PC工法组合桩围堰防水关键技术

第48卷第10期2021年5月
工程技术
Engineering and Technology
建筑技术开发
Building Technology Development PC工法组合桩围堰防水关键技术
崔晓伟\杨晓东\李晓亮\王士德\王清标2，许浩林2
(1.中铁十四局集团第二工程有限公司，山东泰安271000; 2.山东科技大学，
山东泰安271000)
[摘要]以苏州金鸡湖湖底隧道为项目依托，通过理论分析、现场实践等方法，分析了在围堰施工过程中P C工法组合钢管桩施工关键技术，并提出针对性防水防渗治理措施，取得了较好的治理效果，得到的研究成果如下：（1)总结了围堰施工的关键技术和工艺流程；（2)提出了围堰防水关键技术，建立了围堰段基坑防渗水体系；（3)验证了该体系的有效性，积累经验,为后继项目提供借鉴。

[关键词]P C工法组合钢管桩；围堰；防水工艺
[中图分类号]TU71 [文献标志码]B[文章编号]1001-523X (2021) 10~0086~03
Key Waterproof Technology of PC Construction
Method Combined Pile Cofferdam
C uiX iao-w ei,Yang Xiao-dong,Li Xiao-liang,Wang Shi-d e,Wang Qing-biao,Xu Hao-lin
[Abstract]Relying on the Suzhou Jinji lake bottom tunnel,through theoretical analysis,field practice and other methods,the key technology of the PC construction method combined steel pipe pile construction in the cofferdam construction process is analyzed,and tar­geted waterproof and seepage control measures are proposed,which have achieved good treatment effect.The research results are obtained are as follows ： (1) the key technology and process flow of the cofferdam construction are sununarized； (2 )the key technology of cof-ferdam waterproofing is proposed，and the foundation pit anti-seepage system of the cofferdam section is established； (3 )through the application of the project to the coflFerdam anti-seepage system,the effectiveness of the system is verified,the experience is accumulated, and the subsequent projects are provided for reference.
[Keywords]PC construction method combined steel pipe pile；cofferdam ；waterproof technology
城市空间格局逐渐向空中与地下延伸，新建工程中，大 型深基坑项目越来越多，对于支护型式在安全性、经济性以 及环保性的要求也越来越高。

鉴于上述情况，需对PC工法组 合桩防水进行研宄。

方宏等介绍了 PC工法组合粧在深基坑工程中的应用情 况，分析了其关键施工技术以及保证施工效率的主要措施，为 其他类似工程提供了有效的技术参考；杨绍红介绍了 PC工法 组合桩技术经实践证明其在节能环保方面具有很大优势，经 济效益和社会效益非常显著，具有很高的推广应用价值；李 福连等介绍在建筑基坑支护中采用的PC工法组合桩布置形 式，其快速接头应用内接头管以螺栓连接，取得了较好的成效，最后总结了制作加工螺栓孔与垂直度控制等关键技术及快速 接头的方法。

国内诸多学者对PC工法组合桩的制作、设计和施工等方 面进行了研宄，有对关键技术工艺方面进行了分析；有对基 坑中PC组合工法桩布置形式进行了分析。

但在对PC工法组 合桩防水、防渗和止水方面缺乏相关研究:。

通过对PC工法组 合桩的介绍和关键施工技术研宄，得出了 PC工法组合桩围堰 段基坑防渗水体系。

1工程概况
本工程为苏州工业园区金鸡湖隧道围堰工程，围堰施工临 时建筑物等级为4级。

围堰分南北两侧，南侧起讫里程为S0+ 000~53+201.5，总长度为320丨.5111，北侧围堰起讫里程为1^0+ 000~N2+890.53,总长度2890.53m,横向接头围堰总长度877.37m,围堰总长度6969.4m。

湖底标高多在-l.000~6.000m。

堰内进行干作明挖法施工隧道主体结构。

围堰分2期。

I期围 堰：1期北侧里程N0+000~N2+185.46,长2185.46m;南侧里 程80+000~52+303.51,长2303.51111。

11期围堰：北侧围堰
收稿日期：2021-03-15
作者简介：崔晓伟（1994—),男，山东烟台人，助理工程师，主要研宂 方向为市政、桥梁施工技术。

N l+864.13~N2+890.53,长 1016.4m;南侧围堰 S1+884.32~S3+ 201.5,长 1317.18m。

其中北侧围堰N1+864.13〜N2+185.46, 南侧围堰S1+554.32~S2+303.51为丨、II期共用段；北侧围堰 N1+264.13-N1+864.16,南侧围堰S1+284.32-S1+884.32 为 I 期围堰抢先段。

金鸡湖围堰平面布置如图1所示。

本项目施工范围
-标段B B M I I三标段i
K0+155K l+115K4+393.3K5+507
图1金鸡湖围堰平面布置示意
2 PC工法组合桩简介
PC工法组合桩是1种新型围护粧工艺，单纯的钢板桩不 论是U形、Z形还是直腹型，因其截面刚度小，在深基坑应 用时势必需要多层撑锚结构，从而加大了施工难度，导致其 快速高效的优势难以发挥。

PC工法组合桩是将拉森桩与型钢 等材料结合使用，形成各种截面的组合桩用于挡土和止水。

在施工过程中，可根据基坑工程实际情况选择适合工程施工 的工法组合桩形式。

目前，主要有以下几种形式：桩+拉森钢板桩、桩+型 钢桩、型钢桩+拉森钢板粧。

作为丨种可重复利用的绿色环保 建材，PC工法组合粧（与拉森粧组合）以其高强、轻型、材 质稳定、质量可靠、耐久性好、耐候性好、止水及使用全过 程无污染施工、检查便利、验收环节简便、可重复使用、经 济性好等优点，受到基坑行业的重视和青睐。

PC工法组合桩的前身为传统的拉森钢板桩，以桩作为主 要受力桩结合拉伸钢板桩，改进了单纯的拉森钢板桩刚度差、
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易变形等缺点，可以同时兼作挡土结构以及止水帷幕，适用 于各种情况的地质条件，尤其适合深基坑工程；同时也适用 于围堰、组合式连续墙、地铁基坑等工程。

3 PC工法组合桩关键施工技术
3.1 施工工艺流程
桩围堰施工工艺流程如图2所示。

图2钢管粧围堰施工工艺流程
3.2施X操作要点
3.2.1施工准备
(1)施工材料准备。

钢管桩围堰施工材料的准备见表1。

表1施工材料准备
施工准备备注
施工前加工拉杆，拉杆采用048的圆钢—
钢围檁加工：钢围檁采用双拼30轻型槽钢，横向钢围檫前
后连接处采用加板加肋的形式焊接，焊缝要求平整、饱满，
不能出现漏焊
—
防渗土工膜采用两布一膜，布重400g/m2,规格：SN2/PE-
12400-0.35 ;高强土工格栅 120kN/m
—
现场收到新的钢管桩和拉森钢板粧，应具备相关合格证明，
符合出场要求。

依据施工规范，应对拉森钢板桩、钢管桩
的锁口进行试用检查，对所有检査合格的钢管桩、钢板桩 进行分类分号存储，存放时应保证锁口内部的干燥清洁。

试验检査方法：使用长度2m左右，与桩锁口规格一致的 钢板桩进行检查，从头到尾，不应遗漏，若发现锁口不合 等情况，需及时检修钢管桩、钢
板桩
(2)水下地勘。

施工前采用南方卫星导航“方洲号”无 人测量船对湖底标高进行了量测，数据采集间隔2m,如图3 所示。

图3对湖底标高进行复测
对湖西、湖东靠近堤岸处，施工前用抓斗船对连接驳岸 和码头处水较深处湖底进行清理障碍物作业，水较浅处采用 长臂挖机进行清理，当出现异常情况时，利用潜水员下水进 行査明情况并做好记录，并进行专项上报。

(3)试粧。

粧围堰施工前，拟在N0+106.01〜N0+156.01、
S0+089.2〜S0+139.2 进行锁扣桩试桩，N0+000〜N0+106.01、
S0+000〜S0+089.2进行拉森IV钢板粧试粧工作。

试桩参数
为0720x12、单根长度为23m FSP—V I钢板桩，单根长度为
15m，根据试粧先行段确定相应参数。

桃花岛周围抛石范围如
图4所示。

图4桃花岛周围抛石范围
3.2.2施工流程
施工流程如图5所示。

施工准备---------安装导向架1----------------------------------打设钢管桩
图5施工流程
3.2.3 施工工艺
(1)测量放样。

桩用振动锤吊打，桩施打前先在粧轴线
上每50m间距定出测量标志杆起到定向作用如图6所示，标
志杆上同时标出高程。

放样时利用GPS通过在水平方向上调
整搁置在托座上的双拼槽钢的位置来调整导向架中心线，以
保证粧定位准确。

测置标志杆
---------------------•----
纵向
50000
围堰
图6纵向围堰桩测量控制示意
(2)安装导向架。

插打前根据临时围堰的走向安装导向 架。

导向架由063〇X12X23m桩和先由测量组放样导向架桩
成粧位置，振动锤打入，沉放时，振动的同时用测量仪器控
制粧身垂直度，防止偏位。

导向桩打入深度与同里程围堰粧
基打入深度相同。

桩施工完成后，在桩身相应标高位置焊接
托座，并安装槽钢。

通过在水平方向上调整搁置在托座上的
双拼槽钢的位置来调整导向架中心线，以保证粧定位准确导
向桩每侧间距5m布置，转折点适当加密。

焊接限位卡板，以
保证桩插打过程中的垂直度控制精准，如图7所示。

安装导向
架时应注意导向架的位置应尽量垂直，且不能与粧碰撞。

(3)桩的安插。

1)出厂时桩的搬运：钢桩的搬运采用 25t门式起重机进行吊运，采用专用吊夹具，从钢桩的吊耳处
吊装，防止损伤。

落驳时用60t的起重船进行吊运。

2)粧运 输：平板船将粧直接运输到现场。

由于船尺寸大，重量大且
易于打桩。

如图8所示。

调整驳船上的稳定支撑。

这些层由
异形钢制成，并且橡胶板安装在板上，与堆栈接触。

到达后，
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用木绳或粗麻布支撑垫子。

3)吊粧：设计桩长为23m ,桩起 吊采用双点起吊喂桩。

喂桩起重机主钩与副钩同时起吊桩两 端3m 处，同时起吊桩，起吊过程保持桩水平；起到一定高度 以及离开运桩船一定距离后，主钩缓慢向上提起桩1端，副钩 缓慢下放桩另1端，使桩呈竖直状。

停稳后人工卸脱副钩，使 用主钩将桩放至导向架内，利用自重插入湖底土体，保持自稳， 以便振动锤夹桩插打。

吊点设计需要满足受力要求，保证不 发生较大的变形，50m 以内桩采用2点吊。

4)桩插打：为确 保插打位置准确，第1根桩是插打的关键。

图7焊接限位卡板
度大于2m )，然后在围堰迎水侧内侧铺设复合土工膜SN 2/PE -
12-400-0.35, 土工膜与土工织物在围堰底部重叠4m 。

为保证土工材料铺设质量，需将土工材料固定在土袋上， 按照设计尺寸固定土工材料后人工下放，潜水员在水下将搭 接接头处处理平顺后用沙袋平压搭接接头的方式保证搭接 质量。

由于基坑侧小粧之间间距大，相邻粧内侧土工格栅、土 工织物固定较为困难，为防止相邻小桩内侧土工格栅搭接处 在填土时被破坏，故在基坑侧土工格栅搭接处，铺设1层竹箅, 保证竹箅和相邻粧的搭接及土工织物的搭接质量，保证围堰 的防水质量。

(a ) (b )图8运输船加固示意 (a )平面；（b )断面桩围堰插打采有2种方式。

(1) 用机械手配合。

采用850机械手进行桩插打，机械手
将桩从运输船上夹起后插入导向架内，固定导向架限位卡板，
用机械手插打桩，测量人员用全站仪从2个不同的方向进行控
制沉桩过程的垂直度，用机械手将桩打至设计标高。

(2) 采用机械手配合履带式起重机及振动锤进行桩打设，
当遇到坚硬地层，先用机械手将桩插入导向架内并打设，打
入困难或无法打入时，换用履带式起重机配合振动锤进行打
设。

后续逐根插打施工过程中为保证桩身垂直度，每根桩采 用垂球吊线加2个方向的水平尺的方式控制垂直度，并且每打 2根设置1道横隔板来控制垂直度。

首根粧桩身的垂直度应控制在0.5%i 以内，其他桩的垂 直度控制在1%Z 以内。

锤击停打应符合以下条件：锤击停打应以设计标高控制 为主、贯入度做参考；贯入度应根据试桩资料，结合桩锥性能 确定。

4围堰段基坑防渗水体系
(1)铺设土工织物。

将测量好长度的卷装土工织物固定
在上，铺设时采用焊接型钢向下压的方式铺设，铺设完成后 再桩顶夹设固定，潜水员下水处理水下土工材料，以保证水 下土工材料铺设平直和土工材料搭接质量。

如图9所示。

桩（板）围堰迎水侧湖底先铺设复合土工膜SN 2/PE -12- 400-0.35,然后铺设土工织物包素混凝土预制块l O c m x l O c m x 10cm ,间距2mx 2m 。

（板）粧围堰先在靠基坑侧内侧铺设 400g /m 2土工织物及120kN /m 高强土工格栅（土工格栅搭接长
图9 土工材料布置示意
(2) 本工程在围堰迎水侧布置10m 宽土工膜，以提高围 堰绕流、管涌现象发生，做到止水第1层防护。

(3) 围堰桩采用锁扣+ 土工膜组合止水，防止水从围堰 土体渗入基坑，做到止水第2层防护。

(4) 本工程所有钢板桩、钢管粧全部穿透微承压水，达
到微承压水下不透水层，做到了止水第3层防护。

(5) 由于本工程先行开放段处横向围堰安插在结构顶， 对此处围堰进行覆土回填后，采用高压旋喷桩止水+SMC 水
泥搅拌墙止水+抛石护底的形式保证围堰的防水性，做到了 止水的第4层防护。

(6) 施作止水帷幕、高压旋喷桩等工艺进行防水，做到
了止水的第5层防护。

(7) 基坑内打设疏干井、降压井等降水措施，更是在先
期降水时采用真空抽水的施工工艺，提高降水效果，做到了 止水的第6层防护，保证坑内无水作业。

作业时控制各项防渗
水措施质量。

5结束语
通过理论分析、现场实践等方法对围堰防水关键技术进 行研宄并提出针对性治理措施，取得较好的治理效果，得到 的研究成果。

(1) 通过对PC 工法组合粧的施工及支护原理进行理论分 析，得出了围堰施工的关键技术和工艺流程。

(2) 通过对施工关键技术和工艺流程进行研宄，提出了 围堰防水关键技术，建立了围堰段基坑防渗水体系。

(3) 通过该项目对围堰防渗水体系的应用，验证了该体 系的有效性，积累经验，为后继项目提供借鉴。

参考文献
[1] 浙江省土木建筑学会.第26届华东六省一市土木建筑工程建造技术交 流会论文集（上册）[C ].浙江省土木建筑学会，2020.[2] 杨绍红.PC 工法组合钢管桩在基坑工程中的应用与分析[J ].城市住宅， 2018, 25 (7) ： 121-122, 126.
[3] 李福连，尚伟，华锦耀.基坑支护采用PC 工法组合钢管粧及其快速接 头施工技术[J ].建筑施工，2019, 41 (1): 49-50.[4] 亓守臣.深基坑锁口钢管桩围堰设计与施工[J ].国防交通工程与技术，
2015, 13 (S 1) ： 24-25.
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