浅谈“预应力矩形桩”在基坑支护中的应用

陈子成 刘金涛 邓旭

摘 要：通过相应计算，确定预应力矩形桩在基坑支护中应用的条件。通过安全性、经济性、工期等因素的比较，确定矩形桩在基坑支护应用中的优缺点。

关键词：预应力矩形桩；基坑支护；应用

1 引言

随着城市的高速建设，人口的密集，使城市地下空间不断地得以开发利用。基坑支护作为城市地下空间建设的重要一环在工程建设中也越来越受到重视，确立可靠的支护类型以保证基坑的安全性、经济性则尤为重要。以往的常规的支护结构（例如钻孔灌注桩等）需要在现场进行加工，需要预留特定的施工场地，此外常规支护结构有一定的养护时间，而且现场施工支护结构对于环保也不利。所以基坑支护中选择预制构件可以大大缩短工期，且尽可能地减少施工扬尘等污染。

2 预应力矩形桩的参数

现阶段，预应力矩形桩的常规桩长分为12.0m、15.0m两种规格，其试用的基坑深度为4.0m～9.0m，可采用悬臂、加支撑等形式。

预应力矩形桩配筋图：

3 预应力矩形桩与常规支护形式的对比

3.1 预应力矩形桩与钻孔灌注桩进行对比

天津某小学教学楼地下为一层，施工时周边环境宽松，基坑深度为4.7m，基坑面积约为1400m2，基坑开挖范围内均为粉质黏土。原方案采用钻孔灌注桩F600@900mm，有效桩长为12.0m。经过计算，使用500mm×375mm矩形桩所得出计算结果与方案相似。

经济性比较：

本工程灌注桩与矩形桩均为12.0m。经济性对比如下表所示：

由于灌注桩间距为900mm，矩形桩间距为600mm，折合成每延米造价如下表所示：

3.2 预应力矩形桩与SMW工法桩进行对比

对于工期较长、周边环境复杂的工程，可用于替换SMW工法桩中的H型钢，在降低造价的同时减小拔桩造成的安全隐患。

天津某研究基地地下地库基坑深度6.4m，基坑面积约为32400m2；基坑开挖范围内存在粉质黏土和较厚的粉土，原方案采

用SMW工法桩+一层混凝土水平支撑的形式，由于基坑面积较大，工期较长，H型钢租赁费用较高，故甲方要求用预应力矩形桩代替H型钢。原设计H型钢型号为700x300x13x24@1200mm，预应力矩形桩500x375，有效桩长均为12.0m。

经济性比较：

如上可知，SMW工法桩与预应力矩形桩均能满足计算要求。

本工程SMW工法桩中H型钢与矩形桩均为12.0m。工程面积较大，基坑施工的預计工期为6～8个月。折合成每延米造价如下表所示：

4 结论

通过上述实例可知：

对于基坑深度不深（小于5m），且计算弯矩较小时，矩形桩是可以代替其他悬臂支护桩作为支护结构，矩形桩相比灌注桩施工便利，缩短工期（没有混凝土养护过程），经济性也有一定的优势。

工期是影响SMW工法桩造价的重要因素，在支护类型的选取上对于工期较长、或SMW工法桩拔除对周围环境容易造成不利影响时，选用预应力矩形桩代替，安全性具有较大优势，经济性也有一定的优势。此外矩形桩在现阶段基坑支护的应用上还有以下几点问题：（1）现阶段预应力矩形桩生产厂家较少，导致货源不足，价格缺乏竞争力，建设方选择面较小，进而影响其在基坑支护工程中的应用。（2）预应力矩形桩内插入三轴水泥土搅拌桩中时，由于插入时间、桩间距过近等原因，会有少量桩体桩顶标高有偏差的情况发生，此时需对相应桩体进行局部接桩，以满足桩体与帽梁的连接构造要求。（3）天津地区应用的预应力矩形桩桩型比较单一，桩长为12.0m、15.0m，适用的基坑深度范围面较窄（约4～10m）。在以后的工作中，开发出新的桩型、长度，以使其适用更多类型的深基坑，是亟待解决的问题。