预应力管桩应用于基坑支护中存在的问题
2016-05-23王琳琳
王琳琳
摘 要：以四川地区某项目中采用的预应力管桩作为排桩支护的支护桩为例，讨论预应力管桩在施工过程中存在的问题以及采用预应力管桩作为支护桩的存在的风险。本文对预应力管桩作为支护桩应用存在的问题进行详细阐述，并期望行业能够提出相应的规范对预应力管桩作为支护桩进行指导。
关键词：预应力管桩；基坑支护；管桩施工；风险
中图分类号： TU753.3 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）11-64-2
0 引言
预应力管桩广泛应用于地基处理中，其具有快速施工，承载力高，质量稳定等优点，尤其预应力管桩又具有良好的抗弯性能所以近些年来开始应用于基坑支护中作为支护桩使用。预应力管桩能否用作基坑支护桩以承受水平作用力，目前存在一些争议。所以并不是所有地质条件都可以将预应力管桩作为支护桩使用，同时预应力管桩施工还存在一些问题，对后期支护结构工作的稳定性产生一定的影响。
1 工程概况
规划净用地面积4101.80m2建设规划总建筑面积16385.80m2，地上计入容积率建筑面积9926.60m2。建设项目2栋6～8F多层建筑，其地下室为1层，分布于主楼及周边空地的地下范围，人工挖孔墩基础。地下室基坑实际深度确定为6.10～6.25m。基坑支护采用排桩支护，且靠近道路一侧支护桩采用预应力管桩作为支护桩。
2 场地周边环境及工程地质条件
2.1 场地周边环境
场地建筑边界（地下室开挖边界）北侧大部紧邻市供电局开关厂，小部分紧邻嘉美·龙湾水岸，及东侧及西南为市政道路，南侧紧邻中石加油站，西北侧紧邻有居民建筑物2F～7F，平距规划用地边界线约0.80米；东侧为白燕路，规划用地边界线距市政公路约4.00米，西南侧成乐路平距规划用地边界线约10.00米，北侧距市供电局开关厂4.00米左右，政公路布有市政管网。因此施工场地总体环境条件相对较差。
该工程所处的特殊地理位置，基坑支护一旦失败，将造成不可估量的有形和无形的损失。即使基坑支护是成功的，如果基坑变形较大，或者引起地面下沉，也将造成非常恶劣的社会影响，给业主和施工单位都会形成很大的负面作用。
2.2 工程地质条件
据现场勘探资料，在勘探深度范围内，场地土为第四系全新统人工填土层（Q4ml）素填土、②第四系全新统冲积（Q4al+pl）粉质粘土、③细砂、④卵石、⑤白垩系上统灌口组（K2g）砂质泥岩夹薄层砂质泥岩等组成。
① 杂填土（Q4-4ml）
人工回填，大部分布；呈杂色，组分杂。局部地段因人工回填，填土变厚。主要由砂卵石、粉土、建筑垃圾等混杂组合；松散，稍湿。层厚度0.80～1.80米。
②粉质粘土（Q4-3al+pl）
冲积成因，全区分布；上部：呈灰褐色，具粘性，可搓1～2mm土条。稍湿，可塑，分布连续。中部：呈灰褐色、黄灰色，具粘性，稍湿～湿，软塑状。标贯试验击数2.5～5.0击；下部：褐黑色，湿，软塑状，含腐殖物、腐木，分布连续，层厚1.40～2.30米。
③层：细砂（Q4-2apl）
冲洪积成因，全区分布。灰色，湿～饱水，松散。成分以长石、石英为主，次为云母细片、岩屑及暗色细颗粒矿物，混少量粘性土，呈带状分布于卵石层顶面。层厚3.60～5.20米。标贯试验击数3.0～5.0击；土工试验成果：0.25～0.07m含量约占66.60%～69.5%实验室命名为细砂。
④层：卵石（Q4-1apl）
冲洪积成因，全区分布；呈杂色，稍湿～饱水；石质成分为花岗岩、流纹岩、石英岩等，质硬，为风化，呈亚圆状；充填物为砂土，含量随密实度不同而变化；该层厚度较大，底层标高：351.05～352.80米。据N120试验成果及跟管冲击进度及取芯情况，依据GB5002-12001（2009版）表3.38-2，按其密实度不同可分为3个亚层：稍密卵石④1：3
④2中密卵石。分布于卵石中上部，中密卵石厚度一般在0.20～3.30米。N120试验标准数9～20击，校正击数7.2%～9.6击。局部含有大于200mm以上的漂石。
④3密实及很密卵石。主要分布于下部，与基岩呈不整合接触，接触面卵石密实度变化较大。厚度变化比较大，厚度3.20～7.00米，呈层状分布。局部夹有细砂透镜体揭露，N120试验标准击数18～>28击，校正击数11.0～>16击，局部含有大于200mm以上的漂石。
3 支护形式的选择
3.1 基坑支护方案的选择
基坑开挖深度约5.00～6.00米，坑壁采用全高排桩支挡。排桩拟采用旋挖桩，冲孔桩及人工挖孔桩等。前期设计方案中所有支护桩全采用旋挖桩，考虑到工期和施工场地限制，后将靠近道路一侧旋挖桩支护桩调整为预应力管桩。
3.2 基坑支护设计
旋挖桩+网喷支护段：
①桩径D=1000mm，桩距2000mm，桩长10.0～13.0m，桩顶设置冠梁，桩身混凝土强度为C30，冠梁混凝土强度为C25，具体设计要求详见接口各段剖面图。
②桩间土间隔防护措施采用内置钢筋网的喷射混凝土层，由钢筋网、挂网钢筋和横向拉筋等构成，喷射C20混凝土进行支护，厚100mm，支护钢筋网双向φ8@200。
③钢筋网采用Φ16钢筋做加强筋，间距1.0m×1.0m，锚杆钢筋与钢筋网加强筋点焊连接。
④面层须设置泄水孔，间、排距2.5m×2.5m，行列型布置，采用 100PVC管，入土长度为500mm。
预应力管桩+网喷支护段：
①采用PRC-Ⅱ600AB110型预应力混凝土管桩，桩身强度为C80，桩径D=600mm，桩长L=10m、11m，间距1500mm。采用锤击法沉桩，具体设计要求详见接口各段剖面图。
②桩间土间隔防护措施采用内置钢筋网的喷射混凝土层，由钢筋网、挂网钢筋和横向拉筋等构成，喷射C20混凝土进行支护，厚100mm，支护钢筋网双向φ8@200。
③钢筋网采用Φ16钢筋做加强筋，间距1.0m×1.0m，锚杆钢筋与钢筋网加强筋点焊连接。
④面层须设置泄水孔，间、排距2.5m×2.5m，行列型布置，采用 100PVC管，入土长度为500mm。
4 预应力管桩施工过程中存在的问题及风险
相比较旋挖桩，预应力管桩在成本和效率上存在一定优势，然而施工过程发现，预应力管桩存在如下几个问题：
4.1 桩身倾斜及桩位偏移
由于填土层中存在大块混凝土建渣以及原建筑遗留的基础桩，锤桩机施工过程中桩位偏移严重，基坑开挖后观察到部分桩位逼近地下室边线对后期地下室外墙的施工产生一定影响。即使锤桩过程中配备桩身垂直度观测仪器，在现有地质条件下也很难保证桩身垂直度和桩位。
4.2 挤土效应
桩位靠近职工宿舍，施工过程中，由于强烈的锤击震动以及挤土效应，使得路面隆起，职工宿舍部分墙面开裂。
4.3 嵌入度不够
按照设计方案中桩长为10～11米，施工过程中一般桩长达到8.0～9.0米时，就已经达到贯入度设计要求。预应力管桩的入土深度远没有达到设计要求。
4.4 超出规范
按照《建筑基坑支护技术规程》支护桩桩间距应小于等于2倍桩心距，该项目中设计方案设置的直径600mm的预应力管桩桩心距为1.5m，所以预应力管桩支护并不适应于基坑支护技术规程，也不能套用规程进行设计。
5 结论
预应力管桩支护在某些地区取得了比较成功的案例，但是针对不同的地质条件和不同的基础形式并不适用，支护桩本身的嵌入深度达既不到设计要求，也不满足《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）的要求，其安全性更得不到保障。即使节约了工期和造价，基坑面临倾覆的风险也比较大。所以行业内需要出台相应的规范来详细规范预应力管桩作为支护桩的使用要求这样才能避免不必要的事故发生。
参 考 文 献
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