預應力管樁在基坑支護中的應用

一、工程概況

本基坑支護工程是一個特殊的由二次施工完成的基坑。由于特殊原因，該項目停置后重新進行建設，第一次的支護設計為止水帷幕樁(水泥土深層攪拌樁)2排，基坑放坡開挖5米，坡面噴射混凝土面層，70%的工程量已經施工。重新開工后，基坑相對地面深度約為14.2米。由于基坑深度的增加，由山西某建筑工程設計研究院對基坑支護工程進行了重新設計：止水帷幕采用水泥土深層攪拌樁，緊貼原有帷幕的外側施工，西側2排，東、北側各1排，南側因設計修改坑口加大，原帷幕樁需局部挖除，施工3排，攪拌樁樁長15.35米，樁徑0.5米，樁間距0.3米，排距0.35米，水泥為P.S.A32.5水泥，摻入量60kg/m；支護樁采用高強預應力混凝土管樁，樁長15米，樁間距1米，緊貼原帷幕內側施工，管樁型號采用PHC￠500-B型，西、南側的管樁縱向鋼筋由原先的10根增加為16根，不均勻布置，樁芯用C30混凝土填實，管樁中間在開挖后掛設鋼絲網噴射混凝土0.1米厚，管樁上設鋼筋混凝土冠梁一道，截面尺寸0.4米×0.5米，C30混凝土，樁頂管芯埋4Φ20鋼筋伸入冠梁0.3米；基坑設錨桿兩道，錨桿長度20—25米，沿管樁兩樁一錨，腰梁采用2根22a工字鋼；西側冠梁頂設土釘一道，長度12米，間距1.3米，南側車道新開挖部分設土釘四道，土釘長度6—9米，水平間距1.5米，豎向間距1.3米。

二、工程地質情況

1、地層描述：

第一層：人工填土，層厚5.50~7.30m，平均厚度6.52m，承載力特征值80kPa；

第二層：粉土，層厚0.60~3.20m，平均厚度1.40m，承載力特征值120kPa；

第三層：中、細砂，層厚9.20~11.80m，平均厚度11.87m，承載力特征值120kPa；

第四層：粉質粘土、粉土，層厚4.00~10.06m，平均厚度6.88m，承載力特征值130kPa；

第五層：粉質粘土，層厚5.90~13.00m，平均厚度10.08m，承載力特征值220kPa；

第六層：粗礫砂，層厚0.60~3.10m，平均厚度1.19m，承載力特征值350kPa；

2、地下水：地下水為孔隙潛水，含水層為第二層粉土及第三層細中沙，穩定水位埋深為7.1米-7.5米，穩定水位標高為784.33-784.5，場地地下水主要由大氣降水和側向徑流補給，水位季節性變化幅度為1米左右。地下水對混凝土具中等腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具弱腐蝕性；

3、本場地為液化場地，液化等級為輕微，可不考慮軟弱土的震陷影響；場地屬建筑抗震不利地段。

三、管樁的力學性能指標（參照）

注：由于重新設計了配筋，抗彎強度大于300kN.m。

五、管樁加工制作

由于支護工程中，管樁受力與一般工程樁不同，所以支護工程中使用的管樁需要特別加工定制，主要是樁內預應力鋼筋的布置，需按設計進行制作并不均勻布置；鋼筋加密區（樁身貼基坑土壁側）在樁身做明顯標示，以方便壓樁施工。

樁體設計配筋見下圖

靜壓管樁外觀質量的驗收標準

靜壓管樁尺寸驗收標準

注： 1、表內尺寸以管樁設計圖紙為基準；

2、預應力筋和螺旋筋的混凝土保護層應分別不小于30mm和25mm。

六、施工及監測

由于場地狹小等因素，靜壓樁機因工作面不夠只能采用邊樁器施工，壓樁力只能達到正常施工時的60%；因為穿越土層主要是填土與細砂層，壓樁又是在原帷幕樁內側10cm施工，為保證靜壓樁能順利壓入設計標高，故采用長螺旋鉆機引孔。引孔孔徑500mm，深度為從地面起到17.5米，孔底標高約為-22.3m。對于局部一次引孔不能壓入的可進行2次引孔。

管樁進場數量根據實際使用量進場，以避免管樁大量進場后進行二次搬用。施工中優先考慮先施工東側管樁，然后施工南側、西側、再施工北側，最后再施工進場道路下管樁樁，實際施工順序根據現場條件確定。南側新擴車道部分在施工完管樁后才能施工攪拌樁，防止新施工的攪拌樁因強度不高在管樁壓入時擠裂。

1、引孔：長螺旋鉆機引孔

施工流程

測量放樣→鉆機就位穩定、校正鉆機→鉆進→復查鉆機垂直度→繼續鉆進→設計樁底標高止→鉆機移位至新樁位→挖機清理孔口鉆出土。

樁位及鉆進控制

1）、樁位放線由測量員負責，原攪拌樁與管樁間距100mm，用全站儀將各樁中心點放出。2）、建立復核制度，放線完成后必須有嚴格的復核，并做好記錄。3）、要求鉆機機座水平穩固，鉆桿垂直，誤差不超過1.0％，鉆頭中心與樁中心—致。4）、鉆孔結束后，用小挖機立刻清除孔口鉆出土。5）、長螺旋鉆機應根據壓樁速度確定成孔數，保持在成孔后1小時內壓樁完成。6）、鉆進過程中，當碰障礙物無法繼續鉆進時，可能為原帷幕樁垂直度原因鉆到原有帷幕樁上，此時應向里側移位后重新鉆進，移位尺寸以最小為好。

2、靜壓：靜力壓樁施工

管樁樁頂標高-7.27m，樁底標高22.27m，樁長15m，樁頂距現場地下約2m。因工作面不夠靜壓樁機采用邊樁器施工，使用邊樁器施工時樁機自帶吊車最長能喂樁12m，本工程采用PHC￠500-B管樁，節長15m，在施工中配備25t吊車配合施工。

為防止土進入樁管內，在管樁下端焊8mm厚上端焊3mm厚直徑500mm封土鋼板。喂樁時，西側、南側樁管一定要使兩側加筋部分平行于基坑邊。管樁對中原引孔中心壓入，樁插入地面0.5～1.0m時，應調整樁的垂直度，垂直度偏差不得大于0.5%；在確認樁的垂直度符合要求時，然后才能繼續下壓；壓樁過程中應經常觀測樁身的垂直度。當樁身垂直度偏差大于0.5%時，應立即找出原因并設法糾正；當樁頭進入較硬土層后，嚴禁用移動機架等方法強行糾編；壓樁過程中應經常注意觀察樁身混凝土的完整性，一旦發現樁身裂縫，應立即停機，找出原因，采取措施解決；當樁無法壓入設計標高時，地面露出部分大于3米夾樁器還能夾住時，應配合吊車將樁拔出，長螺旋鉆機重新引孔后在壓入，當小于3米時，管樁用鋸樁機截割，嚴禁利用壓樁機行走推力強行將樁扳斷。當有二根以上連續不能壓入時，應用長螺旋鉆機重新引孔加樁（或在旁邊加樁）。

送樁應符合下列規定：當樁頂被壓至接近地面需要送樁時，應測出樁的送樁深度并檢查樁頭質量，確認后立即送樁，壓、送作業應連續進行；

管樁沉樁的終止標準：壓到設計標高，以標高控制為準。

遇下列情況應暫停壓樁作業，及時與甲方、監理等協商處理：

(1)、樁身混凝土出現裂縫或破碎；(2)、土中樁身出現硼裂聲等異?，F象；(3)、樁頭混凝土剝落、破裂；(4)、樁身突然傾斜、跑位；(5)、夾具機構打滑；(6)、地面明顯隆起；(7)、壓樁機下陷。

3、管樁中心灌注及樁頂插筋

由于靜壓樁施工快，在靜壓樁3--4天后，即可施工開挖樁頂處土方，進行冠梁施工作業。挖土清底后，切除樁頂封堵鋼板，按要求灌注樁芯混凝土并插入設計要求鋼筋，之后支模綁扎冠梁鋼筋，澆注冠梁混凝土，澆注混凝土必須是該側整段進行。

灌注混凝土后按方案進行監測點的布置，并進行第一次測量。

4、監測

主要進行了樁頂位移觀測，由于嚴格按照工況分層分步開挖，及時進行掛網支護和錨桿錨拉，冠粱頂位移觀測點均沒有超過規定數值。周邊地面也沒有裂縫和沉降。

5、總結

由于充分發揮了預應力管樁工廠化生產質量偏差小、施工周期短、強度高的特性，靜壓樁施工后幾天即可分層分步開挖土方并進行冠梁施工，克服了灌注樁支護需要等樁體混凝土強度必須達到設計強度才能進行下步工序的等待缺點，加快了基坑的開挖進度，縮短了工期，同時降低了工程造價，對于周邊有建（構）筑物、變形要求高的基坑，支護樁樁徑、樁長、樁內配筋均可根據基坑深度進行靈活的增加和調整，有很好的推廣價值。