楊曉亮 山西三建集團(tuán)有限公司

1 前言

在我國樁基工程施工中，預(yù)制混凝土支護(hù)管樁是一種極為重要的施工技術(shù)，發(fā)揮著重要作用。由于預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的松弛率較低、強(qiáng)度較高，具有有效壓力，所以有非常強(qiáng)的抗拉能力。在深基坑工程施工中，預(yù)制混凝土支護(hù)管樁不但價格比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，而且能夠獲取較好的施工效果?；诖耍疚木皖A(yù)制混凝土支護(hù)管樁在深基坑工程中的運(yùn)用展開了探討。

2 相關(guān)理論基礎(chǔ)概述

2.1 預(yù)制混凝土支護(hù)管樁簡析

預(yù)制混凝土支護(hù)管樁屬于一種新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已得到一定的運(yùn)用與發(fā)展。通過使用錘擊法、靜壓法等常規(guī)性預(yù)制樁，可以在土中打入預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，或者可以插入由CSM雙輪銑攪拌墻，或者三軸水泥土攪拌樁形成的預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度支護(hù)管樁水泥土復(fù)合支護(hù)墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2.2 在深基坑工程中使用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的可行性

對于預(yù)制混凝土支護(hù)管樁用作為基坑支護(hù)樁，現(xiàn)階段人們對其存在不同的看法。部分人認(rèn)為，因?yàn)轭A(yù)制混凝土支護(hù)管樁不是實(shí)心的、抗彎剛度較小，當(dāng)受到水平方向作用下，預(yù)制混凝土支護(hù)管樁極易被折斷，所以預(yù)制混凝土支護(hù)管樁不可以用作為基坑支護(hù)管樁。但也有部分人認(rèn)為，盡管預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的抗彎剛度比較小，不過在一些施工條件下，通過使用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，可以獲取十分好的施工效果。對此，本文深入分析了在深基坑工程中使用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的可行性。

對于預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，它的抗拉能力與強(qiáng)度非常好，雖然這種支護(hù)管樁的抗彎剛度比較小，在水平作用力下會出現(xiàn)一定的位移，發(fā)生一定程度的彎曲，但是，通過對管樁進(jìn)行拉錨處理或者在管樁內(nèi)布設(shè)支撐等，能夠有效控制預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的位移。因此，在深基坑工程施工中是可以使用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的。

另外，通過使用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，能夠有效縮短施工工期，有效保護(hù)施工環(huán)境，獲取較好的經(jīng)濟(jì)效益。在深基坑工程中，如果使用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，由于該樁的施工過程并不復(fù)雜，可以有效縮短施工工期，同時該樁使用的材料比較環(huán)保、經(jīng)濟(jì)，所以能夠有效降低施工成本與保護(hù)施工環(huán)境。

在選擇基坑支護(hù)類型的過程中，施工單位不但要保證施工可靠性與施工安全，而且還應(yīng)對施工成本最小因素深入考慮，而預(yù)制混凝土支護(hù)管樁恰好滿足以上各種要求。因此，在深基坑工程施工中，可以使用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁。

2.3 預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的適用條件

通過上文分析可知，在深基坑工程施工中，只有具有一定條件時，方可使用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，并不是每一種深基坑工程均可以選用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，一定要綜合考慮地下水情況、工程周邊環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等因素，不得在深基坑工程中對支護(hù)管樁隨意施工，否則極易發(fā)生基坑坍塌事故。其中，預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的適用條件如下。

第一，在深基坑的周邊應(yīng)具有黏土層等較好的土層，通過借用該層土，可以向錨桿提供許多抗拔力。錨桿對基坑產(chǎn)生的支護(hù)作用隨著錨桿抗拔力的增加而不斷加大，進(jìn)而能夠有效控制預(yù)制混凝土支護(hù)管樁發(fā)生彎曲或者位移現(xiàn)象。

第二，為保證預(yù)制混凝土支護(hù)管樁可以在土壤中穩(wěn)固鑲嵌支護(hù)管樁，深基坑底部應(yīng)具有比較好的土質(zhì)。假如深基坑底部的土質(zhì)為軟弱土質(zhì)，則便會在極大程度上影響預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，導(dǎo)致預(yù)制混凝土支護(hù)管樁無法牢固固定在土壤中，進(jìn)而支護(hù)管樁極易出現(xiàn)明顯的位移，最終發(fā)生安全事故。

第三，在開挖深基坑工程過程中，一定要嚴(yán)格控制開挖深度，不宜過大，如果開挖深度過大，在這種情況下，施工單位需要至少連接兩個支護(hù)管樁，但是連接接頭位置處的抗彎剛度十分小，再加上比較脆弱，所以最好選用單節(jié)樁。

3 預(yù)制混凝土支護(hù)管樁結(jié)構(gòu)的變形計算

在進(jìn)行深基坑工程施工過程中，如果選用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，因?yàn)橹ёo(hù)管樁的抗彎剛度比較小，所以一定要深入考慮支護(hù)結(jié)構(gòu)的彎曲變形是否滿足施工要求。

在計算預(yù)制混凝土支護(hù)管樁結(jié)構(gòu)的變形數(shù)值過程中，應(yīng)分別計算預(yù)制混凝土支護(hù)管樁結(jié)構(gòu)開挖面之上的撓曲線微分方程、預(yù)制混凝土支護(hù)管樁結(jié)構(gòu)開挖面之下的撓曲線微分方程。

4 案例分析

4.1 工程背景

某一深基坑工程，位于新華路北側(cè)，基坑北側(cè)用地紅線與該側(cè)北側(cè)地下室外墻之間的最小距離為3m，與新華路之間的最小距離為3.5m；南側(cè)用地紅線與南側(cè)地下室外墻之間的最小距離為3m，與新華路之間的最小距離為3m；西側(cè)用地紅線與西側(cè)地下室外墻之間的最小距離為3.1m，與該側(cè)新華路之間的最小距離為3.5m；東側(cè)用地紅線與東側(cè)地下室外墻之間的最小距離為3m，與東側(cè)建筑物之間的最小距離為3m；在該深基坑的附近道路下面，埋有很多市政管線，所以這對環(huán)境保護(hù)提出比較高的要求。

4.2 工程地質(zhì)狀況分析

本工程施工場地的地形比較平坦，地面標(biāo)高范圍為10.50m～11.35m。本工程施工場地的地貌主要表現(xiàn)為長江漫灘。其中，在深基坑工程開挖范圍中的土層物理力學(xué)性質(zhì)，如表1所示。

表1 深基坑工程開挖范圍中的土層物理力學(xué)性質(zhì)

4.3 水文地質(zhì)狀況分析

在本工程施工場地中，地下水屬于潛水，分別分布在：①層填土，②層土，③1 層，④2 層這幾個土層中，地表水與大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給來源，地下水的主要排泄方式為滲流與蒸發(fā)。在本工程地質(zhì)勘察過程中，通過對一些鉆孔進(jìn)行勘測后可知，穩(wěn)定水位的埋深范圍是1.6m～2.1m，相應(yīng)標(biāo)高的范圍是8.72m～9.53m；初見水位的埋深是1.8m～2.2m，應(yīng)標(biāo)高的范圍是8.5m～9.01m；在最近幾年中，地下水位最高值為10m，地下水位的年變幅為0.5m。

4.4 深基坑預(yù)制混凝土支護(hù)管樁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的確定

通過有效結(jié)合本工程的實(shí)際情況，包括工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件、周邊環(huán)境保護(hù)要求等，深基坑預(yù)制混凝土支護(hù)管樁結(jié)構(gòu)設(shè)計方案為：選用兩道鋼筋混凝土支撐與PCMW 工法相結(jié)合的方法，在深基坑的頂部位置設(shè)置排水溝，以進(jìn)行截水；在基坑內(nèi)設(shè)置混凝土管井，以進(jìn)行排水。

4.5 預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的施工工況

因?yàn)楸净庸こ痰拈_挖深度比較深，在極大程度上提高了施工難度，同時還對環(huán)境保護(hù)提出了更高的要求。本工程施工工期約為10 個月，其中從開挖基坑開始，一直到澆筑完成基礎(chǔ)底板為止，共歷經(jīng)將近7個月。在正式開挖深基坑以前，施工單位在深基坑中布設(shè)了多個監(jiān)測測點(diǎn)，以對開挖深基坑過程中預(yù)制混凝土支護(hù)管樁結(jié)構(gòu)的位移變化情況進(jìn)行詳細(xì)記錄。

歷時10個月的施工工況，具體如下。

第一，對預(yù)制混凝土支護(hù)管樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，當(dāng)施工結(jié)束以后，開始卸土開槽，直到一層支撐底，然后對一層支撐與圈梁進(jìn)行澆筑施工；

第二，當(dāng)支撐體系的強(qiáng)度上升到設(shè)計強(qiáng)度的80%以后，向下進(jìn)行分區(qū)分層開挖，直到達(dá)到二層支撐標(biāo)高位置；

第三，對二層支撐進(jìn)行澆筑；

第四，當(dāng)二層支撐體系的強(qiáng)度滿足設(shè)計要求以后，施工單位需要繼續(xù)向下進(jìn)行分區(qū)分層開挖，直到深基坑的底部為止；

第五，隨挖隨澆硅墊層，并且向支護(hù)樁邊延伸，與支護(hù)樁進(jìn)行嚴(yán)密澆筑；第六，澆筑混凝土底板，同時向預(yù)制混凝土支護(hù)管樁邊進(jìn)行延伸；

第七，當(dāng)混凝土底板的強(qiáng)度上升到設(shè)計強(qiáng)度的80%以后，需要拆除第二層支撐；

第八，對換撐塊與負(fù)二層主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行澆筑；

第九，當(dāng)換撐塊與負(fù)二層底板的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計要求以后，可以對第一層支撐拆除；

第十，對主體結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工，當(dāng)施工完成±0.0以下施工內(nèi)容時，施工單位可以對土方回填。

4.6 預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的使用結(jié)果

4.6.1 支護(hù)體的水平位移

在本深基坑工程中，施工單位在基坑中共布設(shè)了9個監(jiān)測點(diǎn)。為分析支護(hù)體的水平位移，本文主要選取了CX1、CX5、CX6、CX9 這幾個比較具有代表性的監(jiān)測點(diǎn)。通過深入分析這個監(jiān)測點(diǎn)的測量結(jié)果后，不難發(fā)現(xiàn)，支護(hù)管樁水平位移的計算值較為均勻與平緩，實(shí)測最大值與計算最大值差不多，水平位移并未出現(xiàn)突變現(xiàn)象，實(shí)測值與計算值的變化規(guī)律基本比較相似。

另外，計算點(diǎn)與監(jiān)測點(diǎn)的水平位移的變化并不大，變化較為穩(wěn)定，充分表明，選用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁比較穩(wěn)定。從整體角度來看，預(yù)制混凝土支護(hù)管樁水平位移變化趨勢特點(diǎn)為下小上大，呈紡錘狀，基本發(fā)生在地面以下8m～10m 之間，究其原因，即在開挖基坑以后，上部土體因受到主動土壓力作用而發(fā)生變形，但是下部土體因受到被動土壓力作用而很難發(fā)生變形。

4.6.2 支護(hù)墻頂?shù)某两滴灰?/p>

在本深基坑的預(yù)制混凝土支護(hù)管樁墻體中，共具有四個方向的墻體。墻體產(chǎn)生側(cè)移與墻體出現(xiàn)沉降之間存在極大的關(guān)系。其中，四個方向墻體的沉降曲線，如圖1 所示。通過分析圖1 后可知，墻頂?shù)目傮w沉降量并不大。在圖1中，步驟1，是指開挖至圈梁底端；步驟5，是指開挖至深基坑的底端；步驟6，是指對底板的支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。步驟1 與步驟4 的沉降量較為相近，步驟5 與步驟6 的沉降量較為相近。

圖1 四個方向墻體的沉降曲線

4.6.3 基坑周邊建筑物的沉降

在深基坑的東側(cè)為建筑物，建筑物距深基坑約3m，因此，在進(jìn)行深基坑施工過程中，若運(yùn)用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，則在一定程度上會影響建筑物，為避免出現(xiàn)安全問題。

在進(jìn)行施工的過程中，施工單位一定要隨時檢查建筑物的沉降情況。通過檢查后發(fā)現(xiàn)，建筑物在深基坑施工過程中出現(xiàn)了一定的沉降，不過該沉降量并不大，沉降量最大值約為5mm。因此，在深基坑工程中使用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，基本不會在較大程度上影響附近的建筑物。

5 結(jié)束語

綜上所述，本文以某一深基坑工程為例，首先確定了預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的設(shè)計方案，然后詳細(xì)闡述了預(yù)制混凝土支護(hù)管樁施工技術(shù)要點(diǎn)。在深基坑工程中使用預(yù)制混凝土支護(hù)管樁，能夠起到較好的支護(hù)效果，不會在較大程度上影響周邊建筑物的正常使用，同時還有助于施工速度的加快與施工成本的降低，能夠有效保護(hù)自然環(huán)境。本文對預(yù)制混凝土支護(hù)管樁在深基坑工程中的運(yùn)用進(jìn)行了深入研究，以期加深人們對預(yù)制混凝土支護(hù)管樁的了解與認(rèn)識。