基坑支护中PRC管桩及灌注桩的应用

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摘要：为保证基坑周边安全及满足地下室结构施工的要求，必须专门对基坑进行支护设计。以某基坑工程为例，根据工程地质、地下室结构及支护条件等要求，从施工便利、施工工期、施工成本等角度综合分析prc管桩及灌注桩在支护中的应用。分析结果表明，灌注桩相比于PRC管桩在二层地下室的基坑支护中存在明显优势，PRC管桩适用于周边条件简单、施工空间较大、施工经验成熟、挖深较浅的基坑，而灌注桩的适用性较强，特别适用于复杂的深大基坑中。

关键词：PRC管桩；灌注桩；施工便利；基坑支护

引言

随着工程技术的发展，不断涌现出新材料[1]、新技术及新工艺。2017年08月23日的《预应力混凝土管桩技术标准》（JGJ/T406－2017）增加了PRC管桩类别[2]。此类高强度混凝土管桩的主筋、配筋形式为预应力钢棒和普通钢筋组合布置，承载力高于普通管桩，扩大了预制桩的适用范围[3~5]。目前，在厦门工程建设中使用PRC管桩的项目不断增多，原因在于其高力学性能及预制的优势。然而，基坑工程作为项目的专项工程，与项目主导的施工便利、施工工期及施工成本密切相关。在二层地下室基坑中，PRC管桩相比于传统的灌注桩可能不具有明显优势。依托某基坑工程案例，从工程中若干重要方面对比分析PRC管桩及灌注桩在二层地下室基坑支护中的适用性。

1工程案例

1.1工程概况

本基坑工程位于厦门岛内，主要由若干高层住宅及附属商业建筑组成，设二层地下室。基坑总周长约400m，开挖面积约10163m2，开挖深度10~12m，设计安全等级为一级。

1.2工程地质及水文条件

场地属于坡洪积地貌，基坑侧壁土层由杂填土、粉质黏土、残积砂质黏性土组成。地下水潜水位于地面下6m左右。主要土层描述如下：（1）杂填土：灰黄色、灰白色、砖红色等杂色，呈松散～稍密状，上部主要由混凝土块、砖块等建筑垃圾组成，下部含黏土，硬质含量30%～50%。表面建筑垃圾回填时间约1年，总体回填时间约5～8年。回填时未进行系统碾压，未完成自重固结，密实度差。该层重型动探试验杆长各孔的修正值经厚度加权平均法计算的贯入指标平均值为7.1击，变异系数为0.327，变异系数大于0.3，表明该层土均匀性差。该层仅在局部素土处完成标贯7次，实测标贯试验锤击数为4～9击，平均值为6.6击，标准值为5.4击；杆长修正后标贯试验锤击数为3.8～8.5击，平均值为6.4击，标准值为5.2击。该层全场分布，层厚一般在0.50～1.50m。（2）粉质黏土：棕红色、灰黄色等，可塑～硬塑为主，湿。主要成分为粉、黏粒，含石英质砂砾；黏性较好，干强度中等，韧性中等，切面较光滑，无摇振反应。该层实测标贯试验锤击数为10～24击，平均值为16.3击，标准值为13.5击；杆长修正后标贯试验锤击数为9.4～22.5击，平均值为14.6击，标准值为14.3击。该层全场分布，层厚一般在1.20～5.50m。（3）残积砂质黏性土：灰黄色，呈可塑～硬塑状，湿～很湿。系花岗岩原地风化而成，母岩组织结构已遭破坏。主要矿物成分为石英颗粒和长石风化后形成的次生黏土矿物，粒径大于2mm的石英颗粒含量5%～10%。切面较光滑，干强度中等，韧性中等，无摇振反应，浸水易软化、崩解。该层实测标贯试验锤击数为11～45击，平均值为27.3击，标准值为26.8击；杆长修正后标贯试验锤击数为9.1～29.9击，平均值为19.6击，标准值为19.3击。该层全场分布，层厚一般在5.00～8.00m。

2应用分析

2.1支护条件

基坑周边存在已建道路及地下管线，紧邻用地红线，变形适应能力差，工期赶且成本控制严格。因此，基坑设计中需充分考虑基坑变形对周边环境的影响，以及地质不确定性对工期、成本等的影响。地下室基础设有管桩，需多台大型施工设备，场地占用面积大。

2.2支护分析

考虑对周边道路、管线等的保护要求，基坑采用止水帷幕结合坑内疏干明排控制地下水，止水帷幕采用桩间三重高压旋喷桩。根据成本对比及地区施工经验，基坑采用排桩结合锚索的支护体系。由于东侧红线内压桩机械施工空间不足，采用灌注桩+一道锚索进行支护(见图1)，其余区域采用较经济的PRC管桩+二道锚索进行支护（见图2）。图1剖面采用的灌注桩直径1m，桩长14.6m，桩间距1.4m，桩间三重高压旋喷咬合；一道锚索长19m,水平间距2.8m。图2剖面采用的管桩型号为PRCⅡ800（130）C，桩长14m，桩间距1.2m，桩间三重高压旋喷咬合；二道锚索（上道长17m，下道长14.5m），水平间距2.4m，竖向间距3m。原则上，基坑支护形式的选取需结合工程实际综合考虑，尽可能选择工艺常用、可靠、适用性强、施工便利又经济合理的支护形式。上述两剖面的支护形式具体分析详见表1。综合上述分析，在两层地下室的基坑支护中，PRC管桩使用的限制条件较多。其本身材料成本不高，但施工过程抗风险能力弱，机械设备大，工程量和场地条件许可时才可单独在基坑工程中采用PRC管桩。对于二层地下室挖深且有锚索结合使用，PRC管桩优势不明显。灌注桩在支护中的适用性较PRC管桩好，抗地层及成本的不确定性风险能力强，施工机械不大，施工条件灵活，无挤土影响。

3监测数据

目前基坑总体在底板结构浇筑阶段（截至2020年11月26日），根据第三方监测结果显示，基坑坑口水平位移大部分在12~16mm范围内，局部21mm；基坑坑口及周边道路沉降大部分在8~13mm范围内；深层水平位移在8~10mm范围内，局部12mm。锚索及钢筋应力计受力情况均符合设计要求。水平位移及竖向位移均在预警值范围内。上述监测数据表明，两种支护做法均可行。

4结论

在基坑支护中，桩型的选择需综合各方面考虑。如业主的成本及工期、主体结构的基础施工（含基础施工对周边环境的影响）、施工的便利、周边环境的充分保护、地质的不确定性等方面。PRC管桩在支护中适用于周边环境简单、施工空间较大、施工经验成熟、挖深较浅的基坑。对于两层地下室挖深且有锚索结合使用，PRC管桩优势不明显。灌注桩在支护中的适用性较PRC管桩好，抗风险能力强，特别在周边环境及地质复杂的深大基坑中优势更加显著。

参考文献

[1]李腾,訾凡.PRC管桩在黄土地区基坑支护中的应用[J].山西建筑,2020,46（18）:72-74.

[2]预应力混凝土管桩技术标准:JGJ/T406—2017[S].北京:中国建筑工业出版社,2017.

[3]陈保生.管桩在基坑支护工程中的应用优势及施工重点[J].技术分析,2020（21）:42-43.

[4]钟华锋.PHC管桩在基坑支护中的应用[J].福建建材,2019（9）:53-54.

[5]傅少阳.基坑工程中预应力高强混凝土管桩施工技术研究[J].福建建材,2020（7）:90-92.

作者：郑宣恭 单位：厦门华岩勘测设计有限公司