一種H型鋼組合式支擋結構在工程中的應用

王鑫　李海龍　楊龍　閆會玲　陳曉東

摘要：本文介紹了一種H型鋼組合式支擋結構在實際工程中的應用。該擋墻采用標準H型鋼嵌固土中作為主要受力構件，H型鋼之間設置鋼板作為擋土板，采用焊接連接，輔以泄水孔。該種結構形式工作原理簡單、取材容易、施工方便且占地小，可適用于中小規模的基坑及擋墻工程。其無污染、可回收等特性，也很好的相應國家實現碳中和的目標。

關鍵詞：H型鋼;擋墻;基坑支護;碳中和

1.引言

碳中和，是指企業、團體或個人測算在一定時間內，直接或間接產生的溫室氣體排放總量，通過植樹造林、節能減排等形式，抵消自身產生的二氧化碳排放，實現二氧化碳的“零排放”。而碳達峰則指的是碳排放進入平臺期后，進入平穩下降階段。簡單地說，也就是讓二氧化碳排放量“收支相抵”。2020年9月22日，中國政府在第七十五屆聯合國大會上提出：“中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。”2021年3月5日，2021年國務院政府工作報告中指出，扎實做好碳達峰、碳中和各項工作，制定2030年前碳排放達峰行動方案，優化產業結構和能源結構。

近幾年來，綠色建造工藝逐漸代替了傳統工藝。綠色建造是指在工程建設的規劃、設計和施工全過程中，在保證安全和質量的同時，通過科學管理和技術進步，提高資源利用效率，節約資源和能源，減少污染，保護環境，實現可持續發展的工程建設生產活動。現有現澆工藝主要存在工程成本較大、施工工期較長等問題。為解決工期問題，推廣裝配式工藝技術成為了一條可行之路。

由于現階段擋墻、基坑支護等建設形式以現澆鋼筋混凝土結構為主，可回收性差，不滿足國家減少碳排放的號召。且現澆結構需要施工空間大，施工過程中對環境也有一部分污染。因此，需要對現有工程支護形式進行改進，盡量采用能預制、可回收的裝配式支護形式。

2.項目概述

某道路工程位于北京市海淀區西北部，其南側步道緊鄰某小區北側圍墻。因圍墻實施在前，且圍墻底部與擬建人行道處有1～1.5米高差，現況為土坡。如預實施人行道且不破壞現況小區圍墻，需在圍墻根部新建擋墻，以接順該處高差。

3.地質情況

該處土層情況如下：

人工堆積層（第1大層）：表層一般為厚約0.80～4.80m的人工堆積之雜填土①層及粉土素填土①1層。

第四紀沉積層（第2～5大層）：人工堆積層以下為第四紀沉積層之粉質黏土②層，粉土②1層及黏土②層;粉土③層及粉質黏土③1層;粉質黏土④層及粉土④1層;粉質黏土⑤層。

根據地層條件和開挖深度，此項目適宜采用樁板式結構支護。局部磚渣塊石的存在會影響裝配化效率。

4.支護設計思路

本支護工程周邊相對空闊，施工便利。采用支護類型為：型鋼樁+裝配式面板。結構支護高度1m，其支護起到擋墻基底加固和局部擋土作用。本工程采用H型鋼+裝配板的支護方式，樁間距為0.9m，H型鋼樁的型號為HW300x300x10x15。樁間板采用高分子裝配板（或等厚鋼板）。

5.施工方法及技術要求

施工準備→施工放線→施工槽開挖→HM型鋼施工→修整坡面→冠梁施工→噴涂施工→面板安裝→安裝排水管→背土回填

1、施工放線

根據總包提供的坐標點施放型鋼樁施工軸線（型鋼樁外邊線）。

2、導向槽開挖

根據施工軸線人工開挖300mm寬，500mm深施工槽，施工槽主要作用是清楚地表回填的大石塊及建筑垃圾。施工槽開挖完畢后，根據軸線確定各樁位位置，并做好標記。

3、HM型鋼施工

采用HW300*300型鋼護壁樁做護壁圍護結構，詳見圖紙。

1）施工要求

H型鋼護壁樁嵌入基底深度為2.0-2.5m，全段采用3m長HW300*300型鋼支護，間距900mm;

2）施工工序

檢查定位放線→清理樁位→振打型鋼護壁樁

3）施工方法

型鋼選用振動錘擊打入法。在施打過程中，應確保樁的垂直度及打入深度。施工采用逐根打入法，施工時根據預先放出的軸線鋪設專用的導向架，導向架采用槽鋼或角鋼制成，用沉樁機吊運就位，將型鋼插入導向架中，用纜風繩固定，然后再施打。在施打過程中用經緯儀測量監控，當偏斜過大時不得拉擠方法調正，應拔除重打。

4、修整坡面

將冠梁位置的坡面修整出施工作業面，并將坡面松散土人工清理掉，防止滑落。

5、冠梁施工

冠梁采用18#槽鋼，由一端開始與型鋼樁迎土面進行焊接，焊接位置為樁頂下10cm。

6、噴涂施工

將型鋼樁表面進行處理，保證表面無污染及鐵銹。然后進行噴涂底漆，待底漆干燥后進行面漆噴涂。面板噴涂同上。

7、裝配面板安裝

根據每空的高度對面板進行切割，保證上口與鋼樁一平，下部插入槽底。面板與型鋼翼緣搭接10cm，并用螺栓固定。面板安裝前應檢查坡面是否平整、堅實，如有異物應事先處理。面板安裝要平直，相鄰面板間隙及同一平面度的允許偏差均不大于10mm。

8、排水孔

場地上部有匯水時，需安裝排水孔。

排水孔采用φ50PVC管制作，管長50cm，入土端梅花布置φ10mm滲水孔，用細目紗網進行包裹。距地面30cm高處，在面板上統一開φ50mm圓孔，將排水孔穿過，外露5cm，水平間距根據現場實際進行調整。

6.實施成果

該處擋墻基本按原設計實施。其中樁間插板采用q235鋼板，厚3mm。整體噴涂防腐漆。成品效果較好，受到各方好評。

7.結論

從實際工程應用結果來看，該H型鋼組合式擋墻支護有以下幾個特點：

1、該擋墻占用施工空間小，對現況擋墻影響小。施工期間無混凝土現澆操作，對周邊環境污染小。施工無噪音，對周邊居民影響小，適合在城市內人口密集區域施工。

2、結構輕薄小巧，外觀效果好，適用性很強。

3、材料能預制，可回收，綠色建造，低碳施工，值得推廣。

4、H型鋼的剛度較高，一定程度上緩解了懸臂體系支護剛度不足的情況，但該型式從計算分析結果看仍不適合高差過大的擋墻。對于深度較小的擋墻（高差1～3米）有其獨特的優勢，值得嘗試。