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摘要：综合管廊工程基坑开挖深度通长为5~15m，属于深基坑工程，施工期间需确保管廊沿线既有建筑物、道路、管线的安全和基坑的稳定性。因场地等原因无法采用传统支护形式也无法进行放坡开挖时时采用PC工法桩能很好的解决基坑支护问题。PC 工法桩（钢管桩与拉森桩组合）是通过连接企口将钢管桩与拉森桩连接成整体可回收式钢质连续墙体，具有整体刚度大，抗弯性能好、止水效果后、防止流沙效果好等特点，同时施工速度快、绿色环保。
关键词：深基坑；PC 工法桩；综合管廊；河道支护；
一、概述
长期以来，在综合管廊及其他深基坑支护工程形式多为钢筋混凝土支护及钢结构支护，尤其钢筋混凝土支护的应用十分广泛。随着工程技术的发展，钢筋混凝土支护体系结构在造价、工期、环保等方面显现出了不足。在当前高效、绿色环保的城市建设背景下，ＰＣ工法桩作为一种临时性结构，在满足变形及稳定要求的同时，能兼顾施工效率及环保节能的基坑支护形式，具有很大的应用前景。
综合管廊工程中跨越河道区域因需考虑河道行洪和航运条件及保护河岸严禁在河道内形成混凝土障碍物，故无法使用传统混凝土支护结构，原设计为放坡开挖，因基坑位于河道内，北侧约1.5m范围为已成型混凝土桥梁，无法采取放坡开挖形式施工。河道靠近桥梁区域因与桥台、桥身距离过近，传统钢筋混凝土桩机设备无法施工。
ＰＣ工法桩是通过钢管桩与拉森钢板桩的组合式连接，形成一个抗弯刚度大、整体性强、止水效果好的竖向支护体系。ＰＣ工法桩形成支护体系具有材料刚度大、施工速度快、无泥浆、无噪声、适应于多种场地、止水性好、材料可回收重复利用等特点。
表1 PC工法桩组合形式
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二、工程概况
（一）工程概况
江苏省徐州市某综合管廊工程位于江苏省徐州市，为三仓式综合管廊，基坑深度为8~12m。徐贾路综合管廊及彭祖大道综合管廊交汇处需跨越官庄大沟河道，因综合管廊北侧距离彭祖大道官庄大沟桥身约1.5m，原设计为放坡开挖，因官庄大沟桥已修筑完成，放坡开挖受场地限制无法实施，河道内严禁采用混凝土围护桩施工，普通钢板桩因开挖深度过大，无法满足刚度要求。后调整为PC工法桩。
过河段PC工法桩支护结构包括上下游围堰及PC工法桩支护体系。进入枯水期后两道围堰同时施工，截断官庄大沟，现在河堤高程为31.000m，河常水位29.2m，现状河床底标高为26.6，水深2.6m。ＰＣ工法桩采 用D=６３０ｍｍ×１４ｍｍ螺旋焊接钢管桩与拉森Ⅳ钢板桩的“１＋１”组合，钢管桩间距为１１００ｍｍ，桩长为 １2ｍ，钢板桩间距为1100ｍｍ，桩长为 １２ｍ。采用PC工法桩，被打入后，其底端标高为18m，顶面标高为30m；围护桩施工完成后在桩顶采用Ø609钢管支撑对撑，钢支撑间距6m。
（二）地质条件
工程地质条件：根据地勘报告，河道内土层由上至下依次为1层河底淤泥层（26.600-25.600）、3层黏土层（25.600-24.900）、4层黏土层（24.900-23.800）、5层黏土层（23.800-22.000）及6层含砂姜黏土层（22.000-18.200）、7层强风化岩层（18.200以下）。过河段综合管廊位于6层含砂姜黏土层，PC钢管桩打入土层内底标高位于7层强风化岩层（18.200以下）。
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图1：施工区域土层剖面图
三、基坑支护设计
（一）工程特点和选型原则
综合分析场地地理位置、土质条件、基坑开挖深度及其对周围环境的影响，本工程具有以下特点。
１.地质条件差 基坑开挖影响范围内存在杂填土，粉土层，且紧邻彭祖大道官庄大沟桥。
２.施工区域位于河道内，北侧为桥梁，东西两侧为河堤，南侧为河道，大型机械设备无法进出和使用。
３.工期紧张，因该区域需在雨季来临前施工完成，施工时间为60d，5月1日河道开始开闸放水。
4.放坡开挖因北侧距离管庄大沟桥只有1.5m无法满足现场施工需求，南侧河道需作为大型机械施工及停放区域。
5.而原基坑支护设计方案中的钢筋混凝土围护桩支护结构施工及养护周期长，工期无法满足工期需求。
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图2：施工现场所在区域位置图
根据工程特点及难点分析，结合主体结构和场地特点，确定围护方案选型原则如下。
1.安全性 确保安全是第一要务，存在重大安全隐患的方案即使节约成本、缩短工期也无实际意义，且会带来巨大经济损失和社会影响。
2.施工工期 方案设计应考虑工期和施工方便性，即可缩短工期和降低工程造价。
3.经济性 在保证基坑工程方案安全、可行性基础上，优化基坑工程支护设计方案，合理控制和降低工程造价。
（二）支护结构选型
根据上述特点，由于基坑地质条件差，变形控制要求严格，采用放坡开挖及传统混凝土灌注桩施工是不适合的；若采用悬臂排桩的形式，桩顶水平位移难以控制，会对周边环境产生很大影响。
地下连续墙加支撑的形式虽然安全可靠，但造价较高。经综合考虑，采用PC工法桩加一道D=609钢管支撑的形式，排桩采用 ＰＣ工法支护桩，相对钻孔灌注桩或 ＳＭＷ 工法支护桩而言，该支护体系具有整体刚度大、止水效果好、施工速度快、无泥浆、无污染、且可完全回收等优点，能满足本工程的各项要求。ＰＣ工法支护桩采用D=６３０ｍｍ×１４ｍｍ螺旋焊接钢管桩与拉森Ⅳ钢板桩的“１＋１”组合，钢管桩间距为１１００ｍｍ，桩长为 １2ｍ，拉森钢板桩间距为 １１００ｍｍ，桩长为 ９～１２ｍ。其中D=６３０ｍｍ×１４ｍｍ钢管桩单桩抗弯刚度ＥＩ为 ２７００７５ｋＮ·ｍ２，相当于同直径钻孔灌注桩的１.２倍，因此在桩间距相同的情况下，ＰＣ工法桩体系的变形要小于钻孔灌注桩排桩支护体系。
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图3：PC工法桩截面图
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图4：PC工法桩连接企口图 图5：企口成型图
（三）施工工艺要求
PC工法桩施工主要为振动法、静压法。因施工现场位于河道内，周边无停放静压桩基设备的场地，且PC工法桩需贯穿砂姜黏土层，打入强风化岩层，现场采用修筑临时便道，履带式长螺旋引孔机配合履带式液压全回转长臂振动锤施工。PC 工法桩布置如下图：
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图6：PC 工法桩布置图
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图7：PC 工法桩横断面图
1.施工顺序及工艺流程
（1）施工前准备：河道上下游围堰施工及河道截流，河道内淤泥清除，回填临时施工便道。
（2）测量放线：根据图纸给定坐标及施工测量控制网，确定PC工法组合钢管桩中心线并进行相应复核。
（3）引孔：因PC工法组合钢管桩需深入强风化岩层，直接打桩入土困难，先行沿支护结构中心线进行连续引孔施工（引孔深度为河底以下14m）。
（4）PC工法桩打桩施工：桩位对中是确保PC工法桩施工成败的关键，施工前在两侧河堤架设经纬仪，以中心线为角度观察方向，观测PC工法组合钢管桩的垂直度和导槽的中心位置，确保钢管桩的垂直度的同事避免整排钢管桩中心线便宜超出轴线位置。先将钢管桩起吊，插入土中50~100cm，在稳定后使用两台经纬仪进行垂直度校正，直到垂直度复核规范要求，在钢管桩打入后不到再进行垂直度校正，若出现垂直度偏差需重新拔起再行施打。在第一根钢管桩施工完成后开始进行拉森钢板桩施打，施工过程中对准侧壁连接锁扣，振动下沉，同时校正拉森钢板桩的垂直度。采用钢管桩与拉森钢板桩交替施打得方式施工，形成组合PC工法桩。
（5）PC工法桩对撑：两侧PC工法桩施工完成后，在顶部焊接连系梁，安装托盘，托盘安装完成后吊装钢支撑。
（6）降水、土方开挖及后续管廊主体结构施工。
（7）在管廊主体结构及防水施工完成后，开始PC工法桩的拔除及清理。
2.施工质量控制标准及要求
钢管桩施工前，应根据桩位布置图进行测量放样并复核验收。根据确定的施工顺序，安排钢管桩、拉森钢板桩等物资的放置位置。根据 PC 工法桩的轴线开挖导向沟，并在沟槽边设置定位型钢，在定位型钢上标出钢管桩和拉森钢板桩的插入位置。底盘应保持水平，平面允许偏差为±20mm，立柱导向架垂直度偏差≤1 / 250。沉桩时，钢管桩和拉森钢板桩应交替沉桩，以保证钢管桩与拉森钢板桩企口搭接质量。均匀控制沉桩速度，一般控制在 1m / min。下沉过程中应采 取措施保证桩的垂直度，水平偏差≤10mm，标高偏差≤100mm。沉桩时，出现桩身倾斜、侧移、桩身破损或沉桩困难等异常情况时，应停止沉桩，待查明原因并进行必要处理后方可继续施工。吊桩时严禁桩身碰撞桩机，避免桩身损伤。
表2 钢管桩的桩身材料检查表
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表3 PC工法组合钢管桩的插入允许偏差表
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3.基坑监测及周边桥梁监测
为了确保管廊施工过程中基坑围护结构的安全以及北侧桥梁的安全，要求在土方开挖和管廊主体结构施工期间，对PC工法桩、水平钢支撑、北侧桥梁、上下游围堰实施全过程动态监测。监测主要包括：PC工法桩支护结构顶部的水平位移、上部钢支撑的竖向位移、基坑底部隆起变形、桥梁桥台的水平位移及沉降、上下游围堰的河水水位及渗漏情况。
基坑开挖期间保证1次/d的监测；管廊底板施工及施工完成后7d内保持1次/ d的监测；7d后至河道回填期间保持2d进行1次监测。在基坑监测数据达到报警值、数据异常、钢管桩连接口脱离、桥台有较大沉降或变形、基坑底部隆起等现象时及时提高监测频率，做好相关应急措施。
四、施工效果
１.ＰＣ工法桩整体刚度大，能有效控制基坑变形，小止口连接工艺止水效果好，坑壁无渗漏，适合河道密集地区的基坑。
２.施工效率高，速度快。由于钢管桩为空心圆管，送桩过程中地基土直接进入管体并填充，既增加了单桩抗弯刚度，又有效地减少了挤土效应。基坑完成后，支护桩可完全回收，绿色环保。
３.经施工造价分析测算：
钢管桩距离按100米计算，租期按100天计算费用总计：
费用总计=（PC工法桩引孔费用+打入拔出费用+租金）+（拉森钢板桩引孔费用+打入拔出费用+租金）+（机械进出场）
=（12*2*28+4068+75*12*1.92*100）+（1279.91+12*28+25*12*0.61*100）+（6000*2）=209455.91元≈20.95万元
钻孔灌注桩距离按100m计算：
费用总计=钻孔费用+钢筋笼费用+灌注桩混凝土费用+压顶梁钢筋费用+压顶梁混凝土费用+喷射混凝土费用+泥浆清运费用
=（1*3.14*0.25*14*100*79.52）+（643.55*100*4.23）+（1*3.14*0.25*14*100*528.95）+（8018.45*4.23）+（1*0.6*100*601.42）+10000=984560.99元≈98.46万元
节约共计=98.46-20.95=77.51万元。
4.PC工法桩整体性好，同时兼具支护、止水、止砂的作用，防止基坑侧壁渗漏。
五、结语
采用 PC 工法基坑支护结构，解决了本工程工期紧张、施工场地狭小、开挖深度大、土质较差、周边环境复杂、地下水位高等问题，确保了深基坑的安全及北侧已有桥梁的安全，同时提高了生产效率，降低施工成本，且无污染，不影响后期河道清淤，满足河道行洪要求。该工艺在徐州经开区某综合管廊项目的成功应用，为 PC工法桩在综合管廊工程及其他河道深基坑施工中的推广和运用提供了参考经验，起到了技术引领作用。
参考文献：
①中国建筑科学研究院.ＪＧＪ１２０—２０１２建筑基坑支护技术规程 ［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２０１２．
②浙江省建筑设计研究院，浙江大学．ＤＢ３３／Ｔ１０９６—２０１４浙江省建筑基坑工程支护技术规程［Ｓ］．杭州：浙江工商大学出版社，２０１４．
③候玉杰，邓伟华.城市地下综合管廊关键施工技术及总承包管理.中国建筑工业出版社.2020年12月.第41-43页.
④陈赟.PC工法支护桩在某深厚软土地区基坑中的应用及分析.浙江建筑.2018年5月.第35卷.第五期.第32-35页.