本发明属于施工，具体涉及一种具备基坑内外分腔降水与坑底减压功能的pc钢管桩及施工方法。
背景技术：
1、随着城市化进程迅速推进，地下空间开发进入新阶段，深基坑工程日益增多。深基坑工程常用的围护桩有灌注桩、smw工法桩、拉森钢板桩等类型。近年来pc工法组合钢管桩异军突起，成为另一种常用的围护桩类型。pc工法组合钢管桩由pc钢管桩、拉森钢板桩共同组成，其中pc钢管桩主要起到挡土作用，拉森钢板桩主要起到止水作用。pc工法组合钢管桩刚度较大而且可以回收再利用，符合绿色施工理念，深受建设单位、设计单位、施工单位的欢迎，目前已在1～2层地下室基坑工程中广泛使用。
2、在东南沿海粉砂土地层，pc工法组合钢管桩往往配套使用坑内外降水井，坑外降水可以降低作用在围护结构上的水压力，坑内降水可以加快土方开挖进度。值得一提的是，近年来基坑突涌事故时有发生，土方开挖到底后坑底承压水压力超过覆土重力，是发生突涌事故最常见的原因。避免突涌事故最有效、最常用的方法是在坑内设置减压井。以杭州市滨江区为例，潜水层下方往往会有淤泥等土层作为不透水层，不透水层下方往往就是承压水层。因此，坑内减压井深度较深、成本较高。此外，坑内减压井在土方开挖过程中不可割除、不可损毁，并且需要将其与各道水平内支撑连接、固定，防止倾覆。
3、然而，以上做法存在以下不足：
4、(1)坑内外降水井需单独设置，对于深大基坑工程，坑内外降水井深度较深、数量较多，导致坑内外降水井施工费用较高、施工周期较长；
5、(2)坑内降水井往往采用pvc波纹管制作，在土方开挖过程中保护困难，机械设备碰撞后容易损毁，一旦降水井数量不足又要增补，增加成本；
6、(3)坑内减压井需单独设置，成本较高。此外，对于坑内没有设置水平支撑的情况，减压井难以找到合适的连接、固定点，使用过程中存在倾覆风险；
7、(4)坑内减压井通常采用外径273mm、壁厚4mm的钢管制作，减压井在土方开挖过程中保护难度较大，机械设备碰撞后容易损毁，一旦减压井数量不足又要增补，增加成本。
8、(5)设计单位往往会要求施工单位在拔出pc钢管桩的同时填实地下空隙。然而，受限于现场条件、成本因素、工期因素，回填工作容易被施工单位忽略。因此pc钢管桩拔出之后，周边道路、管线、房屋往往会产生难以预计的沉降。
技术实现思路
1、本发明的目的在于解决现有技术中的上述问题，并提供一种具备基坑内外分腔降水与坑底减压功能的pc钢管桩及施工方法。
2、本发明所采用的具体技术方案如下：
3、第一方面，本发明提供了一种具备基坑内外分腔降水与坑底减压功能的pc钢管桩，所述pc钢管桩从顶到底划分为顶部预留段、分腔降水段、常规标准段、坑底减压段和底部注浆头；
4、所述pc钢管桩的桩身钢管内部同轴套设有坑底减压管，且坑底减压管从桩顶延伸至坑底减压段的顶部；所述坑底减压管内部同轴套设有回填管，且回填管从桩顶延伸至贯穿底部注浆头；
5、所述顶部预留段用于连接基坑施工过程中的加强冠梁；
6、所述分腔降水段标高范围内的桩身钢管上环向均匀开设有滤孔，且在桩身钢管与坑底减压管之间夹持形成的环形空间中设置有两道从桩顶延伸至分腔降水段底部标高的不透水隔板，从而将该环形空间划分为两个半环形空间并分别作为坑外降水腔和坑内降水腔；同时分腔降水段的底部标高位置设置有环形端板，由环形端板对两个半环形空间的底部进行封闭；所述桩身钢管的外壁沿着两个降水腔的两侧交界线分别设置用于连接拉森钢板桩的锁口结构；
7、所述常规标准段标高范围内的桩身钢管上不开设滤孔；
8、所述坑底减压段标高范围内的桩身钢管上环向均匀开设有滤孔，且桩身钢管与回填管之间夹持形成坑底减压腔，坑底减压腔的底部由底部注浆头的顶部封闭，坑底减压腔的顶部通过坑底减压管连通外部空间。
9、作为上述第一方面的优选，两道所述的不透水隔板在环形空间的横截面上沿直径方向对称布置，从而等分形成的坑外降水腔和坑内降水腔也呈镜像对称。
10、作为上述第一方面的优选，所述分腔降水段和坑底减压段的桩身钢管外壁均包覆有滤网。
11、作为上述第一方面的优选，所述底部注浆头采用带回填孔的锥形十字桩尖，所述回填管的底部贯穿连通锥形十字桩尖中心的回填孔。
12、作为上述第一方面的优选，所述顶部预留段中在桩身钢管外壁焊接有水平的传力板，用于提高与加强冠梁的连接强度。
13、作为上述第一方面的优选，所述坑底减压管和回填管均采用钢管。
14、第二方面，本发明提供了一种基坑围护结构，其由若干拉森钢板桩与pc钢管桩围合形成pc工法组合钢管桩，其中的一根或多根pc钢管桩采用如上述第一方面所述的具备基坑内外分腔降水与坑底减压功能的pc钢管桩。
15、作为上述第二方面的优选，所述的具备基坑内外分腔降水与坑底减压功能的pc钢管桩中，分腔降水段的长度与拉森钢板桩的长度相同。
16、第三方面，本发明提供了一种基坑工程的坑内外降水及坑底减压施工方法，其包括：
17、s1、在对基坑围护所需的pc工法组合钢管桩进行深化设计时，将围护结构中的一根或多根pc钢管桩替换为如上述第一方面所述的具备基坑内外分腔降水与坑底减压功能的pc钢管桩，并根据设计参数加工对应的pc钢管桩；
18、s2、在基坑开挖之前对pc工法组合钢管桩依次进行沉桩，其中下沉所述具备基坑内外分腔降水与坑底减压功能的pc钢管桩时，应保证分腔降水段和两侧拉森钢板桩的底端进入不透水层，且所述坑外降水腔朝向基坑外侧，而所述坑内降水腔朝向基坑内侧，同时保证坑底减压段位于承压水层中；
19、s3、在基坑工程开挖施工过程中，根据施工组织方案，通过对坑外降水腔进行抽水作业实现对坑外水位的控制，通过对坑内降水腔进行抽水作业实现对坑内水位的控制，同时通过坑底减压腔和坑底减压管释放承压水的压力；
20、s4、待基坑工程施工完毕拔出pc工法组合钢管桩时，在所述具备基坑内外分腔降水与坑底减压功能的pc钢管桩被拔出过程中通过回填管同步回填黏性土，回收pc钢管桩的同时完成桩底空隙的回填。
21、作为上述第三方面的优选，所述具备基坑内外分腔降水与坑底减压功能的pc钢管桩在下沉之前需要临时封堵回填管末端的回填孔，在回填时利用回填土的压力冲破临时封堵。
22、本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
23、(1)本发明设计的pc钢管桩兼具基坑内外分腔降水与坑底减压功能，因此无需设置坑外降水井，节约基坑周边场地，有利于周边道路环通。显著减少沿坑边的坑内降水井数量，对于面积较小的基坑无需另外设置坑内降水井。综上所述，坑内外降水井数量大大减少，降低成本、节省工期；
24、(2)相比于采用pvc波纹管制作的传统降水井，本发明设计的新型pc钢管桩采用钢材制作，不仅刚度更大，而且属于围护结构，挖土过程中不易损毁，有助于保证降水作业的持续性，减少补井所可能产生的费用；
25、(3)实际工程中，基坑内外降水要求往往不同，而本发明设计的新型pc钢管桩在分腔降水段分为坑内降水腔和坑外降水腔，可根据基坑内外降水要求，分别调整降水深度；
26、(4)本发明设计的pc钢管桩显著减少坑内减压井数量，对于面积较小的基坑无需另外设置坑内减压井，降低成本。此外，本发明避免了坑内减压井难以连接、固定可能诱发的安全隐患；
27、(5)本发明设计的新型pc钢管桩具备坑底减压功能，比传统减压井刚度更大。而且新型pc钢管桩是围护结构，挖土过程中不易损坏，有助于保证减压作业的持续性，减少补井所可能产生的费用；
28、(6)本发明设计的新型pc钢管桩拔出过程中可同步回填，减少拔出对周边道路、管线、房屋的影响，有助于pc钢管桩的进一步推广应用。