□文/王惠生

預(yù)應(yīng)力空心管樁在基坑支護工程中的應(yīng)用

□文/王惠生

基坑支護結(jié)構(gòu)既是一項單獨的臨時性工程，也是最具挑戰(zhàn)的技術(shù)難點，同時也是節(jié)約工期、降低工程造價、確保質(zhì)量及安全生產(chǎn)的重點。常用的基坑支護形式有很多種，各有其優(yōu)勢。同時基坑支護工程受地域性影響較大，難以照搬其他工程。文章結(jié)合已建工程的成功實例，介紹一種新型基坑支護工藝——高強預(yù)應(yīng)力空心管樁支護形式，同時，將此工藝形成一整套成熟的深基礎(chǔ)施工技術(shù)，對于拓展基坑支護結(jié)構(gòu)的施工樣式、提高施工水平與質(zhì)量具有重要的意義。

基坑；支護；預(yù)應(yīng)力；空心管樁；深基坑

1　工程概況

因基坑面積、深度較大，周邊包括現(xiàn)有公路，擬建商業(yè)地塊（現(xiàn)場西側(cè)）一期、二期工程（現(xiàn)場東側(cè)），施工現(xiàn)場的公共管線，在基坑支護結(jié)構(gòu)設(shè)計時都要充分考慮。

2　土質(zhì)條件

施工現(xiàn)場土質(zhì)情況見表1。

3　基坑支護方案比選

該深度基坑常規(guī)的基坑支護形式做法很多，本工程考慮了3種方案：鋼板樁支護、灌注樁支護和預(yù)應(yīng)力混凝土管樁支護。3種支護方案各有優(yōu)缺點，見表2。

表2　3種支護方案對比

結(jié)合本工程實際特點，預(yù)應(yīng)力管樁與止水帷幕相結(jié)合的基坑支護形式為首選方案。

4　支護結(jié)構(gòu)設(shè)計

1）結(jié)合上述現(xiàn)狀及施工要求，經(jīng)與設(shè)計單位及建設(shè)單位溝通，決定本工程基坑支護采用放坡、局部放坡加懸臂管樁支護形式，即基坑最外側(cè)采用單排止水帷幕止水，內(nèi)側(cè)采用10m和11m長高強預(yù)應(yīng)力管樁支護，樁型為PH C500 100 AB，間距800mm，樁頂設(shè)置整體協(xié)調(diào)變形的冠梁。除東側(cè)以外，管樁與止水帷幕之間采取階梯式放坡并作鋼筋網(wǎng)、混凝土護坡。基坑?xùn)|側(cè)加設(shè)混凝土腰梁及角撐。同時在基坑內(nèi)部設(shè)置大口井降低水位，基坑外側(cè)設(shè)置觀察井，確保周邊建筑環(huán)境安全。見圖1和圖2。

圖1　基坑支護平面

圖2　剖面

2）支護方案的設(shè)計計算。按圖1設(shè)計方案，基坑支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力變形計算結(jié)果見圖3-圖5。

圖3　彎矩

圖4　剪力

圖5　位移

管樁的彎矩設(shè)計值可按周邊均勻配筋的環(huán)形截面抗彎承載力計算。預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量良好且只采用單節(jié)樁進行設(shè)計計算，使支護樁的設(shè)計更安全、可靠。支護結(jié)構(gòu)做為臨時結(jié)構(gòu)，本工程的使用期僅有短短的3月，在安全的前提下充分考慮經(jīng)濟性，在結(jié)構(gòu)內(nèi)力乘以必要的安全系數(shù)后，可將管樁的極限彎矩值做為設(shè)計值采用。

選用PH C500 100 AB型，10m和11m長預(yù)應(yīng)力空心管樁，樁身抗彎承載力設(shè)計值132 kN·m，抗剪承載力設(shè)計值206 kN，滿足使用要求。其他各項強度、穩(wěn)定性、變形、防水指標均滿足要求。

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5　支護結(jié)構(gòu)施工

5.1支護結(jié)構(gòu)施工順序

測量放線→預(yù)應(yīng)力管樁施工→止水帷幕施工→打井降水→樁頂土方開挖→冠梁、護坡施工。

5.2施工要點

1）成樁的擠土效應(yīng)。預(yù)制管樁在壓樁過程中，擠土效應(yīng)非常明顯，隨著樁體的壓入，對樁周土產(chǎn)生強烈的剪切、擠壓擾動。在支護結(jié)構(gòu)中，管樁以線性排列，樁間凈距200mm。壓樁時，土體以向兩側(cè)擠壓、位移為主。施工時應(yīng)注意對周邊鄰近的工程樁、管線的保護。

支護樁采用單節(jié)樁，入土深度較淺且樁端無樁尖，在施工過程中采用先工程樁后支護樁，間隔跳打的方式組織施工，從而大大減小了擠土效應(yīng)。

2）基坑支護管樁主要采取靜力壓樁的方式施工。

3）施工現(xiàn)場內(nèi)做到“三通一平”并提前翻槽清除影響管樁壓入的大塊障礙物。核對施工圖紙，確認尺寸，進行測量放線工作。插樁時要對準樁位點，樁身垂直度由經(jīng)緯儀及線錘雙重控制。

4）支護結(jié)構(gòu)的管樁只采用標高控制的方式，樁頂標高允許偏差-50～100mm，樁的垂直度偏差≤1/100。

5）支護結(jié)構(gòu)管樁施工時，壓樁機可約每0.5 h壓入一根樁，對提高施工效率，節(jié)約工期非常有利。

6　基坑監(jiān)測

為保證周邊道路、建筑物及地下管線的安全，基礎(chǔ)開挖及結(jié)構(gòu)施工期間對支護結(jié)構(gòu)的變形進行監(jiān)測。結(jié)果顯示，在此期間，支護管樁最大位移變形量為10mm，沉降量為0?？梢娭ёo變形控制效果顯著，未對周邊環(huán)境造成任何損壞。依據(jù)基坑監(jiān)測結(jié)果，選取3個有代表性的監(jiān)測點，將支護偏移量變化繪制成曲線，見圖6-圖9。

圖6　監(jiān)測點布置

圖7　23號監(jiān)測點位移變化

圖8　41號監(jiān)測點位移變化

圖9　55號監(jiān)測點位移變化

基坑監(jiān)測報告顯示，支護管樁偏移主要發(fā)生在3月上旬至中旬，變化量均在設(shè)計及規(guī)范的允許范圍之內(nèi)。3月20日之后，支護樁頂偏移趨于穩(wěn)定，至5月份基礎(chǔ)施工完成，基坑支護結(jié)構(gòu)也未發(fā)生任何位移。而且對周邊道路、管線、地下水位等均未產(chǎn)生任何影響，可見該支護形式是行之有效的。

7　結(jié)語

通過本工程的實踐證明，管樁支護工藝是基坑支護工程中又一項重要的施工形式，值得在今后同類工程中借鑒和推廣。

1）預(yù)應(yīng)力管樁質(zhì)量可靠，混凝土強度高，在適宜的坑深和條件下做為支護結(jié)構(gòu)是完全可行的，同時對提高施工效率縮短工期非常有利，比灌注樁支護提前了近2倍的工期；同時又有很好的環(huán)境效應(yīng)，減少場地的占用，控制污染，更有利于安全文明施工。

2）為減小壓樁的擠土效應(yīng)，一般樁底不設(shè)樁尖。

3）支護樁一般為單節(jié)樁，壓樁時樁周土體以側(cè)向擠壓為主，地面隆起變形不大。采用先工程樁后支護樁的施工順序，與工程樁保持3d（d為樁徑）以上的間距，對工程樁的變位影響較小。

4）基礎(chǔ)施工期間，通過基坑監(jiān)測，證明管樁支護效果是異常明顯的；而且節(jié)約工程造價，從未對結(jié)構(gòu)施工造成任何不利影響。

5）管樁在結(jié)構(gòu)形式上決定了其材料用量較少，施工過程中對水電等資源的消耗較其他樁形節(jié)省，體現(xiàn)了綠色施工的理念。

□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.03.005

□TU473.1

□C

□1008-3197（2015）03-14-03

□2015-03-23

□王惠生/男,1980年出生，工程師，天津建工工程總承包公司，從事施工技術(shù)管理工作。