基坑支護工程管樁應(yīng)用優(yōu)勢及施工重點

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［摘要］近年來，隨著國家對建筑產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的推廣，預制管樁逐漸被應(yīng)用于基坑支護工程。然而，預制管樁在支護工程中的應(yīng)用優(yōu)勢及施工重點尚不明確，因此，本文結(jié)合某預制管樁基坑支護工程，研究了管樁在支護工程中的應(yīng)用優(yōu)勢、設(shè)計考慮和施工重點。

1引言

近年來，隨著建筑產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的推廣及人民環(huán)保意識的增強，預制管樁作為一種可靠的、環(huán)保的支護結(jié)構(gòu)，在基坑工程、擋土墻工程、邊坡工程中逐漸得到應(yīng)用和發(fā)展[1，2]。在施工過程中，預制管樁常采用靜壓法或錘擊法打入土層。與傳統(tǒng)的現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比，預制管樁在樁身質(zhì)量、施工速度及環(huán)境保護等方面的優(yōu)勢非常明顯。姜洪峰等[3]的研究結(jié)果表明，預制管樁在生產(chǎn)時的場地條件、工藝設(shè)施、質(zhì)量控制標準遠高于現(xiàn)場澆筑的鋼筋混凝土管樁，因此，預制管樁的樁身質(zhì)量較好。在施工速度方面與砼鉆孔灌注樁相比較，現(xiàn)場澆筑的鉆孔灌注樁需要經(jīng)歷成孔、澆筑、養(yǎng)護三個階段，其中，混凝土強度逐漸形成的過程將占用寶貴的工程時間，降低工程收益。而預制管樁在工廠中已經(jīng)形成強度，運輸至工地后就可直接沉樁，能夠明顯減少基坑支護結(jié)構(gòu)的施工時間。在環(huán)境保護方面，預制管樁的施工是干作業(yè)施工[4]，無須泥漿池等污染性設(shè)施，相比于鉆孔灌注樁的施工，施工現(xiàn)場的環(huán)境較好。預制管樁的施工優(yōu)勢很明顯，但其在施工過程中的劣勢也不容忽視。肖立平等[5]研究成果表明，預制管樁在沉樁過程中將會產(chǎn)生嚴重的“擠土效應(yīng)”。預制管樁沉樁時，土體受到擠壓變形，樁周土體的力學特性發(fā)生改變，并產(chǎn)生了明顯的變形，且這種影響隨著沉樁密度的增加而增大?！皵D土效應(yīng)”的存在將會對既有工程樁、周邊建筑、地下管線產(chǎn)生影響。除此之外，佘遠健等指出，土層特性也是預制管樁支護的重要影響因素。土體強度非常低時，預制管樁無法打入持力層，因此其支護效果將受到影響；當土體強度非常高時，預制管樁可能存在無法打入、斷樁等工程問題，這也將對預制管樁的支護效果產(chǎn)生影響。因此，在設(shè)計采用預制管樁進行基坑支護時，應(yīng)充分考慮預制管樁的在土層中的狀況。隨著預制管樁在支護工程中的應(yīng)用逐漸推廣，因此需要充分了解預制管樁在支護工程中的優(yōu)勢和劣勢，便于選擇合適的支護方案。為此，本文結(jié)合某預制管樁支護工程和相關(guān)文獻，詳細討論了預制管樁在支護工程中的應(yīng)用特點。

2管樁支護的應(yīng)用優(yōu)勢

2.1施工速度快，效率高

預制管樁不同于傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁，預制管樁的加工和制作往往是在工廠中完成的。首先，預制管樁的設(shè)計人員會按照工程中需要的管樁的力學特性，對預制管樁的鋼筋結(jié)構(gòu)和澆筑材料進行設(shè)計。然后通過機械化生產(chǎn)的方式完成預制管樁的制作。在此之后，由于是在工廠中進行養(yǎng)護，因此為了節(jié)省時間成本，企業(yè)一般會選擇高壓釜進行養(yǎng)護，通過高溫高壓的方式加速預制管樁強度的形成，這將節(jié)省大量的時間成本。然后，已經(jīng)形成強度的預制管樁通過貨車運送至施工現(xiàn)場。在施工現(xiàn)場，通過沉樁的方式進行預制管樁的沉樁。而在傳統(tǒng)的鉆孔管樁樁施工過程中，需要現(xiàn)在樁體位置沉孔，然后下放鋼筋籠，最后才能完成混凝土結(jié)構(gòu)的澆筑。期間，鉆孔需要占用一定的施工時間。而澆筑完成后的混凝土形成強度也需要大量的時間。這就導致預制管樁作為支護樁使用時將占用大量的時間成本。

2.2施工現(xiàn)場環(huán)境好

相比于傳統(tǒng)的鉆孔灌注樁，預制管樁的施工機械化、自動化程度高，極大地降低了施工人員的工作負載，間接提高了施工效率。同時，在采用預制管樁支護的項目上，泥漿池等污染性的配套設(shè)施較少，施工現(xiàn)場不容易出現(xiàn)污水橫流等現(xiàn)象，給施工人員創(chuàng)造了較好的施工環(huán)境。

2.3管樁設(shè)計較為成熟

早在上世紀50年代的時候，我國就開始了離心式預制管樁的生產(chǎn)。經(jīng)過了10年左右的發(fā)展，有研發(fā)出了直徑550mm的后張法預應(yīng)力混凝土管樁。而后，得益于科技的發(fā)展，成功實現(xiàn)了先張法在預制管樁中的應(yīng)用。經(jīng)過了20年的發(fā)展，以及從日本引進的先進技術(shù)，我國在預應(yīng)力管樁上的發(fā)展有邁出了一大步，成功生產(chǎn)出了直徑600mm及以上的大直徑預應(yīng)力混凝土管樁。經(jīng)過10年的經(jīng)驗積累和技術(shù)評估。在1993年正式實施了第一部關(guān)于預制管樁的國家級預制管樁設(shè)計規(guī)范《先張法預應(yīng)力混凝土管樁》。進入20世紀以來，預制樁技術(shù)快速發(fā)展，在2002年底，已經(jīng)可以實現(xiàn)異性結(jié)構(gòu)預制管樁的研制；2004年又成功實現(xiàn)了預制高強混凝土薄壁鋼管樁的制備。發(fā)展至今，預制管樁的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)有了長足的發(fā)展，不僅突破了截面形狀、截面尺寸的限制，同時突破了強度的限制，各種高強、高性能的預制管樁層出不窮，且對應(yīng)的管樁生產(chǎn)廠家、配套的生產(chǎn)設(shè)施都較為齊全。

2.4施工設(shè)備齊全

作為支護樁使用的預制管樁施工裝置與傳統(tǒng)的預制管樁施工裝置完全相同，施工技術(shù)已經(jīng)成熟，配套設(shè)施種類齊全，因此，預制管樁的沉樁質(zhì)量可以保證。

2.5參考案例豐富

目前，已有較多的采用預制管樁進行支護的基坑工程，可以參考的工程案例較多，比如無錫會展中心“預制管樁+內(nèi)支撐”的基坑支護工程，珠海西部中心城區(qū)等國家有標準圖集。

3管樁支護的設(shè)計考慮

3.1基坑深度

考慮到預制管樁的運輸，管樁的樁體長度是有限的，一般控制在15m左右。對于某些超深的基坑支護工程而言，需要進行接樁處理。而接樁部位的樁體抗彎承載力較弱，容易發(fā)生剪切破壞，因此，當預制管樁應(yīng)用于支護結(jié)構(gòu)時，一般僅采用單樁，這就使得預制管樁僅適用于開挖深度較小的基坑。

3.2施工工期

對于一些施工工期較短，離開居民住宅附近的工程。優(yōu)先考慮采用預制管樁進行支護，因為預制管樁節(jié)省了混凝土強度形成時間，施工速度快，可以節(jié)約施工周期。

3.3土體強度要求

采用預制管樁進行支護的基坑工程中，基坑坑底以下應(yīng)具有一層厚度較厚、強度較高的土體。因為管樁需要依靠該土體提供被動土壓力，以抵消基坑外側(cè)產(chǎn)生的主動土壓力。如果被動區(qū)土質(zhì)較差，管樁將會發(fā)生傾斜，從而影響基坑的支護效果，甚至引發(fā)破壞。

3.4土體均勻性要求

當支護場地以下存在大量的孤石、土體強度離散性較大時，預制管樁沉樁過程中容易出現(xiàn)斷樁、傾斜等施工質(zhì)量問題，這將影響基坑的支護效果，甚至引發(fā)基坑坍塌，設(shè)計中要慎用。

4預制管樁施工注意事項

4.1對周邊環(huán)境的影響

（1）在管樁沉樁過程中，土體受到樁體的擠壓而產(chǎn)生變形，這種變形會對周邊的建筑、地下管線產(chǎn)生影響。李亮輝[8]的研究結(jié)果表明，沉樁過程中將會使基坑周邊的道路產(chǎn)生開裂，如圖1所示。（2）管樁沉樁還要注意防止擠土效應(yīng)對地下管道、鄰近建筑物的不利影響。

4.2對已有工程樁的影響

除了對基坑外側(cè)道路、房屋、管線的影響之外，預制管樁沉樁對已有工程樁的影響也不可忽略，尤其是對工程樁垂直度、樁身承載力的影響。受沉樁“擠土效應(yīng)”影響，原有的建筑基礎(chǔ)樁產(chǎn)生了水平方向的偏移，這將對樁身的受力特性產(chǎn)生重要影響，產(chǎn)生偏心荷載，從而對上部建筑的安全性產(chǎn)生影響。

4.3沉樁質(zhì)量控制

在沉樁過程中，受場地土層非均勻分布的影響，當樁體遇到堅硬的孤石時，容易出現(xiàn)傾斜、斷樁等問題，這些質(zhì)量問題將會影響預制管樁對基坑變形的控制效果。因此，在預制管樁沉樁過程中，應(yīng)嚴格控制施工質(zhì)量，以保證管樁基坑支護結(jié)構(gòu)的安全性。

4.4樁間土保護

在采用預制管樁進行支護的基坑施工過程中，基坑開挖后，應(yīng)及時通過噴錨等方式處理樁間土體，避免樁間土體在日曬雨淋作用下產(chǎn)生開裂等問題，從而影響基坑的支護效果。如圖2（a）所示，基坑開挖后未及時保護，導致樁間土開裂，影響了樁土接觸面。因此，為了保證預制管樁基坑的支護效果，應(yīng)及時采用掛網(wǎng)噴漿的方式進行保護，其效果如圖2（b）所示。

4.5位移監(jiān)測

當基坑支護結(jié)構(gòu)采用預制管樁時，應(yīng)嚴格監(jiān)測基坑開挖過程中的水平、豎向變形。防止基坑變形過大對基坑支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和周邊已有建筑道路或地下管線產(chǎn)生影響。

5結(jié)論

預制管樁作支護雖然有很多局限性，但在很多地方可以作為一種基坑支護選項，充分利用預制管樁優(yōu)勢，提高速度，降低造價，其在支護工程中的應(yīng)用優(yōu)勢及施工重點具體包括如下幾點：（1）預制管樁的應(yīng)用優(yōu)勢主要包括施工速度快、效率高，施工現(xiàn)場環(huán)境好，設(shè)計理論成熟，施工設(shè)備齊全，參考案例豐富。（2）預制管樁的設(shè)計考慮主要包括基坑深度，施工工期，土體強度和均勻性要求。（3）預制管樁的施工注意事項主要包括對周邊環(huán)境的影響，對已有工程樁的影響及沉樁質(zhì)量的控制，基坑開挖過程中位移監(jiān)控。

參考文獻

[1]蔡磊，梁世德，顧明，等.預制高性能混合配筋預應(yīng)力混凝土管樁在某深基坑支護中的應(yīng)用[J].工程勘察，2018，46（12）：25-29.

[2]趙升峰，黃廣龍，馬世強，等.預制混凝土支護管樁在深基坑工程中的應(yīng)用[J].巖土工程學報，2014，36（S1）：91-96.

[3]姜洪峰.管樁基坑支護關(guān)鍵技術(shù)研究[D].吉林建筑大學，2018.

[4]毛貞美.樁基礎(chǔ)生命周期能源消耗及環(huán)境影響評價[D].浙江大學，2013.

[5]肖立平.合肥地區(qū)老粘土剪脹特性研究[D].合肥工業(yè)大學，2018.

[6]佘遠健.預應(yīng)力管樁加內(nèi)支撐技術(shù)在深基坑支護中的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2020（8）：27-28.

[7]謝秋明，李學輝.PHC600管樁穿透砂層、圓礫層錘擊施工淺談[J].西部探礦工程，2020，32（5）：24-27.

[8]李亮輝.深厚軟土地區(qū)錘擊管樁施工對周邊環(huán)境影響分析及處理措施[J].土木工程與管理學報，2019，36（4）：114-118.

作者：陳保生 單位：鎮(zhèn)江市丹徒區(qū)建設(shè)投資有限公司