1工程概况

 

　　某市新都二期工程由3栋高层（1栋24层、1栋22层和1栋20层），及1栋3层的商场组成，二期建筑用地面积为7581㎡，建筑面积为39987㎡，设有一层地下室。场地北侧毗邻规划河道，南侧靠近唐家墩水果批发市场，西侧均临近公路，相距仅2～3m。。拟建场地原为2～3层民宅，经拆除后场地平坦。

 

　　2PHC管桩与土钉支护方案的确定

 

　　2.1本基坑支护工程的特点

 

　　（1）本场地的地下水主要埋藏于上部杂填土及含泥中细砂层、细中砂（夹粘土）、细中砂、卵石层中，其中杂填土为弱（老填土）—强透水层（新近回填），渗透性较差且不均。浅部软弱土层（杂填土、质粘土、淤泥夹砂）较浅，坑底均落在含泥中砂层，但淤泥夹砂层为液化土层，含泥中细砂层属孔隙承压水土层，是支护设计重点考虑的土层。

 

　　（2）场地地下水丰富，基坑支护降水对周边建筑物及管线的影响不容忽视。

 

　　（3）基坑毗邻规划河道，南侧靠近唐家墩水果批发市场基坑安全性要求高。

 

　　2.2本基坑支护工程具体方案

 

　　根据地下室结构特点、场地工程地质条件、基坑周边环境条件的实际情况，经组织省内地基专家就技术、安全、经济、工期等多方面对多个方案进行比较，确定除南侧靠近唐家墩水果批发市场在基坑采用放坡加双PHC管桩外，其余区域采用土钉支护体系。

 

　　3PHC管桩施工方法及技术措施

 

　　（1）PHC管桩支护设计主要参数。A600-110-AB型PHC管桩支护，管桩桩长15m。该桩型号管桩抗裂弯矩为201kN·m，抗裂剪力为362kN，极限弯矩332KN·m。桩顶锚入800×600冠梁内100mm，管桩内的钢筋笼底标高低于冠梁层底不小于1500mm，管桩内的砼强度为C40微膨胀砼，砼用粗骨料粒径不大于20mm，内掺10%AEA微膨胀剂。冠梁砼为C30。靠基坑内侧桩垂直面做80mmC20钢筋砼锚面。

 

　　（2）基坑北面由于受场地限制，南面垂直方向施打3层锚管，间距1.50m；北面施打2排锚管，间距1.50m；东、西面施打2排锚管，间距1.50m。

 

　　（3）在基坑周边布设39口A500钢筋笼降水井，井深15m。

 

　　4土钉施工方法及技术措施

 

　　（1）土钉与预应力锚杆。这种复合支护形式是在当地层条件为粘性土层和周边环境允许降水，但基坑较深及无放坡条件的情况下，采用土钉墙、预应力锚杆这种复合土钉墙形式。在复合土钉墙的中部设置1～3排预应力锚杆，对土钉墙施加初始背拉力，可大大减少土钉墙的位移，提高工程的安全度，满足不同实际工程的需要。一般预应力锚杆可采用钢绞线预应力锚索和钢筋预应力锚杆，也可采用钢管预应力锚杆。锚杆锚头必须与喷射混凝土面层连接可靠，可设置承压板和喷射混凝土连梁，锚头承压板或连梁通过计算确定，保证足够的强度和刚度，将锚固有效地传递到面层或土层中。复合土钉墙中预应力锚杆与桩锚体系中的预应力锚杆有所不同，设计荷载不宜过大，一般宜小于300kN。

 

　　（2）土钉与微型桩复合支护。当土质条件较差，为确保边坡在土方开挖后和支护施工完成前的稳定性，需采取超前加固措施，即采用土钉与微型桩复合支护。由于微型桩的作用主要在开挖人工填土层时防止塌方及加固填土层，而在基坑支护设计计算时基坑深度仍取至主坑底，考虑微型桩的作用，从而隐性地增加了基坑整体安全系数。微型桩常采用直径100～300mm的钻孔灌注桩，桩插入基坑底面以下2～3m。微型桩配置钢筋笼或型钢，配置型钢时，以16～22号工字钢应用最多。微型桩上常设置小型冠梁或连梁，将桩连接在一起，连梁上常设置预应力锚杆或土钉。

 

　　（3）土方分层、分段开挖，锚杆施工跟随进行。每层土方开挖深度为该层锚杆下方0.2～0.3m，严禁超挖，每段开挖长度为25～35m，待此段支护施工完成后，才可进行临近段边坡的土方开挖；开挖后及时用喷射混凝土封闭暴露坡面.土方开挖过程中在每层坡脚以外0.5m设临时排水沟，对坑内积水，采用集水井抽水引排。

 

　　5PHC管桩支护设计

 

　　该基坑工程除AB段和DE段分别采用钻孔灌注支护排桩加角撑的支护和微型钢管桩支护外，其它边坡段由于开挖范围内的土层较差，单纯锚杆支护在软土层效果不良，必须增加超前加固措施，选择增加一排预应力静压管桩联合喷锚网支护，可提高工效；故采用静压管桩联合喷锚网支护形式；为确保整个基坑的安全，降低地下水对基坑的不利影响，沿整个基坑范围设置深层搅拌桩的增强加固体。选用<500预应力静压管桩，桩身混凝土强度为C80，型号为PHC-AB-500，壁厚为12.5mm。PHC管桩间距为1.0m或0.8m，桩顶位于地表下2.10m，桩长11.0m，为单桩压入，不允许有接头。

 

　　6土钉支护设计

 

　　根据地质及周边工程情况，为确保方开挖后和支护施工完成前的稳定性，需采取超前加固措施，因若在距地面0.6m左右处增设一排土钉，其土钉设计长度至少在5m以上，则必会穿过公路，极有可能打穿公路的地下管线（埋深约2～3m）。最后在考虑工期、施工方便和安全经济的原则下决定采用微型桩配合土钉墙支护方案，超前支护于喷射混凝土面层的背部，间距设计为1.5m，孔距127mm，桩长10m，孔内插人钢筋后注入水泥浆或水泥砂浆。由于微型桩的作用主要是在开挖人工填土层时防止塌方及加固填土层，因此在基坑支护设计计算时基坑深度仍取至主坑底，不考虑微型桩的作用，从而隐性地增加了基坑整体的安全系数。土钉设置6排，长度8～10m，采用钻孔注浆土钉，土钉倾角均为10°，首排土钉距坑顶1.2m，土钉间距均为1.4m。基坑开挖前先将地下水位降至9.5m以下。

 

　　7经济效果

 

　　场地采用PHC管桩加土钉在基坑支护体系造价约216万元，若采用A800冲孔灌注桩支护体系造价约252万元，由此PHC管桩加土钉支护体系可节省工程造价36万元，尤为重要的是采用PHC管桩加土钉支护体系高了施工进度，工期短，不产生泥浆等污染，具有良好的社会和经济效益。

 

　　8基坑检测

 

　　基坑在开挖过程中，经常监测周围土体及建筑物的动态变化，如果发现问题就及时调整方案，并采取有效措施以确保支护结构及邻近建筑物的安全。在坡顶每20～40m设一监测点，观测土体位移，并在坡顶关键位置布置若干测斜仪，及时获取准确支护结构及边坡土体深层面的位移变化。监测结果显示基坑开挖到底时支护桩最大位移和圈梁顶最大位移均在容许的变形范围内，可见采用预应力锚杆和PHC管桩联合支护对控制支护结构的变形效果显著，周边道路和已建房屋没有出现任何损坏现象。

 

　　9结束语

 

　　目前采用PHC管桩和土钉支护技术作为支护桩对提高施工效率和缩短工期非常有利，在技术和经济造价乃至施工工期上有着显著的优势，同时又有很好的环境效应术。但设计方面尚存在一些问题，这些问题有待设计人员通过工程实践更深入系统的研究。PHC管桩和土钉支护技正成为一种重要的很有发展潜力的基坑支护技术手段，必将获得更广泛的运用。

 

　　参考文献：

 

　　[1]罗鹏.土钉支护施工技术原理及在基坑中的应用[J].吉林建筑工程学院学报，2010（3）.

 

　　[2]黄广龙，李勇，宰金珉.预应力混凝土管桩在深基坑支护工程中的应用研究[J].建筑施工，2011（4）.

 

　　[3]肖桃李，李新平，戴翼飞.PHC管桩在深厚软土基坑支护中的应用[J].施工技术，2012（1）.