浅析管桩锚杆复合支护结构在深基坑中的应用

　　摘要：随着现代化经济的飞快发展，为了解决城市用地有限和人口密集的矛盾，开发地下空间成为重要课题。高层或超高层建筑的基础设计越来越深，深基础施工技术也跟着不断发展。本文作者结合工程实例，根据基坑各部位土质差异与不同变形控制重要性，采用桩锚及喷锚网复合支护方案。通过合理施工既确保了工程质量，又节约了成本。基坑监测表明，应用桩锚复合支护方案取得了良好效果，为相关工程提供参考借鉴。
　　关键词:深基坑工程；管桩；锚杆；组合支护技术
　　1基坑支护中PHC管桩介绍
　　预应力混凝土管桩是近十多来年来发展起来的一种新型的桩基形式，由于其经济性、施工速度快、对环境污染小等优点已在建筑物基础中广为应用。管桩分为预应力混凝土(PC)管桩、预应力混凝土薄壁(PTC)管桩和预应力高强混凝土(PHC)管桩，目前在沿海地区基础工程中常用管桩主要为500mmC80PHC管桩，几种常用PHC管桩数据见表1，管桩壁厚100～125mm，配筋为10－1310.7钢棒，管桩的极限弯矩为200～258kN•m。一般来说，PHC500-100AB型管桩最大弯矩为200kN•m，设计只能采用133kN•m，因此采用管桩作为基坑支护桩，受到一定限制。通过放坡卸载、锚杆加固或增加管桩的抗弯能力等综合支护方法，可以充分利用管桩的优点，克服其缺点，使预制预应力混凝土管桩在一些比较复杂的基坑支护工程中得到了成功的应用。
　　表1常用C80混凝土PHC管桩数据
　　
　　2PHC管桩锚杆复合支护技术
　　大直径钢筋混凝土灌注桩常以悬臂桩形式用于基坑支护，而未增强的PHC管桩抗弯能力低，采用悬臂PHC管桩作基坑支护则既不经济也不安全；在软土中单独采用喷锚支护也往往由于坑底土体承载力低而发生坑底隆起导致边坡滑塌，往往被限制使用。经验表明，采用管桩锚杆复合支护技术则可以扬长避短，既安全又经济地解决一般土质甚至软土中的深基坑支护技术难题。下面以某工程基坑支护为例，介绍管桩锚杆复合支护技术及其应用特点。
　　2.1工程概况及特点
　　该工程基坑形状大致呈四边形，基坑面积为85m×95m=8075m2，基坑普遍深度为7.5m。组成基坑边及坑底的土层主要为填土和软～流塑状的粘性土。场地地下水类型包括上层滞水和孔隙承压水。上层滞水主要赋存于①层填土层中，主要接收大气降水和地表水，无统一自由水面，水量同季节、周边排泄条件关系密切。孔隙承压水赋存于③层单元粉土及砂土层中，水量丰富，观测到承压水稳定水位在孔口下5.0m。
　　该工程的特点主要有:
　　(1)该基坑开挖深度范围内的表层人工填土为结构松散、透水性好、富含地表水的杂填土和素填土，场区内上层滞水主要赋存于人工填土中，含水量较大，因此地下水对基坑稳定性影响较大。
　　(2)地下室底板位于第1、2层饱和的软流塑、及可塑粘土层上，因此土层性质对坡脚稳定不利。
　　(3)工期紧，该工程为市重点工程。
　　2.2基坑支护方案选择
　　目前，常用的基坑支护方法较多，该基坑开挖后组成边壁的土层主要为杂填土、素填土、和粘土，坑底地层为粘土和粉质粘土夹粉土，工程地质、水文地质条件较差，但锚杆施工基本不受周边环境限制。因此根据本基坑工程特点，该基坑支护方案采用:卸载+预应力管桩+锚杆+网喷这一综合措施，由于组成边壁的土层富含地表水，因此锚杆采用一次性钢管锚杆。这里介绍其中的一个典型段面设计。
　　2.3深7.6m基坑支护
　　该部分基坑边承台比较稀疏，基坑计算深度按地梁底考虑，基坑挖深为6.6+1.0=7.6m。由于基坑外周边还有拟建楼房桩基础，其承台面标高为－1.40m，因此基坑地面按土体卸载至－1.40m，宽度大于4.5m，这样可以大大减小作用在支护桩上的主动土压力。从该段工程地质、环境、可行性考虑，开挖时按一级放坡，坡率为1∶0.75放坡，坡高2.0m，中间设置马道，采用短锚杆加网喷护面；2.0m以下采用9m长预应力管桩(PHC500-AB型，间距0.8m)加一排10m长锚杆，锚杆间距1.2m，即三根桩施工2根锚杆。地面附加荷载按10kPa荷载考虑，经过计算，管桩的最大弯矩只有63kN•M，大约在－5.4m处，桩顶位移为10mm，满足管桩的抗弯、深层滑移、桩顶变形安全要求。锚杆参数见表2所示。支护剖面图见图1。
　　表2锚杆参数表(位置+0.0=24.30点在地面)
　　
　　
　　图17.6m段支护剖面图
　　
　　锚杆注浆采用PO32.5级普硅水泥，水灰比为0.45，外加早强剂及止水剂，注浆压力0.5MPa，注浆体强度为M15。桩外侧采用网喷以封闭土体并起止水作用。
　　喷射砼厚度为70±10mm，强度为C20，水泥采用PO32.5普通硅酸盐水泥，砼配比约为水泥∶砂∶石=1∶2∶2，外加速凝剂。坡面编网钢筋采用Φ6.5圆钢，网格尺寸为200mm×200mm，桩间挂网采用预制菱形钢板网，以使整个喷锚网受力更加均匀。挂网土钉采用22螺纹钢，长度为1000mm，间距1500×1500mm。加强筋采用Φ16螺纹钢筋，通长布置。图2为竣工的管桩锚杆复合支护工程实景图。
　　
　　
　　图2PHC500-AB型支护桩和锚杆实景图
　　2.4典型实测位移分析及结论
　　一般来说，基坑土体开挖后，由于土体中应力重分布以及水的流失，边坡及地面均会有变形发生。而且从对有关监测数据分析可见，基坑边坡变形量除与支护形式有关外，与支护施工时间、挖土分层高度、以及每层土方开挖支护施工间隔等有关。每一层土方开挖到支护完成，施工时间越短，变形则越小；支护后变形未稳定便开挖下一层土体，或不进行分层开挖，往往引起边坡位移增大，在位移曲线上明显的标志是位移曲线没有明显的台阶。图3给出了两个最大位移点的位移时程曲线图，从监测结果来看，位移的发展基本上是连续的，没有明显的稳定台阶。这主要是由于在施工过程中，为了赶进度，在开挖后第三天(桩间锚杆注浆后第二天)便进行下一层土体挖除。基坑挖到位后，位移变化基本停止，位移曲线出现平台，即基坑变形处于稳定状态。虽然最大变形没有超过二级基坑的允许范围，对基坑及环境无任何影响，但可以预料，如果桩间锚杆注浆达到规定强度后开挖，则位移值将会大大降低。另外从A16位移值来看，最大水平位移已达到50mm，对于桩长只有9m的PHC500-AB型管桩来说，这个位移值是偏大的，但该位移值是一综合量它不仅仅是桩本身的弯曲，而且还包含桩的刚性转动，因此虽然管桩桩顶位移偏大，但并不影响其使用。上述分析表明PHC500预应力混凝土管桩具有一定的抗变形能力，在基坑工程中可以作为围护桩使用，但必须慎用。
　　
　　图3位移时程曲线
　　
　　3结束语
　　实践证明，管桩结合锚杆及喷锚支护无疑是一种比较好的复合支护方法，既确保了工程质量，又节约了成本。基坑监测表明，应用桩锚复合支护方案取得了良好效果，也是提高管桩在深基坑支护中应用的有效技术途径。
　　
　　参考文献：
　　[1］李欢秋，唐传政，庞伟宾.基坑工程实例［M］.中国建筑工业出版社，2006．
　　[2]龚晓南，《深基坑工程设计施工手册》，中国建筑工业出版社，1998年7月第一版.
　　[3]广东省标准.预应力混凝土管桩基础技术规程.DBJ／T15-22-98.
　　[4]刘建航，侯学渊，《基坑工程手册》，中国建筑工业出版社，1997年4月第一版.

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