深厚砂層地區管樁用于基坑支護的探討

張耀華

（廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣州510060）

1 引言

隨著房地產項目開發進度要求的不斷提高，業主對項目開發周期的要求也越來越高。地下室部分的施工周期成為限制工期的主要因素之一，因此，如何加快地下室施工成為廣大開發商的重中之重。基坑開挖是地下室施工的關鍵節點，其支護方案的選擇極大地影響著項目進度節點。本文就佛山某基坑采用預應力管樁支護的實例，驗證了在基坑支護中管樁支護有較大的發揮空間，同時，JGJ 94—2008《建筑樁基技術規范》[1]提供了各類型預應力管樁的2個樁身容許彎矩（抗裂彎矩檢驗值、極限彎矩檢驗值）供設計人員選取，本文對基坑支護時選用規范中何種彎矩值、安全系數如何選取、管樁類型如何選擇進行了一定的探討。

2 工程簡介及特點

本工程下設2層地下室，基坑大開挖深度約7.30m，需要支護的基坑周長約為1 000m。基坑周邊空曠，無需要保護的建（構）筑物，地下室邊線距紅線較遠，南側地下室邊距離現狀河道最小約30m。綜合考慮周邊環境，地質條件和開挖深度，基坑安全等級按二級考慮[2]。同時，業主特別提出要求采取工期快且安全可靠的支護方式，希望能盡快完成基坑開挖。

3 工程地質條件

根據勘察報告中的鉆孔揭露，場地巖土按成因類型和巖性分層描述如下：①層人工填土：新近堆填，為素填土；②-1層淤泥質土：深灰色，流塑；②-2層粉質黏土：深灰色，可塑；②-3層粉細砂(部分為淤泥質粉砂)：深灰色，松散至稍密，平均層厚約15m；③層粉質黏土：淺暗紅色等，硬塑為主；④泥質粉砂巖：根據巖石風化程度可分為4個風化帶：④-1層全風化；④-2層強風化；④-3層中等風化；④-4層：微風化。場區內各鉆孔所遇地下水主要為第四系孔隙水，粉細砂層為主要含水層，分布層厚度較大，透水性極好。依據勘察報告及地區經驗，基坑支護計算參數選取如表1所示。

4 基坑支護選型及計算結果

本項目地下室大開挖深度為7.30m，開挖深度范圍內自上而下主要為填土、沖淤積成因的砂土和淤泥質土，基坑底主要位于淤泥質土或砂土中，常規設計可采用灌注樁結合錨索或混凝土支撐、SMW工法樁（攪拌樁內插型鋼）的支護型式。灌注樁施工時間長，成本高；SMW工法樁操作工序多，造價與施工工期密切相關。本項目綜合考慮成本、市場材料供應、工期等因素，最終采用預應力管樁（直徑0.6m）進行支護。并且設置混凝土支撐不利于施工場地的展開，同時本場地巖層深度普遍較大，且擬建項目地區有文件規定錨索不得出用地紅線，最終選定了擴大頭預應力錨索結合管樁的支護體系，錨索擴大頭段放置與粉質黏土或松散砂層中，坡頂設置2m高小放坡；采用直徑0.8m間距0.55m大直徑水泥土攪拌樁構筑止水帷幕，支護結構剖面圖如圖1所示。

表1土層主要物理力學性質指標

圖1典型剖面

通過計算軟件所得樁身彎矩及剪力值如表2所示，考慮到基坑支護樁主要受力方向為水平力，采用樁身彎矩值作為管樁型號選取的主要依據。經查計算書，各剖面中樁身彎矩最大值為285.7kN·m，依據相關規范[3]，考慮到基坑設計中荷載分項系數為1.25，支護樁樁身彎矩設計值356.25kN·m。經與業內專家討論統一認為：基坑支護工程為臨時工程，管樁樁身出現裂縫時，對基坑的安全性影響相對較小，不建議采用規范擬定抗裂彎矩檢驗值作為材料的力學性能，建議采用極限彎矩檢驗值作為管樁的材料力學性能。實際設計中，依據規范提出的樁身彎矩極限檢驗值選取了B型管樁直徑0.6m，壁厚110mm，節長12～15m進行支護，查規范得到樁身極限彎矩檢驗值為430kN·m。依據前面計算的樁身設計彎矩，仍有約1.20的安全系數儲備。

表2計算結果表

5 基坑開挖情況及簡要監測資料

本工程于2014年6月開始施工，目前已完成基坑回填施工。第三方監測結果[4，5]及現場開挖情況表明，支護樁頂水平位移累計最大變形為28.2mm，因無法設置樁身測斜監測點，現場設置了土體測斜監測點，土體測斜監測最大值約13.7mm，現場未出現基坑安全事故。第三方監測結果及現場開挖情況表明本項目基坑支護方案達到了預期的安全目標，同時該基坑自管樁施工至基坑開挖到基坑底用時約4個月，大大節省了項目工期。

6 結語

本項目基坑開挖深度約7.30m，場地松散砂層厚，采用直徑0.6m的B型管樁結合擴大頭預應力錨索的支護體系，取得了良好的支護效果，同時有效縮短了項目工期，降低了工程造價。通過本文的研究，得到以下結論：

1）規范提出的樁身極限彎矩承載力值相對本工程中剖面計算所得樁身彎矩值，安全系數取值約1.5，經工程實踐證明，該安全系數可滿足基坑開挖的要求。

2）隨著新的行業規范[6]的編訂，新型管樁不斷涌現，更適合基坑支護應用的PRC型管樁也隨之出現，管樁用于基坑支護有著施工速度快、養護時間短、造價低、樁身質量統一等優點，有著廣闊的推廣前景。

3）采用管樁支護的基坑，無法類似灌注樁于支護樁內埋設測斜管。希望今后管樁生產廠家能針對基坑支護用管樁，在生產過程中預先埋設測斜管，解決樁身測斜監測問題。

此支護方案的成功，為類似工程提供了借鑒作用。