1、PRC管樁在邯鄲市基坑圍護結構中的應用中國煤炭地質總局華盛水文地質勘察公司巖土工程公司 胡話軍 056001【摘要】:管樁是一種在工程中應用得越來越多的樁型, 在當前絕大多數的工程中，管樁都是被用作工程樁，主要承受豎向作用，其在基坑支護工程中卻應用得較少 ,這主要是由于管樁的樁身抗彎能力不強。近幾年大量的工程實例表明,PRC管樁在基坑支護工程中的應用是可行的，而且有助于提高施工效率，并有很好的環境效應，本文結合具體的工程實例，探討了PRC管樁在邯鄲市基坑支護工程中的應用。【關鍵詞】：PRC 管樁、基坑支護PRC 管樁全稱為“混合配筋預應力混凝土管樁”，特點是單樁承載力高、穿透力強、運輸快捷;

2、同時施工文明, 現場整潔,因此已經在國內外很多地區和工程中得到廣泛的應用?；又ёo在建筑物的施工過程中是一項非常重要的工作, 它直接關系到建筑物的安全和使用。當前在邯鄲市基坑支護過程中普遍存在以下難題: (1) 基坑的開挖深度不斷增大, 施工難度也逐漸增大, 這主要是由于建筑物越建越高的緣故; (2) 建筑物周圍的環境很復雜。因此, 在對基坑進行設計和施工時, 就必須選擇技術可行、造價合理的支護結構方案, 以確保基坑支護體系有足夠的可靠性和安全度。上述問題的解決迫切需要一種安全適用、經濟效益高、工期短且環保的支護方式。PRC管樁作為工程樁是可行的, 那么它能否作為支護樁,主要承受水平向荷載呢?

3、 經過近幾年PRC 管樁在邯鄲地區的工程應用和理論研究, 顯示出PRC管樁在適宜件下作為支護結構是完全可行的, 采用PRC 管樁對提高施工效率和縮短工期非常有利, 同時又有很好的環境效應。本文將就PRC 管樁作為基坑支護樁的受力性能和擠土效應等作出探討, 并結合工程實例介紹PRC 管樁在邯鄲市基坑支護工程中的應用情況。1PRC 管樁在側向土體作用下的受力性能在基坑開挖的過程中, 支護樁側土體將會逐漸發生位移, 并對樁體施加側向作用力?；娱_挖前, 坑底土體尚未移動, 樁在樁周土體的初始應力作用下處于平衡狀態； 當基坑開挖時, 樁周土應力逐漸發生變化, 同時使樁產生撓曲和內力, 達到新的平衡狀態

4、。在開挖過程中, 樁周土體按照移動情況可分為穩定層和不穩定層, 滑動面介于這2 層之間?？砂凑胀翂毫碚? 將不穩定土層中承受土體側向位移的上部樁段稱為“被動”部分; 而穩定土層中的下部樁段受到上部樁段傳來的荷載, 這與樁頭直接承受水平荷載的樁類似, 稱之為“主動”部分。在這一過程中, 樁周土可能達到極限狀態并產生極限土壓力?；娱_挖后, 坑內土體卸除,由于土體側向變形量相對較大, 這對管樁的變形控制不利, 因此有必要采取設置內支撐或拉錨的措施以控制管樁的位移和減少樁身的彎矩。目前，邯鄲市多采用拉錨作為減少管樁變形和增加穩定性的措施。 2PRC 管樁的抗彎性能PRC 管樁樁身混凝土強

5、度較高(強度不低于C80) , 再加上使用了高強度、低松弛率的預應力鋼筋使樁身具有較高的有效預壓力 , 因此PRC 管樁具有較大的抗彎和抗拉能力。但PRC 管樁為空心管形截面, 其抗彎剛度較實心樁要小, 故在水平荷載作用下易發生撓曲。通過在適當部位增加錨索，限制了樁身變形，也減小了樁身彎矩，工程實測數據表明, 對于樁周側向土體壓力不是很大時, PRC 管樁都能較好的工作，撓曲變形很小，矢高一般不超過3cm，未出現肉眼可見裂隙。3管樁的擠土效應問題PRC管樁屬于部分擠土樁，在沉樁過程中會無疑會對周圍土體產生擠土效應，這與傳統的基坑支護樁有所區別。傳統管樁在作為工程樁成樁時的擠土效應是非常明顯的,

6、 周圍土體受到樁體的擠壓作用, 土中超孔隙水壓力增長, 土體發生隆起, 對周圍環境可能造成嚴重的損害，在邯鄲市就發生過距離施工場地25m以外樓房散水發生裂隙的情況。管樁的壓入會對樁周土產生強烈的擠壓、剪切擾動，樁的強烈擾動將導致樁周土產生重塑區，重塑區范圍為離樁表面約0. 5d (d 為樁徑)。管樁作為支護樁 施工時不使用樁尖, 進土可達到樁長的2/5, 從而大大減小擠土效應, 地表隆起不明顯。支護管樁一般為密排線狀排列, 樁間間隔一般為30 50 cm , 壓樁時土體以向基坑內外兩側位移為主, 在樁軸線內外1倍樁徑范圍內土體強烈擾動, 隨著距離增加土體擾動逐漸減少。工程實踐表明，單排支護管樁

7、施工時，不會對周邊建（構）筑物造成明顯影響，無需采用減壓孔；雙排樁施工時，可以適當布設減壓孔，一般間距6米，孔徑100mm，孔深為支護深度的一半即可。3PRC 管樁的樁長問題 管樁作為支護樁時, 一般應采用單節樁, 其長度為10 15 m，單樁樁身長度過長時會產生生產、施工及運輸不便等不良影響；當需要接樁時，應有嚴格的結構及構造措施，并經實地檢測方可實施。4PRC 管樁在基坑支護中的應用實例 4. 1工程概況邯鄲市中央公園居住小區南區基坑支護工程場地位于邯鄲市展覽北路與曙光路交叉口西南角。擬建57#樓、911#樓為地上2533層，地下3層，框架剪力墻結構，基礎形式擬采用筏板基礎，基礎埋深為10

8、.0m。擬建地下車庫及裙房為地上2層，地下3層，采用框架結構，基礎形式采用獨立基礎，基礎埋深為9.510.5m。基坑北側和西側為本工程場地?；幽蟼任鞑烤嚯x邊坡12m為24層磚混結構住宅，埋深約1.01.5米，基坑南側東部為本工程場地?；訓|側為曙光路，距離基坑12m處有煤氣管道，埋深2.0m，向東依次為上水、雨水、污水管道，距離煤氣管道為1.5、3.5、3.0m，埋深分別為1.5、2.0、2.5m。4. 2場地地質條件本場地內土層條件較差, 基坑開挖深度范圍內有深厚軟土層。場地地貌屬太行山山前沖積平原。地基巖土自上而下劃分6 個地質單元層：1層 雜填土 以粉土及粉質粘土為主，含磚塊、灰渣等，

9、結構松散。厚度:0.702.80m,平均1.71m;層底標高:-1.850.55m,平均-0.70m;層底埋深:0.702.80m,平均1.71m。2層 粉土 褐黃色,中密密實，濕很濕,含云母碎屑, 混砂顆粒，夾粉質粘土薄層，無光澤反應,搖振反應中等,干強度低,韌性低。 厚度:3.707.00m,平均5.27m;層底標高:-7.09-4.89m,平均-5.97m;層底埋深:6.008.00m,平均6.98m。3層 粉質粘土 褐黃褐灰色，可塑軟塑,含有機質、木炭、蝸牛殼，偶見青瓦片,稍有光澤,無搖振反應,干強度中等,韌性中等。 厚度:0.605.50m,平均3.93m;層底標高:-11.25-8

10、.61m,平均-9.96m;層底埋深:9.6012.30m,平均10.97m。3-1層 細砂 褐黃色，濕，中密,分選性中等,礦物成分以石英、長石為主，含礫石。該層呈透鏡體狀分布，揭露最大厚度為2.40m。以上各層為第四紀新近沉積土，工程地質條件較差，以下土層為一般沉積土，工程地質條件較好。4層 粉質粘土 褐黃色，硬塑,局部可塑或堅硬，含姜石、氧化鐵,混大量砂顆粒，稍有光澤,無搖振反應,干強度中等,韌性中等。厚度:1.204.00m,平均2.29m;層底標高:-13.53-10.91m,平均-12.25m;層底埋深:12.0014.50m,平均13.26m。4-1層 細砂 褐黃色，濕，中密,分選

11、性中等,礦物成分以石英、長石為主，含礫石。該層呈透鏡體狀分布，揭露最大厚度為2.20m。5層 粉土 褐黃色,密實，稍濕濕,含云母碎屑, 混砂顆粒，夾細砂薄層，無光澤反應,搖振反應中等,干強度低,韌性低。 厚度:2.806.40m,平均5.15m;層底標高:-18.85-16.06m,平均-17.59m;層底埋深:17.2020.00m,平均18.60m。5-1層 細砂 褐黃色，濕，中密,分選性中等,礦物成分以石英、長石為主，含礫石。該層呈透鏡體狀分布，揭露最大厚度為2.00m。6層 粉質粘土 褐黃色，硬塑，局部可塑或堅硬，偶見姜石，粒徑0.51.0cm，混砂顆粒，夾粉土和細砂薄層，稍有光澤，無

12、搖振反應，韌性中等，干強度中等。壓縮系數平均值為0.23MPa-1,為中等壓縮性。厚度:2.005.80m,平均4.18m;層底標高:-23.46-19.92m,平均-21.77m;層底埋深:21.2024.00m,平均22.78m。4.3水文地質條件場地地下水初見水位埋深為10.5013.50m，穩定地下水水位埋深為9.5012.20m，為潛水，主要含水層為第2層粉土、第3層粉質粘土，以大氣降水補給為主，水位波動幅度為0.501.00m，近期年最高水位可按8.00m考慮。4. 4 支護設計該基坑中個別地段由于位置的關系采用鉆孔灌注支護排樁，其它邊坡段由于開挖范圍內的土層較差，均采用一排預應力

13、靜壓管樁聯合噴錨網支護；為確保整個基坑的安全，降低地下水對基坑的不利影響，沿整個基坑范圍設置雙排深層攪拌樁作為截水帷幕。管樁的計算模式如圖1所示。圖1 管樁計算模式圖2 管樁受力包絡圖選用500 預應力靜壓管樁, 樁身混凝土強度為C80, 型號為PRC-I500AB100， 壁厚為100mm。PRC 管樁間距為1. 0m, 樁頂位于地表下5. 60 m, 樁長15. 0m, 為單樁壓入, 不允許有接頭?；又ёo結構剖面圖如圖3 所示。 圖3 基坑支護剖面 4. 4基坑支護施工壓樁施工前樁位測放要準確, 樁位水平誤差小于20 mm , 施工誤差小于50 mm , 累計誤差不超過70mm

14、 , 垂直度偏差小于1% , 高程誤差控制在±20 mm 以內。樁頂設置冠梁, 加強支護結構的整體性。冠梁截面設計為寬×高: 700 mm ×500 mm , 支護管樁伸入冠梁300 mm , 以上梁混凝土強度采用C25 。在冠梁混凝土灌注施工時, 同時將PRC 管樁內徑注滿填實, 以提高樁本身的抗剪能力。圖4 支護結構平面圖深層攪拌水泥土樁樁徑500 mm , 咬合長度150 mm , 樁頂埋深為自然地坪下8m, 有效樁長4. 0m; 水泥采用32.5 普硅水泥, 水泥摻量50 kg/ m; 水泥土樁施工采用深層攪拌漿噴工藝, 樁體全長范圍復攪, 嚴格控制水泥摻

15、入量; 軸線誤差應小于10 mm , 樁位偏差小于20 mm , 樁體垂直偏差不超過1% ; 樁長誤差小于20 mm , 樁徑不應小于500 mm 。錨索孔徑150mm和200mm，傾角15度，錨固體采用素水泥漿（水泥標號為32.5），錨索筋體采用1860鋼絞線，規格為1×7，抗拉強度設計值為1860MPa。錨桿孔采用全長注漿, 注漿壓力為0. 4 0. 6M Pa, 注漿材料為32. 5 普硅水泥純水泥漿, 水灰比為 0. 5, 注漿應飽滿; 噴射混凝土采用32. 5 普硅水泥、中粗砂、5 15 mm 石材料, 混凝土強度等級為C20 。支護樁腰梁采用2根20a型槽鋼，雙扣連接。土

16、釘墻邊坡坡率為1：0.30，自上而下設置3道，土釘鋼筋為18，長度為8.0m，水平間距為1.00m，梅花形布置，面層綁扎8210*210鋼筋網，并采用噴射厚約100mm的C20混凝土，與土釘鋼筋焊接的水平加強筋為14。土方分層、分段開挖, 錨桿施工跟隨進行。每層土方開挖深度為該層錨桿下方0. 5m, 嚴禁超挖, 每段開挖長度為20 30 m, 待此段支護施工完成后, 才可進行臨近段邊坡的土方開挖; 開挖后及時用噴射混凝土封閉暴露坡面。土方開挖過程中在每層坡腳以外0. 5m 設臨時排水溝, 對坑內積水, 采用集水井抽水引排。4. 5基坑檢測基坑在開挖過程中, 經常監測周圍土體及建筑物的動態變化, 如果發現問題就及時調整方案, 并采取有效措施以確保支護結構及鄰近建筑物的安全。在坡頂每20m 設一監測點, 觀測土體位移, 并在坡頂關鍵位置布置若干測斜儀, 及時獲取準確支護結構及邊坡土體深層面的位移變化。監測結果顯示基坑開挖到底時支護樁最大位移和圈梁頂最大位移均在容許的變形范圍內（20mm）, 可見采用PRC管樁和噴錨網聯合支護對控制支護結構的變形效果顯著, 周邊道路和已建房屋沒有出現任何損壞現象。 5結語  (1) 監測結果表明，在基坑開挖及使用期間，支護結構及周邊環境變形均控制在設計要求的范圍內，PRC 管樁在