預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合錨索在基坑支護中的應(yīng)用

薛華順

建材福州地質(zhì)工程勘察院有限公司（350000）

0 引言

PHC管樁具有施工速度快、工程造價低、樁身質(zhì)量容易控制等特點，在主體結(jié)構(gòu)樁基工程中得到了大量的應(yīng)用，但是由于管樁抗水平承載力較差，在深基坑支護中應(yīng)用較少。文章將PHC管樁結(jié)合錨索應(yīng)用于基坑的支護中，取得了良好的經(jīng)濟效益與環(huán)保效益。

1 工程概況

年產(chǎn)800 t維生素A油和年產(chǎn)200 t維生素D3油項目，位于廈門市海滄區(qū)東孚鎮(zhèn)龍門社轄區(qū)，主體建筑由辦公樓、宿舍樓、倉庫、若干車間、污水站及埋地罐組組成。辦公大樓設(shè)一層地下室，采用預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)；污水站、埋地罐組采用筏板基礎(chǔ)。辦公大樓基坑開挖深度為5.6～6.2 m。

2 基坑周邊環(huán)境概況

辦公大樓地下室西側(cè)距用地紅線約3.8～16.0 m，最近距離西北側(cè)約3.8 m，紅線外為龍門西二路，靠近紅線有工業(yè)蒸汽管道通過，龍門西二路人行道上有電纜管道；地下室東側(cè)距用地紅線約2.5～18.0 m，最近距離東北側(cè)約2.5 m，紅線外為龍門西路，龍門西路距離紅線約8.5 m，龍門西路人行道上有電纜管道；地下室南側(cè)及北側(cè)中部地段較開闊，現(xiàn)為空地。

3 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

3.1 工程地質(zhì)條件

場地原始地貌屬丘間坡洪積洼地，后經(jīng)人工整平，地形較平坦，巖土工程勘察報告揭露場地基坑開挖范圍內(nèi)的地層主要有：

1）素填土：厚度為 0.5～7.9 m（平均 3.69 m），分布不均勻?；尹S色、灰色、灰黑色，松散～稍密，稍濕～濕，主要由黏性土回填，回填時間約5～8年，未經(jīng)專門壓實處理，尚未完成自重固結(jié)。

2）雜填土：場地內(nèi)大部分地段均有分布，厚度為 0.41～0.5 m（平均 5.13 m），分布不均勻。 黃、黃紅、灰等雜色，松散～稍密，稍濕～濕，主要由黏性土、碎石、建筑垃圾組成，硬雜質(zhì)含量為30%～50%，未經(jīng)專門壓實處理，尚未完成自重固結(jié)。

3）粉質(zhì)黏土：零星分布，厚度為 0.5～5.6 m（平均2.11 m），分布不均勻。黃、灰黃、灰白色，可塑～硬塑，濕，主要由黏粉粒組成。

4）中砂：零星分布，厚度為 0.9～2.3 m，分布不均勻。呈黃、灰黃色，稍密～中密。

5）碎石：零星分布，厚度為 0.6～8.1 m（平均 3.76 m），分布不均勻。黃、灰黃、黃紅色，稍密～中密。

6）殘積砂質(zhì)黏性土：場地內(nèi)均有分布，揭露厚度為 1.2～12.3 m。

7）全風化花崗巖：場地大部分有分布，揭露厚度為 1.7～10.9 m。

場地地層主要物料力學參數(shù)見表1。

表1 巖土設(shè)計計算參數(shù)

3.2 水文地質(zhì)條件

根據(jù)巖土工程勘察報告，擬建場地地下水主要賦存和運移于中砂、碎石、殘積砂質(zhì)黏性土、全風化花崗巖、強風化花崗巖及中風化花崗巖中的孔隙～網(wǎng)狀裂隙中，其次為填土層的孔隙中。地下水類型一般表現(xiàn)為潛水，場地穩(wěn)定水位埋深為1.60～5.70 m，根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料，擬建場地地下水位年變幅約為2.0～3.0 m。地下水位受地形控制明顯，場地處于丘間低洼匯水排泄區(qū)，考慮到各種因素，建議該場地的最高水位（包括辦公樓地下室的防水和抗浮設(shè)計水位）按設(shè)計室外地坪標高下0.5 m考慮。

4 基坑圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計

辦公大樓地下室基坑西側(cè)距用地紅線約3.8～16.0 m，最近距離西北側(cè)約3.8 m，紅線外為龍門西二路，靠近紅線有工業(yè)蒸汽管道通過，龍門西二路人行道上有電纜管道，故辦公大樓基坑西側(cè)對變形要求較高，文章主要論述辦公大樓基坑西側(cè)支護形式。

辦公大樓基礎(chǔ)采用預(yù)應(yīng)力管樁，本著安全可靠、經(jīng)濟合理、縮短工期的原則，同時滿足施工環(huán)保要求，辦公樓基坑西側(cè)圍護樁采用與主樓相同的樁型，即采用預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索支護形式，樁頂設(shè)在坡頂下1.5 m處，緊鄰用地紅線處上部1.5 m采用240 mm厚磚砌擋墻，其余采用1∶1掛網(wǎng)噴射混凝土放坡護坡。施工工序安排先施工主體結(jié)構(gòu)工程樁，再施工圍護樁，以消除施工主體結(jié)構(gòu)工程樁時造成的側(cè)向土壓力對圍護樁造成的剪切破壞。圍護樁采用直徑為500 mm、間距為1 000 mm、壁厚為125 mm、樁長為10 m的PHC-AB管樁，樁頂采用截面為500 mm×700 mm的冠梁連接在一起，管樁樁頭進入樁頂冠梁高度不小于100 mm，在冠梁上設(shè)置一道長28.0 m、間距為2.0 m、傾角為30°的預(yù)應(yīng)力錨索，錨固段設(shè)在殘積黏性土及全風化花崗巖地層里，成孔孔徑不小于150 mm?；娱_挖后掛網(wǎng)片噴射混凝土保護樁間土，鋼筋網(wǎng)片采用A8@200 mm×200 mm，噴射混凝土厚度為100 mm。地下水處理采用管井降水并結(jié)合集水明排措施。經(jīng)計算樁身最大彎矩為174.48 kN.m，最大剪力為108.77 kN，計算結(jié)果如圖1所示。

圖1 基坑支護計算結(jié)果

依據(jù) 《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》（10G409）可查得，PHC-500（125）AB管樁受彎承載力設(shè)計值為186 kN·m，受剪承載力設(shè)計值為273 kN。最大彎矩驗算：174.48×1.25×0.85=185.39 kN·m＜186 kN·m；最大剪力驗算：108.77×1.25=135.96 kN＜273 kN， 滿足規(guī)范要求。為了進一步提高管樁的抗彎、抗剪性能，采用在管樁樁孔內(nèi)插入縱筋6E20、箍筋D8@200的鋼筋籠，縱筋錨入冠梁內(nèi)不小于35 d，并填芯C30混凝土，填芯深度為樁頂下不少于6 m。

5 施工過程及圍護結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測

本工程圍護樁沉樁控制：以樁端設(shè)計標高控制，與設(shè)計標高誤差不超過100 mm；應(yīng)控制打樁速率和日打樁量，24 h內(nèi)休止時間不應(yīng)少于8 h；樁中心位置允許偏移：軸線和垂直軸線方向均不宜超過50 mm，垂直度偏差不宜大于0.5%；管樁不允許接樁，需按設(shè)計長度定長施工；管樁施工期間，對周圍地面的隆起加強觀測，控制差異隆起量不超過3%。應(yīng)對不少于總樁數(shù)的10%的樁頂上涌和水平位移進行監(jiān)測；沉樁施工順序是從中間向兩個方向施打，沉樁過程中應(yīng)密切關(guān)注擠土對周圍環(huán)境及樁身的影響及樁上浮的情況，制訂安全合理的施工方案。

本工程錨索原設(shè)計采用水灰比為0.5的純水泥注漿，設(shè)計注明需進行錨索基本試驗，以便調(diào)整錨索設(shè)計。錨索試驗時，實際注漿量超過設(shè)計注漿量，錨索孔口仍無返漿現(xiàn)象，分析認為造成此現(xiàn)象的原因是錨索大部分區(qū)域穿越填土層，填土空隙較大，且水泥漿凝固時間較長，漿液隨著空隙流走。為解決此問題，新設(shè)計采用水泥-水玻璃雙液注漿，通過加入水玻璃來調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時間，效果良好。錨索施工完成后，錨索抗拔試驗滿足設(shè)計要求。

本工程施工過程中，對圍護樁變形、坡頂變形、周邊建（構(gòu)）筑物、道路及管線沉降等進行了監(jiān)測。從監(jiān)測數(shù)據(jù)來看，圍護樁向基坑內(nèi)位移一般在10～28 mm之間，周邊道路沉降及建（構(gòu)）筑物沉降在8 mm左右，周邊管線沉降最大為9 mm，地下水位變幅小于500 mm，監(jiān)測變形數(shù)據(jù)均在設(shè)計及規(guī)范允許范圍內(nèi)，未發(fā)現(xiàn)異常情況。從監(jiān)測成果看，本基坑采用的預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合預(yù)應(yīng)力錨索支護形式穩(wěn)定可靠，有效控制了基坑西側(cè)周邊管線和周邊建（構(gòu)）筑物變形，保證了工程施工順利推進，現(xiàn)工程已完工，基坑已回填完成。

6 結(jié)語

1）應(yīng)用雙液注漿能很好地解決填土區(qū)錨索孔口無返漿、漿液流失問題，并能提供可靠的錨固體強度，在相似地質(zhì)條件基坑支護工程中可參考采用。

2）PHC管樁承受水平荷載能力較差，用作基坑支護時可在管樁樁孔內(nèi)插入鋼筋籠，并填芯C30混凝土，以提高其抗彎、抗剪性能。

3）預(yù)應(yīng)力管樁結(jié)合錨索支護形式在厚層雜填土地質(zhì)條件下取得了良好的效果，有效地保證了鄰近蒸汽管道及道路的安全，取得了良好的經(jīng)濟效益與環(huán)保效益，對相似工程的基坑支護設(shè)計和施工具有參考意義。