結(jié)合微型鋼管樁的深基坑嵌巖式排樁支護(hù)應(yīng)用研究

蔡國(guó)印

摘要：微型鋼管在很多工程項(xiàng)目中都有著非常廣泛的應(yīng)用，并且也都在不同施工環(huán)節(jié)中發(fā)揮出了關(guān)鍵性的作用效果。與傳統(tǒng)的鋼管結(jié)構(gòu)相比，微型鋼管樁體的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在施工效率高、應(yīng)用靈活等方面，但是其抗彎能力相對(duì)來說偏低，因此在很多深基坑工程項(xiàng)目中施工人員通常會(huì)將微型鋼管樁體與排樁支護(hù)、錨索結(jié)構(gòu)結(jié)合使用，加強(qiáng)其應(yīng)用效果。

關(guān)鍵詞：微型鋼管樁；深基坑嵌巖式排樁支護(hù)；應(yīng)用研究

一、工程概況

某深基坑工程項(xiàng)目以框架橋梁結(jié)構(gòu)開挖型地基為主，整個(gè)橋梁為2跨12.25m+10m的連續(xù)框架結(jié)構(gòu)，橋梁全場(chǎng)為52.5m，寬為64.5m，高為7.9m，深基坑的總開挖深度為10m，該工程項(xiàng)目的施工場(chǎng)地的土質(zhì)層主要包含雜填土、紅黏土、石灰?guī)r、素填土等幾種類型，其中紅黏土又可以進(jìn)一步細(xì)致地劃分為硬塑型、可塑型以及軟塑型，施工人員需要結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情節(jié)制定相應(yīng)的支護(hù)方案，以求可以達(dá)到較為理想的深基坑施工效果[1]。

二、支護(hù)方案

針對(duì)開挖深度為10m的深基坑項(xiàng)目，施工人員可以采取樁錨支護(hù)的方式來開展相應(yīng)的施工作業(yè)。鋼管樁可以使用型號(hào)為C30的鋼筋混凝土進(jìn)行樁體的制作，樁體的直徑為1.0m，相鄰樁體之間的間距為1.4m，施工人員可以結(jié)合該項(xiàng)目的實(shí)際施工情況在深基坑中設(shè)置1-2排錨索，通過這種方式可以有效地提高該鋼管樁的穩(wěn)固性[2]。在該深基坑項(xiàng)目中，其內(nèi)部有一個(gè)110kV的高壓線塔，高壓線塔的中心線與深基坑項(xiàng)目的邊線之間間隔約3.7m，因此施工人員為了可以避免高壓線塔在施工作業(yè)過程中出現(xiàn)不同程度的位移，同時(shí)也為了盡可能地降低高壓線塔對(duì)施工作業(yè)所造成的安全隱患問題，施工人員需要設(shè)置相應(yīng)的排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，鋼管樁應(yīng)當(dāng)以垂直地面的方式進(jìn)行固定，同時(shí)施工人員還需要在支護(hù)結(jié)構(gòu)周圍設(shè)置2排錨索。由于高壓線塔下的施工作業(yè)危險(xiǎn)性較高，因此施工人員可以使用沖擊力相對(duì)來說較小的成孔樁來代替大規(guī)模的旋挖鉆機(jī)，通過這種方式來降低深基坑項(xiàng)目的實(shí)際開展施工作業(yè)過程中潛在的安全隱患問題。

三、微型鋼管設(shè)計(jì)

從技術(shù)的層面上來說，微型鋼管結(jié)構(gòu)的主要特征體現(xiàn)在“微型”二字上，其橫截面積相對(duì)來說較小，且屬于柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)的范疇，因此承載力的計(jì)算方法也相對(duì)來說復(fù)雜性較高。目前比較常見的計(jì)算方法有三種，分別是抗滑樁法、等效法、數(shù)值法，其中應(yīng)用范圍較為廣泛的計(jì)算方法為等效法。其主要計(jì)算原理是將樁體與其周圍的巖土體看做一個(gè)整體，然后按照擋土結(jié)構(gòu)的計(jì)算方式來推斷出樁體結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。以該深基坑項(xiàng)目為例，我們可以將微型鋼管的嵌巖排樁進(jìn)行適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)化，然后再使用等效法對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。在這里我們可以針對(duì)樁體結(jié)構(gòu)考慮兩種不同的情況，其一是鋼管樁體對(duì)排樁所產(chǎn)生的作用力與排樁對(duì)基坑側(cè)壁所產(chǎn)生的作用力相一致，其二是忽略鋼管樁體對(duì)周圍巖石層所產(chǎn)生的抗彎作用和抗剪作用。假設(shè)鋼管樁體的慣性矩為I，則根據(jù)移軸公式我們可以得出I=n（Ic+Ad2），其中n為鋼管樁體的根數(shù)，Ic為鋼管樁體自身的慣性矩，A為鋼管樁體的橫截面積，d為鋼管樁體與排樁結(jié)構(gòu)之間的間距。設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)鋼管樁體結(jié)構(gòu)時(shí)，需要按照以下設(shè)計(jì)思路以此進(jìn)行：先根據(jù)普通鋼筋排樁的內(nèi)力分布來確定樁體的彎矩值和剪力值，然后再根據(jù)微型鋼管樁體的截面面積在合理的范圍之內(nèi)適當(dāng)?shù)貙?duì)其進(jìn)行校核和調(diào)整[3]。以該深基坑項(xiàng)目為例，深基坑的基巖面深度約為12.4m，隨著淺層巖溶不斷地發(fā)育，鋼管樁體的最終相對(duì)標(biāo)高會(huì)變?yōu)?21.0m。在這個(gè)過程中，排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的作用力則是由混凝土結(jié)構(gòu)和鋼管樁體共同承擔(dān)，以深基坑的基巖面為界限，基巖面以上的作用力主要是由混凝土結(jié)構(gòu)承擔(dān)，而基巖面以下的作用力則主要是由鋼管樁體所承擔(dān)。經(jīng)計(jì)算可得，基巖面以下的彎矩值在-313-287kN·m范圍內(nèi)，而剪力值則在-332-304kN范圍內(nèi)，微型鋼管樁體的直徑為108mm，而樁體的內(nèi)壁厚度則為4.5mm，在該深基坑項(xiàng)目中，微型鋼管主要是以Q235級(jí)的鋼筋材料為主，其在嵌巖排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用中也起到了非常關(guān)鍵的作用。

四、施工工藝

微型鋼管樁體結(jié)構(gòu)通常在混凝土排樁成型的28d以后開始施工，施工人員一般采用一些規(guī)模較小的鉆鉆機(jī)設(shè)備進(jìn)行鉆孔作業(yè)，以該深基坑項(xiàng)目為例，鉆孔的孔徑為130mm。當(dāng)鉆孔的錨固深度成型之后，施工人員可以在鉆孔內(nèi)緩慢下放直徑為108mm的微型鋼管樁體結(jié)構(gòu)，同時(shí)使用比嵌巖排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中混凝土等級(jí)略高一級(jí)的細(xì)石混凝土對(duì)其進(jìn)行壓力灌注作業(yè)，從而進(jìn)一步加強(qiáng)嵌巖排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。

五、基坑監(jiān)測(cè)

該深基坑項(xiàng)目的排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)相關(guān)的施工作業(yè)完成之后，為了可以更好地確保施工質(zhì)量符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和要求，施工人員常常要對(duì)其進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)，借助一些先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器將嵌巖排樁樁體的水平位移情況進(jìn)行準(zhǔn)確地測(cè)量和記錄，如圖1所示[4]。從圖1中我們可以得知，隨著嵌巖排樁樁體開挖深度的逐漸增加，樁體的水平位移也呈現(xiàn)出明顯上升的趨勢(shì)。上升的形態(tài)以階梯型為主，每一層土質(zhì)層開挖作業(yè)完成后，其形變量都會(huì)出現(xiàn)收斂緩和的情況，嵌巖排樁樁體的內(nèi)斂最大值為19.2mm，該結(jié)果符合深基坑項(xiàng)目的相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，因此我們可以得出以下結(jié)論：合理地將微型鋼管樁體結(jié)構(gòu)應(yīng)用于嵌巖排樁樁體中可以有效地提高深基坑項(xiàng)目中基坑支護(hù)的穩(wěn)定性，減少基坑出現(xiàn)不同程度上的水平位移，有利于提高該深基坑項(xiàng)目的整體施工質(zhì)量水平。

六、結(jié)束語

微型鋼管結(jié)構(gòu)在排樁支護(hù)中的實(shí)際應(yīng)用雖然還存在一些缺陷問題，但是該鋼管樁體結(jié)構(gòu)在深基坑項(xiàng)目中所體現(xiàn)出的作用價(jià)值也是我們不可否認(rèn)的，希望該種應(yīng)用方式可以得到技術(shù)研究人員的進(jìn)一步優(yōu)化，從而更好地為深基坑項(xiàng)目領(lǐng)域的未來發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭維衛(wèi).微型鋼管樁在特殊基坑（槽）中的支護(hù)應(yīng)用[J].綠色環(huán)保建材，2017（6）：193-195.

[2]滕海軍，劉偉.微型鋼管樁在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2011（s1）：193-195.

[3]劉杰.深基坑鋼管土釘與鋼管排樁噴混凝土聯(lián)合支護(hù)技術(shù)[J].國(guó)防交通工程與技術(shù)，2012（b05）：168-170.

[4]顏良.破碎帶嵌巖型注漿微型鋼管樁施工技術(shù)[J].中國(guó)建設(shè)信息化，2014（8）：174-175.

（作者單位：南京南大巖土建設(shè)工程有限公司）