基坑支護(hù)中PRC管樁及灌注樁的應(yīng)用
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摘要：為保證基坑周邊安全及滿足地下室結(jié)構(gòu)施工的要求，必須專門對基坑進(jìn)行支護(hù)設(shè)計。以某基坑工程為例，根據(jù)工程地質(zhì)、地下室結(jié)構(gòu)及支護(hù)條件等要求，從施工便利、施工工期、施工成本等角度綜合分析prc管樁及灌注樁在支護(hù)中的應(yīng)用。分析結(jié)果表明，灌注樁相比于PRC管樁在二層地下室的基坑支護(hù)中存在明顯優(yōu)勢，PRC管樁適用于周邊條件簡單、施工空間較大、施工經(jīng)驗(yàn)成熟、挖深較淺的基坑，而灌注樁的適用性較強(qiáng)，特別適用于復(fù)雜的深大基坑中。
關(guān)鍵詞：PRC管樁；灌注樁；施工便利；基坑支護(hù)
引言
隨著工程技術(shù)的發(fā)展，不斷涌現(xiàn)出新材料[1]、新技術(shù)及新工藝。2017年08月23日的《預(yù)應(yīng)力混凝土管樁技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ/T406－2017）增加了PRC管樁類別[2]。此類高強(qiáng)度混凝土管樁的主筋、配筋形式為預(yù)應(yīng)力鋼棒和普通鋼筋組合布置，承載力高于普通管樁，擴(kuò)大了預(yù)制樁的適用范圍[3~5]。目前，在廈門工程建設(shè)中使用PRC管樁的項(xiàng)目不斷增多，原因在于其高力學(xué)性能及預(yù)制的優(yōu)勢。然而，基坑工程作為項(xiàng)目的專項(xiàng)工程，與項(xiàng)目主導(dǎo)的施工便利、施工工期及施工成本密切相關(guān)。在二層地下室基坑中，PRC管樁相比于傳統(tǒng)的灌注樁可能不具有明顯優(yōu)勢。依托某基坑工程案例，從工程中若干重要方面對比分析PRC管樁及灌注樁在二層地下室基坑支護(hù)中的適用性。
1工程案例
1.1工程概況
本基坑工程位于廈門島內(nèi)，主要由若干高層住宅及附屬商業(yè)建筑組成，設(shè)二層地下室?；涌傊荛L約400m，開挖面積約10163m2，開挖深度10~12m，設(shè)計安全等級為一級。
1.2工程地質(zhì)及水文條件
場地屬于坡洪積地貌，基坑側(cè)壁土層由雜填土、粉質(zhì)黏土、殘積砂質(zhì)黏性土組成。地下水潛水位于地面下6m左右。主要土層描述如下：（1）雜填土：灰黃色、灰白色、磚紅色等雜色，呈松散～稍密狀，上部主要由混凝土塊、磚塊等建筑垃圾組成，下部含黏土，硬質(zhì)含量30%～50%。表面建筑垃圾回填時間約1年，總體回填時間約5～8年?；靥顣r未進(jìn)行系統(tǒng)碾壓，未完成自重固結(jié)，密實(shí)度差。該層重型動探試驗(yàn)桿長各孔的修正值經(jīng)厚度加權(quán)平均法計算的貫入指標(biāo)平均值為7.1擊，變異系數(shù)為0.327，變異系數(shù)大于0.3，表明該層土均勻性差。該層僅在局部素土處完成標(biāo)貫7次，實(shí)測標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)為4～9擊，平均值為6.6擊，標(biāo)準(zhǔn)值為5.4擊；桿長修正后標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)為3.8～8.5擊，平均值為6.4擊，標(biāo)準(zhǔn)值為5.2擊。該層全場分布，層厚一般在0.50～1.50m。（2）粉質(zhì)黏土：棕紅色、灰黃色等，可塑～硬塑為主，濕。主要成分為粉、黏粒，含石英質(zhì)砂礫；黏性較好，干強(qiáng)度中等，韌性中等，切面較光滑，無搖振反應(yīng)。該層實(shí)測標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)為10～24擊，平均值為16.3擊，標(biāo)準(zhǔn)值為13.5擊；桿長修正后標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)為9.4～22.5擊，平均值為14.6擊，標(biāo)準(zhǔn)值為14.3擊。該層全場分布，層厚一般在1.20～5.50m。（3）殘積砂質(zhì)黏性土：灰黃色，呈可塑～硬塑狀，濕～很濕。系花崗巖原地風(fēng)化而成，母巖組織結(jié)構(gòu)已遭破壞。主要礦物成分為石英顆粒和長石風(fēng)化后形成的次生黏土礦物，粒徑大于2mm的石英顆粒含量5%～10%。切面較光滑，干強(qiáng)度中等，韌性中等，無搖振反應(yīng)，浸水易軟化、崩解。該層實(shí)測標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)為11～45擊，平均值為27.3擊，標(biāo)準(zhǔn)值為26.8擊；桿長修正后標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)為9.1～29.9擊，平均值為19.6擊，標(biāo)準(zhǔn)值為19.3擊。該層全場分布，層厚一般在5.00～8.00m。
2應(yīng)用分析
2.1支護(hù)條件
基坑周邊存在已建道路及地下管線，緊鄰用地紅線，變形適應(yīng)能力差，工期趕且成本控制嚴(yán)格。因此，基坑設(shè)計中需充分考慮基坑變形對周邊環(huán)境的影響，以及地質(zhì)不確定性對工期、成本等的影響。地下室基礎(chǔ)設(shè)有管樁，需多臺大型施工設(shè)備，場地占用面積大。
2.2支護(hù)分析
考慮對周邊道路、管線等的保護(hù)要求，基坑采用止水帷幕結(jié)合坑內(nèi)疏干明排控制地下水，止水帷幕采用樁間三重高壓旋噴樁。根據(jù)成本對比及地區(qū)施工經(jīng)驗(yàn)，基坑采用排樁結(jié)合錨索的支護(hù)體系。由于東側(cè)紅線內(nèi)壓樁機(jī)械施工空間不足，采用灌注樁+一道錨索進(jìn)行支護(hù)(見圖1)，其余區(qū)域采用較經(jīng)濟(jì)的PRC管樁+二道錨索進(jìn)行支護(hù)（見圖2）。圖1剖面采用的灌注樁直徑1m，樁長14.6m，樁間距1.4m，樁間三重高壓旋噴咬合；一道錨索長19m,水平間距2.8m。圖2剖面采用的管樁型號為PRCⅡ800（130）C，樁長14m，樁間距1.2m，樁間三重高壓旋噴咬合；二道錨索（上道長17m，下道長14.5m），水平間距2.4m，豎向間距3m。原則上，基坑支護(hù)形式的選取需結(jié)合工程實(shí)際綜合考慮，盡可能選擇工藝常用、可靠、適用性強(qiáng)、施工便利又經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)形式。上述兩剖面的支護(hù)形式具體分析詳見表1。綜合上述分析，在兩層地下室的基坑支護(hù)中，PRC管樁使用的限制條件較多。其本身材料成本不高，但施工過程抗風(fēng)險能力弱，機(jī)械設(shè)備大，工程量和場地條件許可時才可單獨(dú)在基坑工程中采用PRC管樁。對于二層地下室挖深且有錨索結(jié)合使用，PRC管樁優(yōu)勢不明顯。灌注樁在支護(hù)中的適用性較PRC管樁好，抗地層及成本的不確定性風(fēng)險能力強(qiáng)，施工機(jī)械不大，施工條件靈活，無擠土影響。
3監(jiān)測數(shù)據(jù)
目前基坑總體在底板結(jié)構(gòu)澆筑階段（截至2020年11月26日），根據(jù)第三方監(jiān)測結(jié)果顯示，基坑坑口水平位移大部分在12~16mm范圍內(nèi)，局部21mm；基坑坑口及周邊道路沉降大部分在8~13mm范圍內(nèi)；深層水平位移在8~10mm范圍內(nèi)，局部12mm。錨索及鋼筋應(yīng)力計受力情況均符合設(shè)計要求。水平位移及豎向位移均在預(yù)警值范圍內(nèi)。上述監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，兩種支護(hù)做法均可行。
4結(jié)論
在基坑支護(hù)中，樁型的選擇需綜合各方面考慮。如業(yè)主的成本及工期、主體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)施工（含基礎(chǔ)施工對周邊環(huán)境的影響）、施工的便利、周邊環(huán)境的充分保護(hù)、地質(zhì)的不確定性等方面。PRC管樁在支護(hù)中適用于周邊環(huán)境簡單、施工空間較大、施工經(jīng)驗(yàn)成熟、挖深較淺的基坑。對于兩層地下室挖深且有錨索結(jié)合使用，PRC管樁優(yōu)勢不明顯。灌注樁在支護(hù)中的適用性較PRC管樁好，抗風(fēng)險能力強(qiáng)，特別在周邊環(huán)境及地質(zhì)復(fù)雜的深大基坑中優(yōu)勢更加顯著。
參考文獻(xiàn)
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作者：鄭宣恭 單位：廈門華巖勘測設(shè)計有限公司