一种H型钢组合式支挡结构在工程中的应用

王鑫　李海龙　杨龙　闫会玲　陈晓东

摘要：本文介绍了一种H型钢组合式支挡结构在实际工程中的应用。该挡墙采用标准H型钢嵌固土中作为主要受力构件，H型钢之间设置钢板作为挡土板，采用焊接连接，辅以泄水孔。该种结构形式工作原理简单、取材容易、施工方便且占地小，可适用于中小规模的基坑及挡墙工程。其无污染、可回收等特性，也很好的相应国家实现碳中和的目标。

关键词：H型钢;挡墙;基坑支护;碳中和

1.引言

碳中和，是指企业、团体或个人测算在一定时间内，直接或间接产生的温室气体排放总量，通过植树造林、节能减排等形式，抵消自身产生的二氧化碳排放，实现二氧化碳的“零排放”。而碳达峰则指的是碳排放进入平台期后，进入平稳下降阶段。简单地说，也就是让二氧化碳排放量“收支相抵”。2020年9月22日，中国政府在第七十五届联合国大会上提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”2021年3月5日，2021年国务院政府工作报告中指出，扎实做好碳达峰、碳中和各项工作，制定2030年前碳排放达峰行动方案，优化产业结构和能源结构。

近几年来，绿色建造工艺逐渐代替了传统工艺。绿色建造是指在工程建设的规划、设计和施工全过程中，在保证安全和质量的同时，通过科学管理和技术进步，提高资源利用效率，节约资源和能源，减少污染，保护环境，实现可持续发展的工程建设生产活动。现有现浇工艺主要存在工程成本较大、施工工期较长等问题。为解决工期问题，推广装配式工艺技术成为了一条可行之路。

由于现阶段挡墙、基坑支护等建设形式以现浇钢筋混凝土结构为主，可回收性差，不满足国家减少碳排放的号召。且现浇结构需要施工空间大，施工过程中对环境也有一部分污染。因此，需要对现有工程支护形式进行改进，尽量采用能预制、可回收的装配式支护形式。

2.项目概述

某道路工程位于北京市海淀区西北部，其南侧步道紧邻某小区北侧围墙。因围墙实施在前，且围墙底部与拟建人行道处有1～1.5米高差，现况为土坡。如预实施人行道且不破坏现况小区围墙，需在围墙根部新建挡墙，以接顺该处高差。

3.地质情况

该处土层情况如下：

人工堆积层（第1大层）：表层一般为厚约0.80～4.80m的人工堆积之杂填土①层及粉土素填土①1层。

第四纪沉积层（第2～5大层）：人工堆积层以下为第四纪沉积层之粉质黏土②层，粉土②1层及黏土②层;粉土③层及粉质黏土③1层;粉质黏土④层及粉土④1层;粉质黏土⑤层。

根据地层条件和开挖深度，此项目适宜采用桩板式结构支护。局部砖渣块石的存在会影响装配化效率。

4.支护设计思路

本支护工程周边相对空阔，施工便利。采用支护类型为：型钢桩+装配式面板。结构支护高度1m，其支护起到挡墙基底加固和局部挡土作用。本工程采用H型钢+装配板的支护方式，桩间距为0.9m，H型钢桩的型号为HW300x300x10x15。桩间板采用高分子装配板（或等厚钢板）。

5.施工方法及技术要求

施工准备→施工放线→施工槽开挖→HM型钢施工→修整坡面→冠梁施工→喷涂施工→面板安装→安装排水管→背土回填

1、施工放线

根据总包提供的坐标点施放型钢桩施工轴线（型钢桩外边线）。

2、导向槽开挖

根据施工轴线人工开挖300mm宽，500mm深施工槽，施工槽主要作用是清楚地表回填的大石块及建筑垃圾。施工槽开挖完毕后，根据轴线确定各桩位位置，并做好标记。

3、HM型钢施工

采用HW300*300型钢护壁桩做护壁围护结构，详见图纸。

1）施工要求

H型钢护壁桩嵌入基底深度为2.0-2.5m，全段采用3m长HW300*300型钢支护，间距900mm;

2）施工工序

检查定位放线→清理桩位→振打型钢护壁桩

3）施工方法

型钢选用振动锤击打入法。在施打过程中，应确保桩的垂直度及打入深度。施工采用逐根打入法，施工时根据预先放出的轴线铺设专用的导向架，导向架采用槽钢或角钢制成，用沉桩机吊运就位，将型钢插入导向架中，用缆风绳固定，然后再施打。在施打过程中用经纬仪测量监控，当偏斜过大时不得拉挤方法调正，应拔除重打。

4、修整坡面

将冠梁位置的坡面修整出施工作业面，并将坡面松散土人工清理掉，防止滑落。

5、冠梁施工

冠梁采用18#槽钢，由一端开始与型钢桩迎土面进行焊接，焊接位置为桩顶下10cm。

6、喷涂施工

将型钢桩表面进行处理，保证表面无污染及铁锈。然后进行喷涂底漆，待底漆干燥后进行面漆喷涂。面板喷涂同上。

7、装配面板安装

根据每空的高度对面板进行切割，保证上口与钢桩一平，下部插入槽底。面板与型钢翼缘搭接10cm，并用螺栓固定。面板安装前应检查坡面是否平整、坚实，如有异物应事先处理。面板安装要平直，相邻面板间隙及同一平面度的允许偏差均不大于10mm。

8、排水孔

场地上部有汇水时，需安装排水孔。

排水孔采用φ50PVC管制作，管長50cm，入土端梅花布置φ10mm渗水孔，用细目纱网进行包裹。距地面30cm高处，在面板上统一开φ50mm圆孔，将排水孔穿过，外露5cm，水平间距根据现场实际进行调整。

6.实施成果

该处挡墙基本按原设计实施。其中桩间插板采用q235钢板，厚3mm。整体喷涂防腐漆。成品效果较好，受到各方好评。

7.结论

从实际工程应用结果来看，该H型钢组合式挡墙支护有以下几个特点：

1、该挡墙占用施工空间小，对现况挡墙影响小。施工期间无混凝土现浇操作，对周边环境污染小。施工无噪音，对周边居民影响小，适合在城市内人口密集区域施工。

2、结构轻薄小巧，外观效果好，适用性很强。

3、材料能预制，可回收，绿色建造，低碳施工，值得推广。

4、H型钢的刚度较高，一定程度上缓解了悬臂体系支护刚度不足的情况，但该型式从计算分析结果看仍不适合高差过大的挡墙。对于深度较小的挡墙（高差1～3米）有其独特的优势，值得尝试。