地块项目
该项目地下二层，粉砂土地基，采用915*14PC工法桩结合一道砼支撑支护。图5为余政储出〔2019〕49号地块项目PC工法桩现场图。

图5 余政储出〔2019〕49号地块PC工法桩现场图

4.4  东湖社区安置房项目
该项目地下一层，软土地基，采用PC工法桩结合一道砼支撑支护。图6为东湖社区安置房项目PC工法桩现场图。

图6 东湖社区安置房项目PC工法桩现场图

4.5  星桥南兴商业综合体项目
该项目地下二层，粉砂土地基，采用PC工法桩结合一道砼支撑支护。图6为星桥南兴商业综合体项目PC工法桩现场图。

图6 星桥南兴商业综合体项目PC工法桩现场图

4.6  余杭博物馆改扩建工程
该项目地下三层，粉砂土地基，采用PC工法桩结合二道砼支撑支护。图7为余杭博物馆改扩建工程PC工法桩现场图。

图7 余杭博物馆改扩建工程PC工法桩现场图

4.7  余杭体育馆改扩建工程
该项目地下一层，粉砂土地基，采用PC工法桩结合悬臂或一道砼支撑支护。图8为余杭体育馆改扩建工程PC工法桩现场图。

图8 余杭体育馆改扩建工程PC工法桩现场图

4.8  余杭经济技术开发区公租房工程
该项目地下1-2层，粉砂土地基，采用630*14和915*14PC工法桩悬臂或结合一道砼支撑支护。图9为余杭经济技术开发区公租房工程PC工法桩现场图。

图9 余杭经济技术开发区公租房工程PC工法桩现场图

5  结    语

　　PC工法桩采用了工厂化加工钢管和机械化施工，质量可靠，容易监管，施工快速，无需养护。多位专家评价：“PC 工法桩作为绿色工艺，是一种创新，值得大力推广!”
　　根据PC工法技术交流会的初步统计，目前国内每年使用PC钢管桩可节约砼约150万方，节约钢筋约15万吨，节约水泥约18万吨，减少碳排放约60多万吨。同时由于钻孔围护桩砼不可回收，若采用PC工法桩，节约的砼量相当于每年可少用150幢百米高的建筑的砼。
　　目前PC工法桩工程实践已先于理论研究，理论研究尚需要进一步完善以更好地指导工程实践，国内通常都采用振动锤施工PC工法桩的施工工艺，会产生一定的振动和噪音，未来采用静压设备施工PC工法桩等施工技术改良将是一个努力的方向，静压工艺将进一步开拓PC工法桩的应用范围。

参考文献：
[1] 浙江大学建筑设计研究院有限公司. 杭州大华饭店地下停车场基坑围护设计[R].
[2] 浙江大学建筑设计研究院有限公司. 新世界环球中心基坑围护设计[R].
[3] 国际静压桩学会. 静压支挡结构手册[M].