小直徑PRC管樁在深基坑支護中的應用分析

唐 創，陳宏偉

(湖南城市學院，湖南益陽 413000)

PRC樁,又稱“混合配筋預應力混凝土管樁”,是在預應力高強混凝土管樁中加入一定數量的非預應力鋼筋,形成一種新型的混合配筋骨架的預應力混凝土管樁,以提高預應力管樁的延性和抗彎能力,配筋率高。對于基坑支護工程來說，PRC管樁在其中的應用主要是為了承擔其基坑附近土壤的水平作用力，而要能夠承擔這種作用力就要求其支護樁具備足夠的抗剪和抗彎能力。PRC管樁就符合這種要求，因此被廣泛用做基坑支護工程的支護樁。本文以小直徑PRC管樁為支護樁的深基坑支護工程為例，分析工程的整體施工效率及支護樁的剛度和抗壓能力特性。盡管小直徑PRC管樁具備足夠的抗壓能力和抗彎能力，其對施工場地附近土壤所造成的影響也相對較小，但同樣這種材料也存在一定的欠缺，如在搭建支護樁的過程中，需要利用錘擊或者靜壓的辦法來進行送樁，這樣的方式會產生較大的噪音及震動，如若周圍環境對噪音及震動敏感，就不適合利用錘擊方式來進行送樁。在一定條件下，采用小直徑的PRC管樁進行基坑支護的施工成本比采用一般鋼管樁的成本更高，其工程造價會更高；另外采用小直徑PRC管樁進行支護樁施工的時候對施工場地的土層土質限制也比較嚴格，當土層中有大塊石或者土層過硬等情況下就不太適合此種支護樁的沉樁施工。

1 深基坑支護工程施工方案的設計

本文所選工程案例現場的基坑由于其北側現狀標高比其深基坑的標高要低，所以不用對其北側進行支護樁的施工。對于其第二支護單元(2-2剖面)和20、9、11、15號樓的距離較近，并與基坑相距大約二到五米，并不能對其進行放坡。由于其基坑土層的土質為粗砂土以及粉質粘土，其支護樁的挖掘深度為四到五點三米，使得其管樁以及土釘墻的微型支護方案不能夠很好地控制其產生位移，所以沒辦法用這種方案，因此便可采取樁錨支護方案。由于第三支護單元(3-3剖面)和樓房的間隔略遠，其挖掘深度為四米到五米，選取土釘墻支護，其深基坑中所積存的地下水使用集水明排的辦法進行排放。

按照深基坑的挖掘深度的不同，以及其施工場地的土層土質和附近環境的不同而帶來的影響，本文所研究的深基坑支護工程建造支護樁的方法是選取土釘墻加上天然放坡再加上排樁支護模式，并總共有三個支護單元(如圖1)。

圖1 基坑支護單元的分析圖

第一個支護單元(1-1剖面)是AB、CD、GH、FF、段，選取的是天然放坡的支護方法，總長為二百三十六點七米。

第二個支護單元(2-2剖面)是BC、DE、FG、HI段，選取的是樁錨支護方法，其總長為五十八點二米。

第三個支護單元(3-3剖面)是EF段，選取的是土釘墻支護方法，總長度為九十一點六米。

2 深基坑支護施工前的準備工作

2.1 工程施工方案的模擬分析

根據相關技術來建造出深基坑支護工程的三維立體模型，將深基坑支護工程的相關數據信息和工程施工方案錄入到模型之中，在正式展開施工的時候根據深基坑支護工程的三維立體模型對工程的施工進度進行模擬，對深基坑支護工程各個環節的施工所需時長進行模擬和計算，以此來預定工程的交工時間，并且合理分配各項環節的施工所用時長。根據工程的需求，要能夠保證周遭的土層和環境所受到工程影響最低。

2.2 深化節點

利用相關軟件展開復雜節點的模型建造，并且對和PRC管樁支護立柱節點進行深化，并且根據深基坑的信息模型特征，將這些節點以更加更加直觀地方式進行展現，以此來保證整體的工程規劃能夠被順利且完善地實施。與此同時還需要對其中所隱含的各種項目施工問題和缺陷進行充分地審查和排找，對于這些問題和缺陷要盡快地找到相應科學的解決方案。以此來讓深基坑支護工程施工環節的總體水平和施工效率獲得保障，讓各種會影響到工程正常施工和基坑質量的因素都能夠盡可能減少。

2.3 基坑內部展開查驗

利用相關技術對深基坑支護工程中的各個環節和相應的數據信息展開對比和運算，對于其中存在問題和風險的地方進行標記，然后讓相關工作人員對這些問題展開核對，在經過仔細核對過后將各種問題和風險進行確定，最后再針對這些問題展開相應的工程施工調整和變動，以此來將施工中的各種問題進行及時的解決。利用其技術的特性能夠讓對于基坑的變形檢測愈發簡便，還可以對基坑內部的情況展開實時監測，當基坑內部發生形變的時候能夠讓相關工作人員更加及時地發現。從而讓整個基坑工程的施工安全得到有效且全面的保障，讓其整體工程能夠在這種專業技術的幫助下最大化提升其施工效率，優化其施工質量，縮短其施工耗時。

3 小直徑PRC管樁的支護設計

第二個支護單元(2-2剖面)所選取的樁錨支護方法，這種方案所進行挖掘的深度并不深，對于坡頂的位移控制需求較為嚴格，并且給其施工所規定的時長較短，需要更快地完成施工。本工程選取小直徑PRC管樁作為深基坑的支護樁，一共有長七米和八米的兩種長度的PRC管樁。這樣能夠避免其支護樁長度不夠而需要接樁的狀況出現，以及不用考慮其支護樁的養護周期，從而讓工程的效率獲得實質性的提升。另外對于此深基坑的土壤土質來說，都比較適用小直徑的PRC管樁來作為其支護樁；此部分的支護單元長度較短，共五十八點二米長；周圍的樓房選取PHC管樁來當做樁基礎，并且基于節約施工成本的條件，其總共選用一臺錘樁機，第一步將PRC支護樁進行裝配，接著再進行PHC樁基礎的裝配。

本文所研究工程場地的抗震設防烈度為六度，并且設計地震分組為第3組，其中的基本地震加速度取作0.05 g。其深基坑支護的施工現場屬于二類建造現場，設計特征周期為0.45 s。使用小直徑PRC管樁作為其支護樁能夠比一般的管樁更為合適，主要是因為小直徑PRC管樁具備較高的抗壓能力以及其剛度，并且其抗震能力也是在各類型的管樁材料中較為突出的。本文基坑支護工程所對應深基坑的內力取值如表1。

表1 深基坑內力取值

根據計算結果，選用的PRC管樁參數為：PRC-I 600AB110單節預制管莊，水平間距1 m。其外徑600 mm，壁厚110 mm，預應力筋中心所在圓直徑506 mm，預應力鋼筋16 φ10.7，非預應力筋16 φ12，極限彎矩檢驗值為534 kN·m，彎矩設計值434 kN·m，抗剪承載力設計值為314 kN。

錨桿參數為：錨索類型1φs15.2，自由段長度為6.0 m，錨固段長度為6.0 m，水平間距為2.0 m，豎向間距為2.0 m，入射角為20°，預應力為90 kN。

4 小直徑PRC管樁作為支護樁的施工過程

首先要為基坑支護工程的施工展現相應的準備工作，先將施工場地和基坑周圍的場地進行整理，將場地整平；接著進行放線，對基坑進行測量；下一步就是要對支護樁的樁位進行標記；在樁位標記完成后把樁機開到施工地點；固定樁機后將小直徑PRC管樁吊起；控制好管樁的垂直度；進行沉樁；沉樁完成后挖樁頭；最后對支護樁的安裝效果進行查驗。

5 深基坑支護樁施工過程所涉及到的相關技術

5.1 支護樁的側向壓力抵抗

當深基坑內部進行施工過后，其RPC管樁附近的土壤會向其施加較大的側向壓力。由于小直徑PRC管樁內部并不是全實心的，因此當它受到超過其抗壓能力的側向壓力的時候就會逐漸產生變形，并且隨著側向壓力的逐漸壓迫讓管體逐漸出現彎曲的形變。所以在以小直徑PRC管樁為支護樁的深基坑支護工程中，想要盡可能減小或者預防其PRC管樁所發生的形變量過與嚴重，就需要在坡頂配置冠梁600 mm×800 mm，并且在其中間配置上一層腰梁。錨桿為一根鋼絞線，長度為12 m，其中錨固段長度為6 m。腰梁兩側采用18a型鋼固定錨桿。并且需要在PRC管樁的內部灌入充足的混凝土，以此來保證PRC管樁能夠有足夠的硬度和剛度以及抗壓能力，從而防止其由于側向壓力過大而導致的PRC管樁發生太過嚴重的形變或者移動，以至于整個深基坑支護工程的施工結果都毀于一旦。

5.2 BIM技術的運用

BIM技術就是根據當前的項目施工目標的各項數據建造出對應的立體建筑信息模型，這種建筑信息模型具備真實工程項目建筑所擁有的各種實際數據，總的來說BIM技術所具備的特征大致有：

1)可視性

BIM技術所具備的可視特性就是指我們在通過BIM技術建立建筑信息模型后，此建筑模型所具備的各項數據和信息和工程完成后所會獲取的真實建筑信息數據是相同的。BIM技術的這項特征對于國內的各個工程項目的建設提供了極為關鍵的效用，他讓我們對于工程項目的研究和計算不再僅限于紙張之中的平面畫圖，針對一些內部構造較為復雜的建筑，平面的畫圖也許沒辦法很好地將其中的各種細節所標識清楚，這個時候經過BIM技術所建造的立體建筑信息模型就能夠很完整地將工程目標的各種細節和數據展現出來。以此讓施工單位能夠更加直觀清晰地對其進行研究和計算，對工程的施工策劃和管理更加完善和可靠，從而在工程施工正式開展之前就將整體的工程方案制定出來，讓工程施工能夠安全順利地進行。

2)實時性

對于BIM技術所建造的建筑信息模型來說，其具備了一定的實時性，他具備的各項數據和信息會因為某項數據的調整改動而產生相應的整體改動。因此當某個項目工程處于正在施工的時候，相關工作人員就能夠根據實際情況對其工程的數據信息模型進行相應的信息調整，而這個數據信息模型便會根據自身的改變自動實時更新，讓相關工作人員可以隨時觀察到最新的模型信息，對于工程施工中可能出現的問題和各種安全隱患都能夠及時地發現并進行處理，讓整個項目工程的實施過程都能夠隨時保證暢通和安全。

3)高效性

當項目工程在進行施工的時候往往會由于不同施工環節所涉及到的專業領域不同，從而導致施工過程中的一些計算和管理出現問題，讓施工人員的工程進度受到影響，并且工程中所存在的一些問題也沒辦法短時間內讓管理人員和所有工人所知曉并進行及時的解決。但是通過對于建筑信息模型的改動和調整，能夠在第一時間讓所有人都能夠通過相關平臺清除地了解工程的各種信息變動和調整，不需要在花費過多時間和精力進行信息的傳遞，以此來達成高效性的項目工程實施。

4)能夠合理控制資金使用

項目工程的施工方能夠通過對建筑信息模型的模擬施工來對整個工程所需要耗費的資金進行計算和估計，對各個施工環節的成本需求進行相應的計算分析，并且當資金使用超出預算的時候，對某些環節在能夠保證工程質量前提下進行資金縮減，從而將工程項目的資金消耗控制在預算范圍之內。

5.3 將鋼筋籠置入PRC支護樁

想要讓PRC管樁的整體性獲得更多的提升，可以將鋼筋籠置入到其中，以此讓PRC管樁的錨固定到冠梁中，然后將混凝土一同澆灌到其中。以此讓PRC管樁和冠梁之間的接觸面的抗剪力獲得一定的增強。這對深基坑支護工程的整體施工質量的提升也有較為實質性的幫助。在完成施工之后，沒有發現冠梁和支護樁接觸面的剪切破壞現象。

6 結 語

總的來說，小直徑PRC管樁在深基坑支護中的應用能夠讓工程的整體施工效率獲得有效提升，并且結合相關工程技術能夠讓其作為支護樁的剛度和抗壓能力也獲得實質性的增強。