1、配筋式管桩 (PRC 管桩) 在基坑工程中的应用 黄伟达 福建省建筑科学研究院 福建省绿色建筑技术重点实验室 摘 要： 目前配筋式管桩 (PRC 管桩) 在基坑中的推广应用较少, 本文针对某基坑的 PRC管桩变形计算和观测数据进行详细分析, 认为 PRC 管桩的支护效果好于预期, 但是受降水影响, 周边建筑存在一定沉降量。总的来说, PRC 管桩有着广阔的前景, 可为类似工程借鉴。关键词： 配筋式管桩; 基坑; 降水; 作者简介：黄伟达 (1979-) , 男, 工学硕士, 高工, 主要从事岩土工程的设计与研究工作。基金：福建省科技计划项目 (2014Y0016) Application of
2、 the reinforced pipe pile (PRC pile) in the foundation pitAbstract： The popularization and application of the reinforced pipe pile ( PRC pile) in the foundation pit is less. The paper analyses in detail the deformation calculation and the observation data of a pits PRC pile. The result shows that th
3、e PRC pile supporting effect is better than expected, but there is some settlement around the buildings because of the precipitation. In general, the PRC pile has a broad prospect, and can be used for similar projects.Keyword： reinforced pipe pile; foundation pit; precipitation; 0 前言一直以来, 预应力高强管桩 (P
4、HC) 是应用于工程桩, 承受竖向荷载, 其水平抗弯和抗剪很低, 很少用作支挡结构, 有用于基坑支护的也是基坑深度较浅、土质较好的条件。近年来, 河南、江苏等地相继出台了用于支护的管桩 (下称 PRC 管桩) , 如河南省的混合配筋预应力混凝土管桩 (2010 年) 、江苏省的先张法预应力混凝土支护桩 (2016 年) , 都是针对基坑支护的管桩地标。目前其它省份尚未出台类似的标准, 但是实际工程中都已经在应用1-3。PRC 管桩的抗弯和抗剪能力比普通的 PHC 管桩提高很多, 适用范围也更广。本文借某基坑工程, 对 PRC 管桩的应用和变形情况进行分析, 可为类似工程借鉴。1 工程概况某工程
5、设一层地下室, 呈长方形布置, 基坑开挖深度为 5.156.80m, 基坑周长约 600m。场地东侧为已建建筑 (桩基础) , 距离基坑边线最近约 7m, 其它侧场地空旷。场地地质主要为 (1) 层杂填土、 (2) 层粉质粘土、 (3) 层中砂、 (4) 层淤泥质土等, 其中中砂层是强透水层, 是主要的开挖层。根据场地周边环境、地质条件, 东侧紧靠已有建筑和道路, 裙楼部分开挖深度5.45m, 采用悬臂式 PRC-500D100 管桩, 水平间距 800mm, 长度为 14m。主楼部分开挖深度约为 6.80m, 采用悬臂式 PRC-500D100 管桩+水泥土搅拌桩被动区块状加固的方式, PR
6、C 管桩的水平间距为 800mm, 长度为 14m。其它侧放坡空间较大, 开挖深度约为 5.15m, 采用放坡或者土钉墙进行支护。具体详见图 1。图 1 基坑总平面图 下载原图2 计算分析采用理正深基坑 7.0 模块, 对场地东侧的 2-2 剖面和 3-3 剖面进行计算分析。从图 2 可以看出, 2-2 剖面的 PRC 管桩为完全悬臂状态, 最大水平位移在桩顶, 为 37.56mm, 最大弯矩标准值为 119.95k Nm。3-3 剖面开挖深度更大, 在被动区水泥土搅拌桩的约束下, 最大位移达 41.34mm, 位于桩顶位置, 最大弯矩标准值为 150.17k Nm。可见 PRC 管桩很好地发
7、挥了自身的抗侧性能。以上弯矩计算值都超出了一般 PHC 管桩的承受范围。图 2 基坑东侧剖面图 下载原图3 监测结果分析目前 17#、18#楼已经开挖到底, 在开挖过程中对深层水平位移、坡顶及建筑物沉降、地下水位等进行了定期观测, 以下主要针对基坑东侧的观测结果进行分析, 图 5 为东侧现场开挖照片。基坑东侧深层水平位移 (测斜) C1C3 的位移值详见图 4, 最大约为 20mm, 位于坡顶位置, 与图 3 的计算值有一定差异, 小了 50%左右。基坑坡顶沉降为1020mm, 具体详见表 1。基坑东侧建筑物沉降详见表 2, 由于已有建筑采用管桩基础, 根据监测结果存在整体下沉趋势, 大部分沉
8、降量在 5.57.5mm 范围。地下水位在土方开挖前就已经启动深井降水, 因此地下水位基本上维持在黄海高程 2.0m 左右。图 3 东侧剖面计算结果 下载原图图 4 深层水平位移 下载原图综合以上内容, 基坑侧壁位移实测值小于计算值, 这最主要的原因可能是地下水位降低后, 不仅水土压力减小了, 土层的抗剪强度指标也因更加密实得到提高, 因而传递到桩上的水土压力要比计算值小, 位移也就更小。基坑周边地面及远处的建筑物则呈现出整体下沉趋势, 这主要是由场地降水引起的, 水位下降导致土体自重增大, 引起压缩沉降, 并给周边建筑桩基础带来负摩阻力, 继而建筑物有一定程度的下沉, 这也说明了降水的影响范
9、围是非常远的, 5 倍基坑深度范围外的建筑物都受到了影响。图 5 现场照片 下载原图表 1 东侧坡顶沉降 下载原表 表 2 周边建筑物沉降 下载原表 4 结论本文针对 PRC 管桩的计算和现场观测结果进行了详细分析, 主要得出如下结论:(1) PRC 管桩有着更高的抗弯和抗剪能力, 特别适用于地下一层和土质相对较好的地下二层基坑的支护。(2) 在软土地区采用 PRC 管桩, 由于排桩较密, 要特别注意管桩的挤土效应, 在周边紧靠密集民房时谨慎使用。(3) 从变形观测结果来看, 砂土地基的基坑变形小于预期, 说明水土压力更小, 这方面值得进一步研究。(4) PRC 管桩为预制桩, 施工工艺成熟, 工期短, 价格合理, 作为基坑围护桩有着广阔的前景。参考文献1王铁成, 等.混合配筋管桩的抗震性能试验研究J.土木工程与管理学报, 2015, 32 (3) :28-32. 2王新玲, 等.混合配筋预应力混凝土管桩抗弯刚度模型研究J.郑州大学学报 (工学版) , 2013, 34 (6) :80-84. 3姚小波.PRC 管桩在基坑支护中的应用J.福建建材, 2015, 168:43-44.
