PHC管樁在英德市某基坑支護(hù)工程的實踐應(yīng)用

廣東省建筑科學(xué)研究院集團(tuán)股份有限公司 廣東省廣州市 510500

摘要：隨著各地城市化發(fā)展，高層建筑也伴隨拔地而起，與日俱增。對應(yīng)高層建筑的基坑支護(hù)形式，應(yīng)適應(yīng)特有的地質(zhì)水文等場地情況，結(jié)合現(xiàn)有施工工藝等實際情況，因地制宜，擬定可行特性的基坑支護(hù)方案。

關(guān)鍵詞：PHC管樁，基坑支護(hù)；方案應(yīng)用

LIANG FUWEN（Guangdong Provincial Academy of Building Research，GuangDong Guangzhou 510500）

Abstract：with the development of high-rise buildings around the city，with the springing up，grow with each passing day.Corresponding to the high-rise building foundation pit supporting form，should be adapted to the unique geological hydrological conditions，combined with the actual situation，the existing construction technology suit one's measures to local conditions，formulatefeasible characteristics of foundation pit supporting scheme.

Keywords：PHC pipe pile，foundation pit supporting scheme of application；

1、前言

隨著社會日益發(fā)展，施工技術(shù)及工藝日益成熟。適用性強、經(jīng)濟性合理的基坑支護(hù)形式，是高層建筑無法規(guī)避的問題。對基坑支護(hù)工程而言，控制位移變形是工程成敗的關(guān)鍵。方案擬定應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、環(huán)境條件及基坑開挖深度等因素，以安全可行、經(jīng)濟合理、方便施工為設(shè)計原則。對比同類型支護(hù)（如灌注樁支護(hù)、鋼管樁支護(hù)等），PHC管樁在基坑支護(hù)發(fā)揮其相應(yīng)優(yōu)勢。本文簡要介紹PHC管樁在英德市某基坑支護(hù)工程的實踐應(yīng)用。

2、工程概況

本工程位于英德市內(nèi)，東鄰XX大廈，設(shè)一層地下室，樁基礎(chǔ)；西側(cè)為已建多層住宅，攪拌樁復(fù)核地基淺基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深約3.0m；北側(cè)為XX路，距離基坑邊線約4.3m，據(jù)調(diào)查距基坑邊1～4m范圍埋設(shè)有電信電纜、市政水管和煤氣管道等管線，埋深范圍1～3m；南面城市干道相隔XX湖。

基坑占地面積約2886m2，基坑邊周長約222.2m，基坑開挖深度為6.8～7.0m。原始地貌為坡蝕殘丘，現(xiàn)場地經(jīng)人工平整，地形較為平坦?？碧綀蟾姹砻鞯貙影闯梢蝾愋秃统练e韻律分布自上而下分為：第四系人工填土層（Qml）、第四系沖積層（Qal）、第四系殘積層（Qel）及石炭，系（C）灰?guī)r。根據(jù)地層分布、巖芯觀察及鉆孔簡易水文地質(zhì)觀測，場地內(nèi)地下水主要為第四系孔隙水及基巖裂隙水，填土中存在少量上層滯水，初見水位相當(dāng)于勘察穩(wěn)定水位，地下水主要受大氣降水的垂直補給，場地環(huán)境屬Ⅱ類?；影踩燃墳橐患墸瑐?cè)壁重要性系數(shù)取1.10，使用年限為基坑施工完成后一年。

3、基坑支護(hù)方案選型

基坑控制位移變形是工程成敗的關(guān)鍵。方案擬定應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、環(huán)境條件及基坑開挖深度等因素，同時考慮出土便利，以安全可行、經(jīng)濟合理、方便施工為設(shè)計原則，綜合分析研究本工程有利與不利因素，與業(yè)主共同討論確定基坑支護(hù)選型問題。本地下室基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)擬采用“支護(hù)樁（管樁）+攪拌樁止水帷幕+內(nèi)支撐”的支護(hù)結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點在于：（1）整體剛度較強，對基坑位移變形易于控制，位移變形較??；（2）基坑內(nèi)止水效果較有保證，對鄰近建筑物影響較小。其缺點在于基坑內(nèi)空間較小，不利于挖土。

本工程不考慮采用“支護(hù)樁（鉆孔灌注樁）+內(nèi)支撐”方案，是由于相對其他方案施工難度較大，造價較高，工期較長，綜合比較不采用該方案。

4、基坑支護(hù)計算分析

4.1計算參數(shù)設(shè)定

基坑支護(hù)設(shè)計時對巖、土物理力學(xué)性指標(biāo)的選取是參考本工程《巖土工程勘察報告》和廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑基坑支護(hù)工程技術(shù)規(guī)程》（GBJ/15-20-97），并結(jié)合巖土工程技術(shù)上的經(jīng)驗確定的，具體如下：

表1 基坑支護(hù)設(shè)計參數(shù)表

層號巖土名稱狀態(tài)特征地基承載力特征值fak或fa（kPa）天然重度γ（kN/m3）直接快剪粘聚力C（kPa）直接快剪內(nèi)摩擦角Φ（°）土層與錨固體間粘結(jié)強度qs（kPa）m值

1素填土松散5017178.5156

2粉質(zhì)粘土可塑160182712.96510

3粉質(zhì)粘土可塑225192915.56512

4粉質(zhì)粘土流軟塑801712.35.7205

5破碎中風(fēng)

化灰?guī)r 1500213003030030

6中風(fēng)化灰?guī)r 5000225003540040

4.2基坑支護(hù)斷面結(jié)構(gòu)計算及分析

基坑支護(hù)設(shè)計計算單元和整體分別計算，計算單元的巖土選取代表性鉆孔柱狀圖。

1、地面超載取值：

1）、基坑坡頂：考慮地面或路面超載取值為20kPa；參照《公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，一般公路的汽超-20荷載相當(dāng)于0.83m土柱高度，即17kPa，再乘以1.2的活荷載分項系數(shù)，即20.4kPa。

2）、基坑坡頂房屋：最高樓層為8層，基礎(chǔ)埋深3.0m，考慮地面超載取值為15kPa/層；

3）、出土口：考慮地面超載取值為40kPa。

2、水位取值：

基坑內(nèi)側(cè)水位按地下水位降至基礎(chǔ)樁承臺底面以下考慮；基坑外水位按最不利水位選取地面下0.50m。

3、支撐剛度的取值：

按JGJ 120-2012第4.1.10條計算，角撐按0.7折減。支撐松弛系數(shù)αR取1.0，調(diào)整系數(shù)λ取0.5，支撐水平間距s按主撐軸線間距計。

現(xiàn)選取代表區(qū)段支撐剛度計算如下：

1-1區(qū)段：αREAba/λl0s=1.0×3×107×0.6×0.7×1.0/0.5×39.5×10=63.8MN/m。

4、按GB50010-2010第6.2.15條計算，不考慮支撐內(nèi)部鋼筋作用。

支撐材料抗力（支撐結(jié)構(gòu)極限抗壓力）：

0.9×0.7×（700×600×20.1）=5318kN，計算中按5000kN取

4.3 某區(qū)段計算：

本處選取支護(hù)某一區(qū)段進(jìn)行分析，支護(hù)形式見下圖，

在各工況組合下，基坑側(cè)壁在外力作用下位移見以下計算結(jié)果：

綜上所述，得出內(nèi)力位移包絡(luò)圖：

4.4 支護(hù)樁力學(xué)性能對比和抗彎剛度驗算

本設(shè)計支護(hù)樁采用PHC管樁，根據(jù)《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（GB 13476-2009），設(shè)計擬采用的D500和D600PHC管樁的抗彎和抗剪性能如下表：

外徑D/mm型號壁厚

t/mm預(yù)應(yīng)力

鋼筋配筋抗裂彎矩

/（kN·m）極限彎矩

/（kN·m）抗彎剪力

kN

500C10013φ12.6167334331

600C11017φ12.6285569399

同理，對本工程其他區(qū)段計算結(jié)果如下表：

計算區(qū)段樁徑（mm）彎矩極值（kN·m）剪力極值（kN）

150060.9236.22

250096.3753.57

350084.6747.71

460065.8932.79

出土口600114.9165.06

由上表成果可知計算值均小于PHC樁性能限值。

綜上所述，此區(qū)段基坑支護(hù)計算結(jié)果表明，基坑側(cè)壁在各工況作用下，位移在規(guī)范控制范圍以內(nèi)；PHC樁抗彎抗剪等承載力能力滿足設(shè)計要求。

5、結(jié)束語

通過PHC管樁在本基坑支護(hù)工程實踐應(yīng)用過程中，得出以下體會：

1、PHC管樁在基坑支護(hù)中作為水平支撐結(jié)構(gòu)不但可行，在適當(dāng)?shù)那闆r下不僅有利于提高施工效率和縮短工期，而且能提供一個安全可靠的空間和良好的經(jīng)濟效益。

2、PHC管樁在本工程能得以成功運用，與本工程開挖深度及特有的地質(zhì)水文等場地情況有密切關(guān)系。在日?；又ёo(hù)設(shè)計過程中，不能盲目套用，需因地制宜，結(jié)合實際。

參考文獻(xiàn)：

[1]、《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（GB50007-2011）

[2]、廣東省標(biāo)準(zhǔn)：《建筑基坑支護(hù)工程技術(shù)規(guī)程》（GBJ/15-20-97）

[3]、廣東省標(biāo)準(zhǔn)：《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》（DBJ/15-3-2003）

[4]、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）

[5]、《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（JGJ120-2012）

[6]、《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（GB13476-2009）

上接第396頁

藝分析，并計算出其所需要的加工費用。所有零件增加或減少的加工費用總和，就是上橫梁裝配結(jié)構(gòu)改進(jìn)增加或者減少的成本。以軸為例，可計算出其改進(jìn)后所增加的材料成本和加工成本，如表1所示。

表1 成本計算表

名稱規(guī)格

型號投料

尺寸材料成本（元）加工成本

（元）合計

（元）

軸 1.469.611.06

增加

扁鋼Q335A

T=1032*801.066.97.96

增加

扁鋼Q335A

T=1032*300.402.73.10

最終，算出整個上橫梁裝配經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進(jìn)后，成本略有增加，增加成本約為改進(jìn)前總成本的10%。

3.2 庫存分析

表2 庫存變化表

名稱改進(jìn)前庫存種類改進(jìn)后庫存種類

軸41

開關(guān)打板開關(guān)座42

彈簧座架21

總數(shù)104

由表2中可以看出，零件總庫存種類由9種變成4種，減少了5種類型的庫存。

3.3 潛在優(yōu)勢分析

（1）零件改成通用結(jié)構(gòu)，可避免因人工設(shè)計以及車間裝配錯誤而導(dǎo)致的需要重新設(shè)計和裝配的問題，降低了因安裝錯誤導(dǎo)致的重新安裝產(chǎn)生的運費成本和人工成本。

（2）降低了設(shè)計和裝配難度。因零件為通用結(jié)構(gòu)，故無需考慮不同安裝方式的零件選用問題。

（3）減少了庫存種類，降低了對物料存儲空間和管理的要求。

4 結(jié)論

（1）上橫梁結(jié)構(gòu)改進(jìn)的優(yōu)點：增加零件的通用性，減少設(shè)計和組裝難度，減少因裝配錯誤需要整改而產(chǎn)生的運費和人工費。

（2）上橫梁結(jié)構(gòu)改進(jìn)的缺點：某些零件的制造成本略有增加。

（3）在提高電梯零件通用性的同時，需平衡制造成本，整改成本，存儲成本之間的關(guān)系。如果在提高零件通用性后，制造成本低于整改以及存儲成本，那么，這種改進(jìn)是有實際意義的。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖剛，李學(xué)志，李俊源.機械CAD原理與實踐（第2版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，2006.