預應力空心管樁在基坑支護工程中的應用

□文/王惠生

預應力空心管樁在基坑支護工程中的應用

□文/王惠生

基坑支護結構既是一項單獨的臨時性工程，也是最具挑戰的技術難點，同時也是節約工期、降低工程造價、確保質量及安全生產的重點。常用的基坑支護形式有很多種，各有其優勢。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——高強預應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施工技術，對于拓展基坑支護結構的施工樣式、提高施工水平與質量具有重要的意義。

基坑；支護；預應力；空心管樁；深基坑

1　工程概況

因基坑面積、深度較大，周邊包括現有公路，擬建商業地塊（現場西側）一期、二期工程（現場東側），施工現場的公共管線，在基坑支護結構設計時都要充分考慮。

2　土質條件

施工現場土質情況見表1。

3　基坑支護方案比選

該深度基坑常規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、灌注樁支護和預應力混凝土管樁支護。3種支護方案各有優缺點，見表2。

表2　3種支護方案對比

結合本工程實際特點，預應力管樁與止水帷幕相結合的基坑支護形式為首選方案。

4　支護結構設計

1）結合上述現狀及施工要求，經與設計單位及建設單位溝通，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，即基坑最外側采用單排止水帷幕止水，內側采用10m和11m長高強預應力管樁支護，樁型為PH C500 100 AB，間距800mm，樁頂設置整體協調變形的冠梁。除東側以外，管樁與止水帷幕之間采取階梯式放坡并作鋼筋網、混凝土護坡。基坑東側加設混凝土腰梁及角撐。同時在基坑內部設置大口井降低水位，基坑外側設置觀察井，確保周邊建筑環境安全。見圖1和圖2。

圖1　基坑支護平面

圖2　剖面

2）支護方案的設計計算。按圖1設計方案，基坑支護結構的內力變形計算結果見圖3-圖5。

圖3　彎矩

圖4　剪力

圖5　位移

管樁的彎矩設計值可按周邊均勻配筋的環形截面抗彎承載力計算。預應力管樁質量良好且只采用單節樁進行設計計算，使支護樁的設計更安全、可靠。支護結構做為臨時結構，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濟性，在結構內力乘以必要的安全系數后，可將管樁的極限彎矩值做為設計值采用。

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

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5　支護結構施工

5.1支護結構施工順序

測量放線→預應力管樁施工→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。預制管樁在壓樁過程中，擠土效應非常明顯，隨著樁體的壓入，對樁周土產生強烈的剪切、擠壓擾動。在支護結構中，管樁以線性排列，樁間凈距200mm。壓樁時，土體以向兩側擠壓、位移為主。施工時應注意對周邊鄰近的工程樁、管線的保護。

支護樁采用單節樁，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。

2）基坑支護管樁主要采取靜力壓樁的方式施工。

3）施工現場內做到“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，樁身垂直度由經緯儀及線錘雙重控制。

4）支護結構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）支護結構管樁施工時，壓樁機可約每0.5 h壓入一根樁，對提高施工效率，節約工期非常有利。

6　基坑監測

為保證周邊道路、建筑物及地下管線的安全，基礎開挖及結構施工期間對支護結構的變形進行監測。結果顯示，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，未對周邊環境造成任何損壞。依據基坑監測結果，選取3個有代表性的監測點，將支護偏移量變化繪制成曲線，見圖6-圖9。

圖6　監測點布置

圖7　23號監測點位移變化

圖8　41號監測點位移變化

圖9　55號監測點位移變化

基坑監測報告顯示，支護管樁偏移主要發生在3月上旬至中旬，變化量均在設計及規范的允許范圍之內。3月20日之后，支護樁頂偏移趨于穩定，至5月份基礎施工完成，基坑支護結構也未發生任何位移。而且對周邊道路、管線、地下水位等均未產生任何影響，可見該支護形式是行之有效的。

7　結語

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）預應力管樁質量可靠，混凝土強度高，在適宜的坑深和條件下做為支護結構是完全可行的，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；同時又有很好的環境效應，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，一般樁底不設樁尖。

3）支護樁一般為單節樁，壓樁時樁周土體以側向擠壓為主，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）基礎施工期間，通過基坑監測，證明管樁支護效果是異常明顯的；而且節約工程造價，從未對結構施工造成任何不利影響。

5）管樁在結構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省，體現了綠色施工的理念。

□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，從事施工技術管理工作。