隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，城市建設(shè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，高層建筑深基坑支護(hù)工程數(shù)量日益增加，對(duì)基坑支護(hù)工程的設(shè)計(jì)及施工質(zhì)量的要求也越來(lái)越高。深基坑工程是一項(xiàng)危險(xiǎn)性較大的工作，具有建設(shè)規(guī)模大、施工周期長(zhǎng)和施工環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，若建設(shè)單位沒(méi)有選擇符合工程需要的支護(hù)方案，不僅會(huì)影響到高層建筑深基坑工程的整體質(zhì)量，而且也會(huì)延誤了深基坑后續(xù)的施工。因此，如何選擇合理的支護(hù)方案就成為建設(shè)人員亟待解決的問(wèn)題。高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁作為一種新型樁基類型，具有單樁承載力高、質(zhì)量可靠、工藝簡(jiǎn)單和造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，是一種較好的抗震性樁材。高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁+錨索是一種合理的支護(hù)設(shè)計(jì)方案，能夠有效提高基坑支護(hù)工程的施工質(zhì)量，確保深基坑工程后續(xù)施工的進(jìn)行。
1工程概況
某建筑工程主樓為14層，裙樓為3層，設(shè)1層地下室。建筑總用地面積7012m2，其中建筑面積3333m2。結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)形式采用樁基礎(chǔ)。
根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，現(xiàn)場(chǎng)地面標(biāo)高在3.45m左右，又根據(jù)建筑施工圖，基礎(chǔ)底板標(biāo)高為－1.05m，底板厚度為300mm，故該部分大開(kāi)挖深度約為4.8m。電梯井部分原地面標(biāo)高為3.3m，基礎(chǔ)底板頂標(biāo)高－2.6m，底板厚300mm，故電梯井部分開(kāi)挖深度為6.2m。
2設(shè)計(jì)方案
2.1支護(hù)方案選擇
本基坑支護(hù)工程基坑開(kāi)挖深度較淺，場(chǎng)地西北、西南是街道，距離基坑底邊線較小，最小處只有6m多，東北、東南較空曠。有多種方案可供初步選擇，如重力式水泥土墻、鉆孔樁+內(nèi)支撐、PHC樁+錨桿支護(hù)。現(xiàn)分別從經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、工期等方面將各自優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下。
1)水泥土重力式擋墻優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)較低，施工技術(shù)成熟，開(kāi)挖前施工，與開(kāi)挖工序間施工干擾小，同時(shí)可作止水帷幕，有多種工法可供選擇，如深層攪拌法、高壓旋噴法等。缺點(diǎn)是施工周期長(zhǎng)，有時(shí)還需設(shè)置多排樁，隱蔽施工，樁與樁之間需搭接，質(zhì)量難以保證，水泥土重力式擋墻抗彎、抗折強(qiáng)度低。
2)鉆孔樁加內(nèi)撐優(yōu)點(diǎn)是超前支護(hù)，對(duì)后續(xù)開(kāi)挖影響小，鉆孔樁現(xiàn)場(chǎng)施工，直徑、樁長(zhǎng)配筋率可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算設(shè)計(jì)，節(jié)約材料；強(qiáng)度高，尤其是根據(jù)土壓力計(jì)算值來(lái)靈活配筋，抗彎強(qiáng)度可很好地保證。缺點(diǎn)是現(xiàn)場(chǎng)施工，清孔、掏渣不徹底時(shí)質(zhì)量比較難保證，易形成蜂窩、空洞、夾泥層或級(jí)配不均等病害，造成質(zhì)量隱患；需制備大量泥漿，不利于環(huán)保；另外選用內(nèi)支撐則工期長(zhǎng)，給土方開(kāi)挖與上部結(jié)構(gòu)施工造成干擾。
本基坑中選用上述基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)方案均有較大的缺陷。結(jié)合本工程地質(zhì)水文、周邊環(huán)境等情況，基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)最終采用PHC管樁+錨索，另外輔以單排攪拌樁止水的方案。該方案既可節(jié)約工程造價(jià)、節(jié)省工期、保證工程質(zhì)量，又可不干擾土方開(kāi)挖與地下室施工。
2.2設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程
2.2.1設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介
本工程最終采用攪拌樁+PHC管樁+錨索復(fù)合支護(hù)技術(shù)。現(xiàn)就本工程的主要支護(hù)剖面——1-1剖面為例進(jìn)行分析計(jì)算。距地下室外邊線外3m處從原地面開(kāi)挖放坡，坡度為1∶0.5，坡面掛20號(hào)鐵絲網(wǎng)，壓抹M10水泥砂漿，厚度為60mm，坡底用M10水泥砂漿硬化，厚度也是60mm。
1)止水帷幕采用單排?550@450攪拌樁，樁長(zhǎng)12.5m。樁與樁之間搭接100mm是為了更好地止水。樁頂與圍護(hù)管樁的冠梁頂平，為2.15m。
2)圍護(hù)樁采用?600mmC型PHC管樁，間距700mm，長(zhǎng)度為13m。
3)拉錨結(jié)構(gòu)采用注漿預(yù)應(yīng)力錨索，隔樁設(shè)置，豎向間距為2500mm，第1排設(shè)置在樁頂?shù)墓诹荷稀?/div>
4)PHC管樁內(nèi)用C30素混凝土填芯，并設(shè)置冠梁與腰梁。
5)降水采用一般降水?？觾?nèi)外均設(shè)排水溝，坑內(nèi)設(shè)集水井，坑壁設(shè)泄水孔。
2.2.2設(shè)計(jì)方案計(jì)算
采用基坑支護(hù)通用計(jì)算軟件理正深基坑F-SW5.5計(jì)算。計(jì)算參數(shù)如表1所示。
表1基坑計(jì)算土層參數(shù)
開(kāi)挖到坑底后，計(jì)算結(jié)果如圖1所示。
圖1基坑計(jì)算結(jié)果
從圖1可以看出最大位移為18.63mm，根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，滿足要求。
極限彎矩為211.74kN·m，根據(jù)規(guī)范《先張法預(yù)應(yīng)力混凝土管樁》GB13476-2009，φ600mmC型110管樁抗裂彎矩為285kN·m，極限彎矩為569kN·m。該工程中支護(hù)樁最大彎矩Mmax=211.74kN·m1)整體穩(wěn)定性驗(yàn)算采用圓弧滑動(dòng)法計(jì)算，土體寬度取為0.4m，如圖2所示。
圖2整體穩(wěn)定性驗(yàn)算示意
圖2中：圓弧半徑R=16.961m；圓心坐標(biāo)：x=－1.328，y=5.551；整體穩(wěn)定安全系數(shù)Ks=2.131。整體穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。
2)抗傾覆計(jì)算抗傾覆安全系數(shù)：
(1)
式中：Mp為被動(dòng)土壓力及支點(diǎn)力對(duì)樁底的彎矩，其中支點(diǎn)力為錨索的錨固力和抗拉力的較小值；Ma為主動(dòng)土壓力對(duì)樁底的彎矩。錨固力計(jì)算依據(jù)錨桿實(shí)際錨固長(zhǎng)度計(jì)算。
1號(hào)錨索材料抗力為92.626kN/m，鋪固力為104.398kN/m；2號(hào)錨索材料抗力為92.626kN/m，鋪固力為104.398kN/m。經(jīng)計(jì)算Ks=1.914≥1.200，滿足規(guī)范要求。
3)抗管涌穩(wěn)定安全系數(shù)(K≥1.5)：
1.5γ0h′γw≤(h′+2D)γ′(2)
式中：γ0為側(cè)壁重要性系數(shù)；γ′為土的有效重度(kN/m3)；γw為地下水重度(kN/m3)；h′為地下水位至基坑底的距離(m)；D為樁(墻)入土深度(m)；K=10.536≥1.5，滿足規(guī)范要求。
3支護(hù)樁施工要點(diǎn)
3.1打樁步驟
清除障礙物→平整場(chǎng)地→測(cè)量定樁位→樁機(jī)組裝→打樁準(zhǔn)備→喂樁、插樁→初打矯正→正式打樁、接樁→送樁→移位施打下一樁。
3.2管樁施打
1)劃線將PHC管樁及送樁器劃出1m刻度線，并標(biāo)識(shí)距樁底有效長(zhǎng)度，上節(jié)樁及送樁器上標(biāo)識(shí)出設(shè)計(jì)入土深度及間距100mm和50mm刻度線，以此來(lái)控制打入深度和貫入度。
2)PHC管樁的運(yùn)輸和吊放PHC管樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上方可起吊，達(dá)到100%運(yùn)輸。PHC管樁采用大平板車運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)吊放于對(duì)應(yīng)地點(diǎn)。為防止管樁在運(yùn)輸和堆放時(shí)產(chǎn)生自重應(yīng)力作用下的破壞，應(yīng)堆放在平整、堅(jiān)實(shí)的地面上并用枕木墊在支點(diǎn)0.2L處，疊層堆放不宜超過(guò)3層。管樁擺放時(shí)要采取防止?jié)L動(dòng)的措施，用木塊等墊在管樁兩側(cè)。起吊時(shí)最好采用專用吊鉤鉤住管樁兩端內(nèi)壁進(jìn)行水平起吊。取樁時(shí)嚴(yán)禁用樁架上的卷?yè)P(yáng)機(jī)拖拉管樁取樁。
3)就位打樁樁位處事先用白石灰撒出中心并釘鋼筋頭，混凝土管樁強(qiáng)度及齡期均應(yīng)達(dá)到施工規(guī)范要求，場(chǎng)地準(zhǔn)備好后樁機(jī)就位進(jìn)行打樁，用吊車將第1節(jié)樁送至樁機(jī)前，采用一點(diǎn)綁扎，吊點(diǎn)宜選在1/3處，用樁機(jī)上的吊鉤喂樁，要求樁位正、樁身直，然后安裝樁帽。
4)打樁方法樁尖焊接后，進(jìn)行插樁，待樁錘重量完全落在樁上后，先調(diào)整樁機(jī)導(dǎo)桿垂直度，再移動(dòng)樁機(jī)使樁和導(dǎo)桿平行，用兩個(gè)經(jīng)緯儀正交90°觀測(cè)，保證樁及導(dǎo)桿垂直度偏差小于0.5%。打樁過(guò)程中樁和打樁架的垂直度超過(guò)0.5%時(shí)，應(yīng)將樁及時(shí)拔出重新插樁施打，待第1節(jié)樁進(jìn)入本節(jié)1/3時(shí)再正常施打。要求樁錘、樁帽和樁身應(yīng)保持在同一縱軸線上，宜重錘低擊，低錘重打，樁尖進(jìn)入硬土層力求連續(xù)施打，如需停打，應(yīng)盡量縮短停錘時(shí)間。要求打樁過(guò)程中做好記錄，在沉樁較困難時(shí)必須觀察貫入度以防止樁頭擊碎卻沒(méi)有貫入度的記錄，尤其是最后30擊(3陣)貫入度的記錄，并且注意觀察樁身進(jìn)入速度和反彈情況。
5)PHC樁連接接樁采用鋼端板焊接法，用CO2氣體保護(hù)焊焊接。當(dāng)下節(jié)樁樁頂距地面0.5m左右時(shí)就可接樁。接樁時(shí)摘去樁帽，先在下節(jié)樁鋼箍上焊上鋼筋棍，然后將第2節(jié)樁如前述方法吊至第1節(jié)樁的上方，上下節(jié)樁段應(yīng)保持順直，錯(cuò)位偏差不宜大于5mm，節(jié)點(diǎn)彎曲矢高不大于樁段的1‰。焊接時(shí)先將對(duì)稱四點(diǎn)焊牢、然后分層(不少于兩遍)連續(xù)施焊，焊縫連續(xù)飽滿、厚度高出樁表面2mm。焊縫完畢后刷瀝青船底漆兩遍。
6)停錘標(biāo)準(zhǔn)停錘標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按標(biāo)高和貫入度雙控原則并以標(biāo)高控制為主，貫入度控制為輔。雙控原則：若樁底已達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高(－2.85m)時(shí)停打；若樁底未達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高(－2.85m)，但貫入度滿足(4cm/10擊～8cm/10擊)時(shí)，繼續(xù)錘擊3陣，每陣(10擊)貫入度均小于2cm/10擊～3cm/10擊，而且樁長(zhǎng)達(dá)到設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)的90%以上時(shí)，可停錘。這里的貫入度控制標(biāo)準(zhǔn)較規(guī)范嚴(yán)格，是因?yàn)楸竟こ逃倌鄬雍芎?，按工程類比原則，將此標(biāo)準(zhǔn)設(shè)得更高。
3.3其它施工注意事項(xiàng)
1)注意保護(hù)土坡原狀土特性，不受外界擾動(dòng)，在基坑開(kāi)挖完成后應(yīng)立即進(jìn)行護(hù)層施工，以防間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，土體受擾動(dòng)而導(dǎo)致局部塌方。
2)為使保護(hù)層與土體緊密結(jié)合，修坡與抹灰漿前均應(yīng)噴水濕潤(rùn)表面，鋼絲網(wǎng)位置應(yīng)設(shè)在灰層中層，水泥砂漿薪舊接槎要注意搭接，以保證護(hù)層良好的整體性和不透水性。
3)坡面必須清理干凈，同時(shí)防止雨水、地面水滲入坡體內(nèi)，以防層土坡脫節(jié)剝離或護(hù)層沿坡面滑動(dòng)。
4)打樁時(shí)，當(dāng)遇到貫入度劇變，樁身突然發(fā)生傾斜、位移或有嚴(yán)重回彈、樁頂或樁身出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫、破碎等情況，應(yīng)暫停打樁，并分析原因，采取相應(yīng)措施。
4結(jié)語(yǔ)
通過(guò)探討高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用，筆者總結(jié)出了以下幾點(diǎn)結(jié)論：①基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案需要結(jié)合工程地質(zhì)條件、周邊環(huán)境及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素，進(jìn)過(guò)綜合比較，選擇經(jīng)濟(jì)合理的支護(hù)方案；②高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁具有施工速度快、質(zhì)量可控和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于軟土地基處理中；③目前高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁在基坑支護(hù)工程的應(yīng)用實(shí)踐方面較少，在往后的工程中應(yīng)不斷探索和積累經(jīng)驗(yàn)，以確保高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁能夠更好地應(yīng)用于基坑支護(hù)工程中。
參考文獻(xiàn)
[1]齊紅博.高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力管樁在基坑支護(hù)工程中的應(yīng)用[J].科技情報(bào)開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟(jì).2010年第25期
[2]張仕雄.探討高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力混凝土管樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].城市建設(shè)理論研究.2012年第04期
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