导语:还在为基坑支护成本高、工期长、泥浆污染头疼?传统的灌注桩+搅拌桩太慢太贵,纯钢板桩又怕变形大?现在,一种融合两者优势的“黄金搭档”工法——HPW工法 正悄然兴起!它能省成本20%,提速30%以上,还更环保!快来看看它是如何做到的!
摘要:HPW工法(H型钢联合钢板组合基坑支护工法)是一种创新的基坑支护技术。它巧妙地将高刚度的H型钢桩与挡土止水的钢板组合,通过特制的导槽和锁扣紧密连接,形成刚性强、止水好的连续挡土墙。相比传统混凝土支护,HPW工法施工更快(节省30%以上工期)、造价更低(节省约20%)、材料可回收、绿色环保(无泥浆污染),特别适用于10米以内深度的软土基坑。本文详解其原理、优势、适用场景,并分享成功应用案例。
关键词:基坑支护, HPW工法, H型钢, 钢板, 环保, 高效。
一、背景:传统基坑支护的痛点与新需求
基坑开挖,安全第一,支护是关键。目前广泛使用的“灌注桩排桩+水泥土搅拌桩止水帷幕”方案,虽然技术成熟,但存在明显短板:
造价高昂: 消耗大量混凝土、钢材,材料成本和施工成本都高。
工期漫长: 钻孔、灌注、养护、搅拌桩施工等环节耗时久。
污染严重: 产生大量难以处理的泥浆,环保压力大。
资源消耗: 材料基本为一次性使用。
而纯钢板桩支护以其施工快捷、可回收利用、绿色环保的特点受到青睐。但其“柔”性是硬伤:
刚度低: 基坑变形控制能力弱,对周边保护要求高的项目风险大。
变形大: 容易导致周边地面沉降、管线位移等问题。
锁口渗漏风险: 对施工精度要求极高,否则止水效果难保证。
痛点呼唤创新! 江苏东合南岩土工程技术研究有限公司洞察行业需求,取长补短,研发出了HPW工法 (H-shaped steel & steel Plate Pit Wall)——一种融合H型钢刚度与钢板挡土止水优势的全新基坑支护解决方案。
二、HPW工法:原理揭秘——1+1>2的“黄金组合
想象一下:把一根根坚实的“骨架”(H型钢桩)垂直打入土中,然后在每两根“骨架”之间插入一块宽大的“挡板”(钢板)。关键在于,H型钢桩的两侧翼缘上预先焊接了特制的导槽,钢板的两侧边缘则配有专用锁扣。
施工流程:
场地准备、精准放线。
使用导向架精确定位,用高频液压振动锤将带导槽的H型钢桩打到设计深度(确保垂直度和间距精度)。
在相邻两根H型钢桩之间,沿着导槽,将钢板(宽度约2米)插入并振动打入土中。钢板可通过焊接加长。
钢板与H型钢通过锁扣在导槽内紧密咬合,形成连续的地下“钢墙”。
根据需要在顶部设置围檩(通常由双拼槽钢或混凝土填充方管构成)和钢支撑(圆管或H型钢,装配式或焊接式),形成完整的支护体系。
核心原理:
“刚柔并济”: H型钢提供强大的竖向刚度和抗弯能力,有效抵抗土压力,控制基坑变形;钢板提供连续的挡土面和止水屏障,防止水土流失。
“无缝”连接: 导槽和锁扣的设计确保了H型钢与钢板之间的紧密、可靠连接,大大提高了整个挡土结构的整体性、刚度和止水密封性,克服了纯H型钢支护桩间易流土、止水差的缺点。
“宽板”效率: 相比窄小的传统钢板桩(U型或Z型),HPW使用的单块钢板宽度更大(约2米),意味着在相同支护长度下,需要打设/拔除的构件数量更少,显著提升施工速度,降低机械台班费用。
三、核心优势:省钱、省时、省心、环保
HPW工法为何能脱颖而出?因为它集中解决了传统工法的痛点:
显著降低造价(省钱!): 省去了大量混凝土和钢筋消耗,材料成本大幅下降。综合工程造价比传统混凝土支护体系节约约20%!
大幅缩短工期(省时!): 施工工艺简化(无需养护),打桩效率高(构件少、宽板),比传统方法节约工期30%以上!时间就是金钱!
钢材循环利用(绿色!): H型钢桩和钢板在工程结束后可完整拔出,经处理后重复使用于其他项目,符合循环经济理念,减少资源消耗。
节能环保(省心!): 无泥浆污染,噪音相对可控(使用高频液压锤),现场整洁,符合现代绿色施工要求。
支护性能优异(安全!):
整体刚度大:H型钢+紧密连接的钢板+围檩支撑,形成强有力支护体系,变形控制能力强,基坑稳定性好。
止水效果好:连续的钢板墙和可靠的锁扣连接,形成了优良的止水帷幕,有效阻隔地下水。
施工便捷高效:机械化程度高,工艺相对简单,受天气影响较小。
四、主要应用场景:哪里最适合HPW?
HPW工法并非万能,但在其优势领域表现卓越:
基坑深度:最适合开挖深度在10米以内的基坑,一般对应不超过2层地下室的项目。
地质条件:适用于软弱土层,如:淤泥、淤泥质土、粉土、粉细砂、粉质粘土;不适用: 岩石、密实卵砾石、大块石等硬质地层(难以打入)。
项目类型:房建地下室、市政管沟、小型桥涵基础、对变形控制和环保要求较高的城区项目等。
五、成功案例说话:南京市妇女干部学校项目
项目概况:
地点:南京市莫愁湖西路5号
基坑特点:基坑总周长约160米,开挖深度5.64~7.39米。
地质挑战:土层主要为深厚的淤泥质粉质粘土,软弱,对支护结构要求高。
解决方案:
采用HPW工法进行支护。
核心构件:
H型钢桩:规格700×300×12×20mm (高700mm,宽300mm,腹板厚12mm,翼缘厚20mm - 非常强壮!)
钢板:宽度2.2m,厚度20mm (宽大厚实!)
支撑体系:加设两道钢支撑,确保稳定性。
施工周期:4月15日开工打桩,至6月30日支护完成,高效!
效益对比 (VS 传统钻孔灌注桩+两道混凝土支撑):
经济效益亮眼:
直接节约工程造价:144万元!
因工期缩短节约管理费:约7万元!
总计节约:151万元! (一笔可观的节省!)
工期效益显著: 整体工期大幅缩短。
环保效益突出: 完全避免了泥浆污染,施工噪音也得到更好控制,对莫愁湖周边环境影响降至最低。
结论: 南京市妇女干部学校项目是HPW工法在典型软土地区中浅基坑成功应用的典范,充分验证了其在技术可行性、经济性、环保性和施工效率方面的综合优势。
六、安全、质量与环保是基石
HPW工法的成功实施离不开严格的管理:
质量控制: 严把材料关(型钢、钢板复验),精准放线定位,使用导向架确保沉桩垂直度,规范焊接(围檩、支撑连接点、牛腿等),是结构安全有效的根本。
安全措施: 落实安全生产责任制,加强人员安全教育和特种作业(焊工、吊车司机)持证管理,规范用电(漏保、安全电压)、机械操作和高空作业(安全带、防护篮),定期安全检查,杜绝违章。
环保措施: 控制施工时段和噪音,妥善处理含泥废水(沉淀池或外运),分类处理生活垃圾,严禁乱倒废油料,文明施工。
还在为基坑支护的成本和工期发愁?HPW工法——省20%成本、提30%效率、绿色可回收的创新选择!值得工程圈的朋友们关注和收藏!转发分享给需要的同事和伙伴,一起探讨基坑支护的未来!
讨论问题:
您对HPW工法怎么看?欢迎在评论区留言讨论:
您所在的项目或地区,是否遇到过适合应用HPW工法的基坑? 深度、土质符合吗?
对于文中提到的“深厚淤泥质土”,您认为HPW工法在控制变形方面相比其他工法(如SMW工法)有哪些独特优势或需要注意的点?
钢材的可回收性是HPW的一大亮点,您认为在实际操作中,影响其回收率和再利用价值的关键因素是什么? 如何最大化其环保和经济效益?