小直径PRC管桩在深基坑支护中的应用分析

唐 创，陈宏伟

(湖南城市学院，湖南益阳 413000)

PRC桩,又称“混合配筋预应力混凝土管桩”,是在预应力高强混凝土管桩中加入一定数量的非预应力钢筋,形成一种新型的混合配筋骨架的预应力混凝土管桩,以提高预应力管桩的延性和抗弯能力,配筋率高。对于基坑支护工程来说，PRC管桩在其中的应用主要是为了承担其基坑附近土壤的水平作用力，而要能够承担这种作用力就要求其支护桩具备足够的抗剪和抗弯能力。PRC管桩就符合这种要求，因此被广泛用做基坑支护工程的支护桩。本文以小直径PRC管桩为支护桩的深基坑支护工程为例，分析工程的整体施工效率及支护桩的刚度和抗压能力特性。尽管小直径PRC管桩具备足够的抗压能力和抗弯能力，其对施工场地附近土壤所造成的影响也相对较小，但同样这种材料也存在一定的欠缺，如在搭建支护桩的过程中，需要利用锤击或者静压的办法来进行送桩，这样的方式会产生较大的噪音及震动，如若周围环境对噪音及震动敏感，就不适合利用锤击方式来进行送桩。在一定条件下，采用小直径的PRC管桩进行基坑支护的施工成本比采用一般钢管桩的成本更高，其工程造价会更高；另外采用小直径PRC管桩进行支护桩施工的时候对施工场地的土层土质限制也比较严格，当土层中有大块石或者土层过硬等情况下就不太适合此种支护桩的沉桩施工。

1 深基坑支护工程施工方案的设计

本文所选工程案例现场的基坑由于其北侧现状标高比其深基坑的标高要低，所以不用对其北侧进行支护桩的施工。对于其第二支护单元(2-2剖面)和20、9、11、15号楼的距离较近，并与基坑相距大约二到五米，并不能对其进行放坡。由于其基坑土层的土质为粗砂土以及粉质粘土，其支护桩的挖掘深度为四到五点三米，使得其管桩以及土钉墙的微型支护方案不能够很好地控制其产生位移，所以没办法用这种方案，因此便可采取桩锚支护方案。由于第三支护单元(3-3剖面)和楼房的间隔略远，其挖掘深度为四米到五米，选取土钉墙支护，其深基坑中所积存的地下水使用集水明排的办法进行排放。

按照深基坑的挖掘深度的不同，以及其施工场地的土层土质和附近环境的不同而带来的影响，本文所研究的深基坑支护工程建造支护桩的方法是选取土钉墙加上天然放坡再加上排桩支护模式，并总共有三个支护单元(如图1)。

图1 基坑支护单元的分析图

第一个支护单元(1-1剖面)是AB、CD、GH、FF、段，选取的是天然放坡的支护方法，总长为二百三十六点七米。

第二个支护单元(2-2剖面)是BC、DE、FG、HI段，选取的是桩锚支护方法，其总长为五十八点二米。

第三个支护单元(3-3剖面)是EF段，选取的是土钉墙支护方法，总长度为九十一点六米。

2 深基坑支护施工前的准备工作

2.1 工程施工方案的模拟分析

根据相关技术来建造出深基坑支护工程的三维立体模型，将深基坑支护工程的相关数据信息和工程施工方案录入到模型之中，在正式展开施工的时候根据深基坑支护工程的三维立体模型对工程的施工进度进行模拟，对深基坑支护工程各个环节的施工所需时长进行模拟和计算，以此来预定工程的交工时间，并且合理分配各项环节的施工所用时长。根据工程的需求，要能够保证周遭的土层和环境所受到工程影响最低。

2.2 深化节点

利用相关软件展开复杂节点的模型建造，并且对和PRC管桩支护立柱节点进行深化，并且根据深基坑的信息模型特征，将这些节点以更加更加直观地方式进行展现，以此来保证整体的工程规划能够被顺利且完善地实施。与此同时还需要对其中所隐含的各种项目施工问题和缺陷进行充分地审查和排找，对于这些问题和缺陷要尽快地找到相应科学的解决方案。以此来让深基坑支护工程施工环节的总体水平和施工效率获得保障，让各种会影响到工程正常施工和基坑质量的因素都能够尽可能减少。

2.3 基坑内部展开查验

利用相关技术对深基坑支护工程中的各个环节和相应的数据信息展开对比和运算，对于其中存在问题和风险的地方进行标记，然后让相关工作人员对这些问题展开核对，在经过仔细核对过后将各种问题和风险进行确定，最后再针对这些问题展开相应的工程施工调整和变动，以此来将施工中的各种问题进行及时的解决。利用其技术的特性能够让对于基坑的变形检测愈发简便，还可以对基坑内部的情况展开实时监测，当基坑内部发生形变的时候能够让相关工作人员更加及时地发现。从而让整个基坑工程的施工安全得到有效且全面的保障，让其整体工程能够在这种专业技术的帮助下最大化提升其施工效率，优化其施工质量，缩短其施工耗时。

3 小直径PRC管桩的支护设计

第二个支护单元(2-2剖面)所选取的桩锚支护方法，这种方案所进行挖掘的深度并不深，对于坡顶的位移控制需求较为严格，并且给其施工所规定的时长较短，需要更快地完成施工。本工程选取小直径PRC管桩作为深基坑的支护桩，一共有长七米和八米的两种长度的PRC管桩。这样能够避免其支护桩长度不够而需要接桩的状况出现，以及不用考虑其支护桩的养护周期，从而让工程的效率获得实质性的提升。另外对于此深基坑的土壤土质来说，都比较适用小直径的PRC管桩来作为其支护桩；此部分的支护单元长度较短，共五十八点二米长；周围的楼房选取PHC管桩来当做桩基础，并且基于节约施工成本的条件，其总共选用一台锤桩机，第一步将PRC支护桩进行装配，接着再进行PHC桩基础的装配。

本文所研究工程场地的抗震设防烈度为六度，并且设计地震分组为第3组，其中的基本地震加速度取作0.05 g。其深基坑支护的施工现场属于二类建造现场，设计特征周期为0.45 s。使用小直径PRC管桩作为其支护桩能够比一般的管桩更为合适，主要是因为小直径PRC管桩具备较高的抗压能力以及其刚度，并且其抗震能力也是在各类型的管桩材料中较为突出的。本文基坑支护工程所对应深基坑的内力取值如表1。

表1 深基坑内力取值

根据计算结果，选用的PRC管桩参数为：PRC-I 600AB110单节预制管庄，水平间距1 m。其外径600 mm，壁厚110 mm，预应力筋中心所在圆直径506 mm，预应力钢筋16 φ10.7，非预应力筋16 φ12，极限弯矩检验值为534 kN·m，弯矩设计值434 kN·m，抗剪承载力设计值为314 kN。

锚杆参数为：锚索类型1φs15.2，自由段长度为6.0 m，锚固段长度为6.0 m，水平间距为2.0 m，竖向间距为2.0 m，入射角为20°，预应力为90 kN。

4 小直径PRC管桩作为支护桩的施工过程

首先要为基坑支护工程的施工展现相应的准备工作，先将施工场地和基坑周围的场地进行整理，将场地整平；接着进行放线，对基坑进行测量；下一步就是要对支护桩的桩位进行标记；在桩位标记完成后把桩机开到施工地点；固定桩机后将小直径PRC管桩吊起；控制好管桩的垂直度；进行沉桩；沉桩完成后挖桩头；最后对支护桩的安装效果进行查验。

5 深基坑支护桩施工过程所涉及到的相关技术

5.1 支护桩的侧向压力抵抗

当深基坑内部进行施工过后，其RPC管桩附近的土壤会向其施加较大的侧向压力。由于小直径PRC管桩内部并不是全实心的，因此当它受到超过其抗压能力的侧向压力的时候就会逐渐产生变形，并且随着侧向压力的逐渐压迫让管体逐渐出现弯曲的形变。所以在以小直径PRC管桩为支护桩的深基坑支护工程中，想要尽可能减小或者预防其PRC管桩所发生的形变量过与严重，就需要在坡顶配置冠梁600 mm×800 mm，并且在其中间配置上一层腰梁。锚杆为一根钢绞线，长度为12 m，其中锚固段长度为6 m。腰梁两侧采用18a型钢固定锚杆。并且需要在PRC管桩的内部灌入充足的混凝土，以此来保证PRC管桩能够有足够的硬度和刚度以及抗压能力，从而防止其由于侧向压力过大而导致的PRC管桩发生太过严重的形变或者移动，以至于整个深基坑支护工程的施工结果都毁于一旦。

5.2 BIM技术的运用

BIM技术就是根据当前的项目施工目标的各项数据建造出对应的立体建筑信息模型，这种建筑信息模型具备真实工程项目建筑所拥有的各种实际数据，总的来说BIM技术所具备的特征大致有：

1)可视性

BIM技术所具备的可视特性就是指我们在通过BIM技术建立建筑信息模型后，此建筑模型所具备的各项数据和信息和工程完成后所会获取的真实建筑信息数据是相同的。BIM技术的这项特征对于国内的各个工程项目的建设提供了极为关键的效用，他让我们对于工程项目的研究和计算不再仅限于纸张之中的平面画图，针对一些内部构造较为复杂的建筑，平面的画图也许没办法很好地将其中的各种细节所标识清楚，这个时候经过BIM技术所建造的立体建筑信息模型就能够很完整地将工程目标的各种细节和数据展现出来。以此让施工单位能够更加直观清晰地对其进行研究和计算，对工程的施工策划和管理更加完善和可靠，从而在工程施工正式开展之前就将整体的工程方案制定出来，让工程施工能够安全顺利地进行。

2)实时性

对于BIM技术所建造的建筑信息模型来说，其具备了一定的实时性，他具备的各项数据和信息会因为某项数据的调整改动而产生相应的整体改动。因此当某个项目工程处于正在施工的时候，相关工作人员就能够根据实际情况对其工程的数据信息模型进行相应的信息调整，而这个数据信息模型便会根据自身的改变自动实时更新，让相关工作人员可以随时观察到最新的模型信息，对于工程施工中可能出现的问题和各种安全隐患都能够及时地发现并进行处理，让整个项目工程的实施过程都能够随时保证畅通和安全。

3)高效性

当项目工程在进行施工的时候往往会由于不同施工环节所涉及到的专业领域不同，从而导致施工过程中的一些计算和管理出现问题，让施工人员的工程进度受到影响，并且工程中所存在的一些问题也没办法短时间内让管理人员和所有工人所知晓并进行及时的解决。但是通过对于建筑信息模型的改动和调整，能够在第一时间让所有人都能够通过相关平台清除地了解工程的各种信息变动和调整，不需要在花费过多时间和精力进行信息的传递，以此来达成高效性的项目工程实施。

4)能够合理控制资金使用

项目工程的施工方能够通过对建筑信息模型的模拟施工来对整个工程所需要耗费的资金进行计算和估计，对各个施工环节的成本需求进行相应的计算分析，并且当资金使用超出预算的时候，对某些环节在能够保证工程质量前提下进行资金缩减，从而将工程项目的资金消耗控制在预算范围之内。

5.3 将钢筋笼置入PRC支护桩

想要让PRC管桩的整体性获得更多的提升，可以将钢筋笼置入到其中，以此让PRC管桩的锚固定到冠梁中，然后将混凝土一同浇灌到其中。以此让PRC管桩和冠梁之间的接触面的抗剪力获得一定的增强。这对深基坑支护工程的整体施工质量的提升也有较为实质性的帮助。在完成施工之后，没有发现冠梁和支护桩接触面的剪切破坏现象。

6 结 语

总的来说，小直径PRC管桩在深基坑支护中的应用能够让工程的整体施工效率获得有效提升，并且结合相关工程技术能够让其作为支护桩的刚度和抗压能力也获得实质性的增强。