深厚砂層地區(qū)管樁用于基坑支護(hù)的探討

張耀華

（廣州市城市規(guī)劃勘測設(shè)計研究院，廣州510060）

1 引言

隨著房地產(chǎn)項目開發(fā)進(jìn)度要求的不斷提高，業(yè)主對項目開發(fā)周期的要求也越來越高。地下室部分的施工周期成為限制工期的主要因素之一，因此，如何加快地下室施工成為廣大開發(fā)商的重中之重?；娱_挖是地下室施工的關(guān)鍵節(jié)點，其支護(hù)方案的選擇極大地影響著項目進(jìn)度節(jié)點。本文就佛山某基坑采用預(yù)應(yīng)力管樁支護(hù)的實例，驗證了在基坑支護(hù)中管樁支護(hù)有較大的發(fā)揮空間，同時，JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》[1]提供了各類型預(yù)應(yīng)力管樁的2個樁身容許彎矩（抗裂彎矩檢驗值、極限彎矩檢驗值）供設(shè)計人員選取，本文對基坑支護(hù)時選用規(guī)范中何種彎矩值、安全系數(shù)如何選取、管樁類型如何選擇進(jìn)行了一定的探討。

2 工程簡介及特點

本工程下設(shè)2層地下室，基坑大開挖深度約7.30m，需要支護(hù)的基坑周長約為1 000m?；又苓吙諘?，無需要保護(hù)的建（構(gòu)）筑物，地下室邊線距紅線較遠(yuǎn)，南側(cè)地下室邊距離現(xiàn)狀河道最小約30m。綜合考慮周邊環(huán)境，地質(zhì)條件和開挖深度，基坑安全等級按二級考慮[2]。同時，業(yè)主特別提出要求采取工期快且安全可靠的支護(hù)方式，希望能盡快完成基坑開挖。

3 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察報告中的鉆孔揭露，場地巖土按成因類型和巖性分層描述如下：①層人工填土：新近堆填，為素填土；②-1層淤泥質(zhì)土：深灰色，流塑；②-2層粉質(zhì)黏土：深灰色，可塑；②-3層粉細(xì)砂(部分為淤泥質(zhì)粉砂)：深灰色，松散至稍密，平均層厚約15m；③層粉質(zhì)黏土：淺暗紅色等，硬塑為主；④泥質(zhì)粉砂巖：根據(jù)巖石風(fēng)化程度可分為4個風(fēng)化帶：④-1層全風(fēng)化；④-2層強風(fēng)化；④-3層中等風(fēng)化；④-4層：微風(fēng)化。場區(qū)內(nèi)各鉆孔所遇地下水主要為第四系孔隙水，粉細(xì)砂層為主要含水層，分布層厚度較大，透水性極好。依據(jù)勘察報告及地區(qū)經(jīng)驗，基坑支護(hù)計算參數(shù)選取如表1所示。

4 基坑支護(hù)選型及計算結(jié)果

本項目地下室大開挖深度為7.30m，開挖深度范圍內(nèi)自上而下主要為填土、沖淤積成因的砂土和淤泥質(zhì)土，基坑底主要位于淤泥質(zhì)土或砂土中，常規(guī)設(shè)計可采用灌注樁結(jié)合錨索或混凝土支撐、SMW工法樁（攪拌樁內(nèi)插型鋼）的支護(hù)型式。灌注樁施工時間長，成本高；SMW工法樁操作工序多，造價與施工工期密切相關(guān)。本項目綜合考慮成本、市場材料供應(yīng)、工期等因素，最終采用預(yù)應(yīng)力管樁（直徑0.6m）進(jìn)行支護(hù)。并且設(shè)置混凝土支撐不利于施工場地的展開，同時本場地巖層深度普遍較大，且擬建項目地區(qū)有文件規(guī)定錨索不得出用地紅線，最終選定了擴大頭預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)合管樁的支護(hù)體系，錨索擴大頭段放置與粉質(zhì)黏土或松散砂層中，坡頂設(shè)置2m高小放坡；采用直徑0.8m間距0.55m大直徑水泥土攪拌樁構(gòu)筑止水帷幕，支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面圖如圖1所示。

表1土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

圖1典型剖面

通過計算軟件所得樁身彎矩及剪力值如表2所示，考慮到基坑支護(hù)樁主要受力方向為水平力，采用樁身彎矩值作為管樁型號選取的主要依據(jù)。經(jīng)查計算書，各剖面中樁身彎矩最大值為285.7kN·m，依據(jù)相關(guān)規(guī)范[3]，考慮到基坑設(shè)計中荷載分項系數(shù)為1.25，支護(hù)樁樁身彎矩設(shè)計值356.25kN·m。經(jīng)與業(yè)內(nèi)專家討論統(tǒng)一認(rèn)為：基坑支護(hù)工程為臨時工程，管樁樁身出現(xiàn)裂縫時，對基坑的安全性影響相對較小，不建議采用規(guī)范擬定抗裂彎矩檢驗值作為材料的力學(xué)性能，建議采用極限彎矩檢驗值作為管樁的材料力學(xué)性能。實際設(shè)計中，依據(jù)規(guī)范提出的樁身彎矩極限檢驗值選取了B型管樁直徑0.6m，壁厚110mm，節(jié)長12～15m進(jìn)行支護(hù)，查規(guī)范得到樁身極限彎矩檢驗值為430kN·m。依據(jù)前面計算的樁身設(shè)計彎矩，仍有約1.20的安全系數(shù)儲備。

表2計算結(jié)果表

5 基坑開挖情況及簡要監(jiān)測資料

本工程于2014年6月開始施工，目前已完成基坑回填施工。第三方監(jiān)測結(jié)果[4，5]及現(xiàn)場開挖情況表明，支護(hù)樁頂水平位移累計最大變形為28.2mm，因無法設(shè)置樁身測斜監(jiān)測點，現(xiàn)場設(shè)置了土體測斜監(jiān)測點，土體測斜監(jiān)測最大值約13.7mm，現(xiàn)場未出現(xiàn)基坑安全事故。第三方監(jiān)測結(jié)果及現(xiàn)場開挖情況表明本項目基坑支護(hù)方案達(dá)到了預(yù)期的安全目標(biāo)，同時該基坑自管樁施工至基坑開挖到基坑底用時約4個月，大大節(jié)省了項目工期。

6 結(jié)語

本項目基坑開挖深度約7.30m，場地松散砂層厚，采用直徑0.6m的B型管樁結(jié)合擴大頭預(yù)應(yīng)力錨索的支護(hù)體系，取得了良好的支護(hù)效果，同時有效縮短了項目工期，降低了工程造價。通過本文的研究，得到以下結(jié)論：

1）規(guī)范提出的樁身極限彎矩承載力值相對本工程中剖面計算所得樁身彎矩值，安全系數(shù)取值約1.5，經(jīng)工程實踐證明，該安全系數(shù)可滿足基坑開挖的要求。

2）隨著新的行業(yè)規(guī)范[6]的編訂，新型管樁不斷涌現(xiàn)，更適合基坑支護(hù)應(yīng)用的PRC型管樁也隨之出現(xiàn)，管樁用于基坑支護(hù)有著施工速度快、養(yǎng)護(hù)時間短、造價低、樁身質(zhì)量統(tǒng)一等優(yōu)點，有著廣闊的推廣前景。

3）采用管樁支護(hù)的基坑，無法類似灌注樁于支護(hù)樁內(nèi)埋設(shè)測斜管。希望今后管樁生產(chǎn)廠家能針對基坑支護(hù)用管樁，在生產(chǎn)過程中預(yù)先埋設(shè)測斜管，解決樁身測斜監(jiān)測問題。

此支護(hù)方案的成功，為類似工程提供了借鑒作用。