HUC組合鋼板樁在深基坑工程中的應用

上海電力建筑工程公司 上海 200437

1 HUC組合鋼板樁

HUC（H-pile and U-pile Connected的縮寫）組合鋼板樁：H型樁作為結構的主要構件，承載大部分的水土壓力；U型鋼板樁為輔樁，起連接為整體和擋水的作用。通過H型主樁和U型輔助鋼板樁不同的組合形式，能獲得更大的截面參數，優化節省鋼材用量，在深基坑支護結構中更具性價比。為保證具有一定的施工靈活度，HUC組合鋼板樁施工采用圓管與圓鋼的鎖扣形式，圓管與圓鋼的間距為5 mm（圖1）。

圖1 H型鋼和U型鋼板樁的連接示意

2 HUC組合鋼板樁的設計及驗算[1,2]

以本工程的原水泵房及雨水泵房基坑圍護工程為例，原水泵房、雨水泵房的開挖深度分別為6.95 m、6.6 m，采取HUC組合鋼板樁+1 道鋼支撐圍護體系，樁長15 m（為原水泵房，雨水泵房樁長12 m），H型鋼規格為700 mm×300 mm×13 mm×24 mm，鋼圍檁采用雙拼H型鋼，規格為700 mm×300 mm×13 mm×24 mm；第1道鋼支撐采用φ609 mm×16 mm鋼管；立柱采用350 mm×350 mm H型鋼立柱，長度取20 m（表1）。

表1 圍護體基坑計算結果

由基坑計算結果可見，穩定性安全系數計算均大于規范允許值，滿足施工安全要求。基坑最大側向變形滿足規范相應的環境保護要求。

每根樁的抗彎剛度EI=422 100 kN·m2，內力和土體抗力的計算結果如圖2所示。

抗傾覆驗算：大于要求安全系數1.050，符合要求。（以上驗算僅反映原水泵房區域的安全系數）。

3 HUC組合鋼板樁的施工要點[3-5]

3.1 施工條件

HUC組合型鋼板樁施工機具設備主要為500 kN履帶吊、導向架及振動錘。對場地的要求不高，但是場地的好壞直接關系到施工的進度，場地的平整度高低直接決定了調整導向架的效率。

3.2 施工順序

場地平整→導向架就位→H型鋼樁施打→U型鋼板樁施打→下一組組合鋼板樁施工→基坑圍護成型

圖2 內力和土體抗力的計算結果

3.3 導向架

導向架是用多種型鋼及滑輪加工組合而成，用以滿足鋼板樁施工的鋼支架，它是整個組合鋼板樁施工的核心，施工的快慢，施工的垂直度以及HUC組合鋼板樁能否順利施工完全取決于導向架。導向架的長度一般可以施工6～8 個型鋼的長度，質量8～10 t，用以增加導向架的穩定性。高度一般為3～3.5 m，保證施工H型樁的垂直度，誤差控制在5 mm以內。

3.4 H型樁的施工及垂直度控制

導向架安放后起吊H型樁，先靠型鋼自身的重力沉樁，當無法再下沉時，開始用振動錘夾緊并振動型鋼，振動下沉過程中，H型樁的下沉速度不能過快。當H型樁振動至導向架上層0.6～0.8 m時，停止振動，開始下一個H型樁的施工。當施工完一根型鋼后，應立即觀察導向架，如果有偏位或不水平，應立即進行調整，時刻保持導向架的平衡。

3.5 U型板樁沉樁控制

完成H型鋼施工完畢后，開始施工U型板樁，U型板樁兩側的圓鋼應切割成一個斜角，以減少和鎖口的摩擦力。對位時使U型板對入H型板樁鎖口，開始靠自身的重力作自由沉樁，期間吊機和指揮應注意配合，時刻調整吊機方向，讓板能自由順利的通過導向架上下兩層，并入土一部分。入土后不再沉樁時，開始用振動錘U型板樁，振動過程也不能快，應保持一定的速率下沉。

3.6 導向架接頭處H型樁間的U型板樁施工

當施工完2 個相鄰的導向架內的樁后，移走導向架。將相鄰的H型樁振動至離地面1 m處。將U型板對入H型樁兩側鎖扣，啟動振動錘將U型板樁振入。然后依次將2 個導向架內的其他樁依次振動至設計標高，完成2 組樁的施工。

4 HUC組合鋼板樁特點

1）通過H型鋼與U型鋼不同的組合，可以獲得需要的圍護墻體的剛度和強度；同時可以根據基坑形狀，能把基坑圍護體做成復雜形狀。

2）施工便捷、程序簡單、施工速度快，平均25 min可以完成1 根樁；拔樁速率快于打樁速率。以本工程為例，基坑周長159 m，打設HUC鋼板樁共93 根樁，需要8 d時間完成后即可挖土；假設采用3.2 m寬的水泥土重力壩擋土墻，約660 根雙軸攪拌樁需要15 d（2 臺樁機作業），且需要28 d養護時間后才能進行土方開挖。

3）HUC組合鋼板樁的日租賃費用是8 元/t，加打拔費約100 萬元；假設采用水泥土重力壩擋土墻，樁長按8.65 m考慮，樁的總方量約3 996 m3，費用為51 萬元（不含進出場費）。

4）基坑止水效果較好，鋼板樁之間通過鎖口連接，兼做止水帷幕，基坑內基本無大量積水。

5）基坑施工占地小，不需要大面積開挖，減少施工場地范圍，適用于大多數周圍環境不便大開挖的工程。

6）基坑位移小，基坑安全性高。

5 結語

HUC組合型鋼鋼板樁對施工的精確度要求較高，因此在各方面，特別是選型設計、施工技術、樁體質量方面都要嚴格把關，環環相扣，這樣才能確保施工的順利和效率，才能體現出HUC組合板樁真正的工藝價值。

今后在施工中應當繼續優化HUC組合鋼板樁的設計，包括水平鋼支撐位置的選取，既要滿足鋼板樁抗力要求，同時也要注意與建（構）筑物結構的位置關系，避免與建（構）筑物結構相碰給施工帶來難度，同時還要配合協調好與土方開挖施工銜接等問題。