雙排預(yù)應(yīng)力管樁在軟土地區(qū)污水處理構(gòu)筑物基坑支護(hù)中的應(yīng)用

曹志杰

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092）

雙排預(yù)應(yīng)力管樁在軟土地區(qū)污水處理構(gòu)筑物基坑支護(hù)中的應(yīng)用

曹志杰

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市200092）

論述了預(yù)應(yīng)力管樁水平承載力的特點(diǎn)，以廣州市某污水處理廠工程為例，介紹了污水處理構(gòu)筑物基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案的選型、計(jì)算和具體設(shè)計(jì)，并對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁用于基坑支護(hù)提出了相應(yīng)的建議。

預(yù)應(yīng)力管樁（P H C管樁）；軟土；基坑；雙排樁

0 引言

預(yù)應(yīng)力管樁具有工程造價(jià)低、施工迅速、質(zhì)量可靠等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)與民用建筑工程中大量應(yīng)用，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2013年全國(guó)管樁銷(xiāo)售量約為2.8億m[1]，但在基坑工程中，預(yù)應(yīng)力管樁使用并不普遍，主要原因是在廣大工程設(shè)計(jì)人員印象中，預(yù)應(yīng)力管樁截面積小、水平承載能力差，不適合用于基坑支護(hù)工程，特別是在2009年在上海蓮花河畔景苑的7#樓整體傾覆事故發(fā)生之后，人們對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁用于基坑支護(hù)更加有疑慮。但實(shí)際上預(yù)應(yīng)力管樁用于基坑也不乏成功案例[2]，隨著對(duì)更多的工程實(shí)踐和理論研究，預(yù)應(yīng)力管樁在基坑支護(hù)工程中的運(yùn)用將越來(lái)越廣泛。

1 工程概況

本工程為廣州市某污水處理廠工程，主要構(gòu)筑物為生物反應(yīng)池，生物反應(yīng)池部分平面尺寸97.8 m×81.0 m，挖深5.85 m。生物反應(yīng)池東側(cè)有污水廠一二期道路以及地下管線，距離基坑邊約6.4 m。生物反應(yīng)池西側(cè)有污水廠一二期生物處理池，距離基坑邊約20m。

本工程淤泥質(zhì)土深厚，典型的地層剖面見(jiàn)表1。

2 支護(hù)樁型選擇

從表1可以看出，本工程淤泥層厚16.2 m，基坑面積較大，靠近基坑有一些管線和構(gòu)筑物需要保護(hù)。由于工程進(jìn)度緊張，內(nèi)支撐挖土效率低，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)生物反應(yīng)池可以采用雙排樁支護(hù)方案，傳統(tǒng)雙排樁采用鉆孔灌注樁，施工速度慢且造價(jià)高，是否可采用預(yù)應(yīng)力管樁替代灌注樁呢？要回答這個(gè)問(wèn)題首先要解決預(yù)應(yīng)力管樁水平承載能力差的顧慮，我們把管樁和灌注樁承載力做一下比較：

表1 土層物理力學(xué)性質(zhì)

按一般工程經(jīng)驗(yàn)，假設(shè)灌注樁直徑600 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)C30，保護(hù)層厚度50 mm，取配筋：17@18（4 326 mm2,ρ=1.53%），箍筋8@100（1 005 mm2/m，ρsv=0.17%），把它的承載能力與預(yù)應(yīng)力管樁相比，見(jiàn)表2。

從表2看，預(yù)應(yīng)力管樁并非想象中的水平承載力低，事實(shí)通過(guò)計(jì)算比較，A B型以上600 mm直徑的預(yù)應(yīng)力管樁抗彎和抗剪承載力設(shè)計(jì)值均同直徑的灌注樁接近或者超過(guò)，所以預(yù)應(yīng)力管樁用于基坑支護(hù)從力學(xué)上應(yīng)該是可行的。從施工進(jìn)度、施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性考慮，本工程選用預(yù)應(yīng)力管樁圍護(hù)是合理的。

表2 樁承載力表

3 支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 基坑圍護(hù)方案

（1）生物反應(yīng)池采用雙排Φ600 mm預(yù)應(yīng)力管樁，A B型，樁長(zhǎng)15 m，前排間距0.8 m，后排間距1.6 m，排距5.5 m?？紤]到管樁接頭位置受力較薄弱，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸條件，采用單節(jié)樁，見(jiàn)圖1。

圖1 雙排管樁基坑平面圖

（2）前排后背采用Φ500 mm水泥土攪拌樁止水，搭接150 mm，樁長(zhǎng)10 m。

（3）頂部采用鋼筋混凝土桁架式連梁，實(shí)踐表明桁架式連梁比平行連梁具有更大的水平剛度。

（4）坑內(nèi)四周采用水泥土攪拌樁加固，坑中采用雙向抽條布置的水泥土攪拌樁加固，既減小擋墻位移，也可以在挖土不平衡時(shí)約束工程樁傾斜，見(jiàn)圖2。

3.2 基坑計(jì)算

雙排樁計(jì)算按照《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》J G J120-2012提供的計(jì)算方法，采用理正深基坑計(jì)算軟件進(jìn)行計(jì)算，其中混凝土強(qiáng)度等級(jí)按照剛度（E I）等效的原則取C45，見(jiàn)圖3。

圖2 雙排管樁基坑剖面圖（單位：mm）

圖3 雙排管樁計(jì)算結(jié)果包絡(luò)圖

按照文獻(xiàn)[4]雙排樁排距大于土體主動(dòng)滑裂面距離時(shí)，雙排樁近似與拉錨結(jié)構(gòu)，所以基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)宜按照單排樁拉錨結(jié)構(gòu)復(fù)核，見(jiàn)圖4。

圖4 錨拉管樁計(jì)算結(jié)果包絡(luò)圖

從圖4可以看出，采用錨拉式支護(hù)模式，計(jì)算所得支護(hù)管樁的內(nèi)力更小，所以采用圖3計(jì)算結(jié)果選用的管樁型號(hào)應(yīng)該是安全的。

5 基坑實(shí)施效果

工程采用預(yù)應(yīng)力管樁基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)取得了成功，不僅大大加快了工程進(jìn)度，而且節(jié)省了工程造價(jià)，在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，鄰近的管道和建筑的沉降和位移監(jiān)測(cè)均在允許范圍之內(nèi)，見(jiàn)圖5。

圖5 現(xiàn)場(chǎng)施工照片

6 結(jié)語(yǔ)

（1）預(yù)應(yīng)力管樁在一定的深度條件下用于軟土基坑圍護(hù)，不僅能保證安全，而且具有施工速度快，造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)；

（2）預(yù)應(yīng)力管樁與灌注樁相比也具有較好的水平承載力，預(yù)應(yīng)力管樁用于基坑支護(hù)工程時(shí)，采用厚壁和A B型以上大直徑管樁具有較好的受力性能和經(jīng)濟(jì)效益；

（3）雙排預(yù)應(yīng)力管樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)合坑內(nèi)土體加固可以有效減小基坑位移。

[1]王離.預(yù)應(yīng)力管樁的最新進(jìn)展和發(fā)展趨向[J].混凝土與水泥制品,2015(2):32-35.

[2]李仁民,陳曉鳳,童立元,等.雙排高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力砼管樁在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào),2012(S1):585-589.

[3]JGJ 120-2012,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[4]聶慶科,等.深基坑雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與運(yùn)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2008.

T U47

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1009-7716（2017）06-0301-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.06.088

2017-02-19

曹志杰（1978-），男，江蘇常州人，高級(jí)工程師，從事給排水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。