PHC管桩基坑支护的应用研究

【摘 要】近几年来，phc管桩开始应用于深基坑支护以承受水平荷载。对这种新型的基坑支护方式开展支护效果和施工技术研究，无疑具有重要意义。本文就PHC管桩应用于基坑支护的可行性作了分析研究，结合工程实际对PHC管桩应用于基坑支护的经济效益、施工工期、环保优势等进行了研究和分析总结，探讨了PHC管桩应用于基坑支护的适用条件。

【关键词】PHC管桩；深基坑支护；经济效益；适用范围

1、前言

将PHC管桩应用于基坑支护工程中是近几年才提出来的，并己经在武汉等很多城市的基坑工程中得到了应用。理论研究和工程应用表明，PHC管桩作为基础桩承受竖向荷载是可行的，那么它能否作为基坑支护桩以承受水平方向荷载呢？经过近几年预应力管桩的工程应用和理论研究，可以得出PHC管桩在适宜条件下作为深基坑支护结构是可行的，且采用PHC管桩支护形式对提高施工效率和缩短工期非常有利，同时又有很好的环境效应。本文将探讨PHC管桩作为基坑支护桩的可行性，并分析这种基坑支护形式的适用条件。

2、PHC管桩基坑支护的经济效益、环保和施工工期分析

目前，PHC管桩之所以被大量地使用和推广，其中一个很重要的原因就是这种桩型具有很好的经济效益，对环境没有太大的污染，并且施工工期较短等优点。在基坑支护方面也一样，人们不仅仅是选择一种安全可靠，能满足结构承载方面的桩，而且还要求这种桩具有较好的经济效益，对环境污染小，且施工工期短。

绍兴柯桥某大厦一期工程的基坑周边环境复杂，四周建筑物及地下管线对地层变形影响十分敏感，属一级基坑支护工程，由于现场条件不允许放坡，故只能采取垂直支护方法。原设计方案采用加强型土钉喷网相结合的支护方案，配合采用7.Om深的水泥搅拌桩止水，如图2.8所示。该方案预计总造价约365万元，且需逐层开挖和支护达9层之多，工期需50天。后来对基坑支护方案进行修改，东侧宿舍楼维持原方案，但西、南、北侧采用PHC管桩和二道索锚作为支护结构型式。修改后的方案总造价约340万元，逐层支护仅需3层，工期约40天，比原方案缩短了10天工期，节省造价25万元。据统计，一般情况下，PHC管桩的价格是110一240元/m，而沉管灌注桩的价格是580元/m3，钢筋混凝土780元/m3。故用在基坑支护方面，PHC管桩比沉管灌注桩能节约很多成本，直接经济效益明显。特别是随着PHC管桩的大量使用和推广，很多地区都有PHC管桩生产公司，购买方便。另外，评价经济效益，不仅要看造价，还要看工期，工期也是金钱。对于工期的价值，在以往计划经济时代，人们对它并不看重，但在当今商品经济发展时代，“时间就是金钱，工期就是效益’，己成为人们的共识，对于贷款投资的人感触尤深。PHC管桩施工速度快、工效高、工期短，提前竣工投产，将产生巨大的社会效益和经济价值。

从环保方面考虑，采用静压沉桩的PHC管桩无噪声，也无砂石、水泥、泥浆等污染，而沉管灌注桩或钻孔灌注桩将会有砂石、水泥、泥浆等污染。对于当前社会上都强调环保意识来说，选择PHC管桩作为基坑支护也是势在必行。

3、PHC管桩在基坑支护中的应用情况

虽然PHC管桩在基坑支护中的应用还处在摸索阶段，其可行性和技术还不是很成熟，但目前全国己有很多城市的支护工程开始使用了，并且使用效果很好，取得了较好的经济效益和社会效益。这也与人类发明和发现其他事物一样，总是先不断尝试，然后开始研究其特性，并逐步推广。通过这些实例，可以看出PHC管桩在基坑支护中应用的可行性和前景。

从众多的工程应用情况可以看出，对一些受周边条件限制，基坑周围有其它的重要建筑物，对基坑开挖过程中的变形要求较高，无放坡开挖空间的基坑适宜选用PHC管桩进行支护，见以下工程实例。但利用PHC管桩进行支护必须具备一定的施工空间，因PHC管桩打入或压入都需要专门的机械器具。

工程实例一：绍兴柯桥大厦二期工程基坑周长约31Om，开挖深度为5.6m。拟建场地地貌属长江冲积一级阶段，场地内土层条件较差，基坑开挖深度范围内有深厚软土层。基坑西侧临近七层的粉喷桩复合基础楼房，锚杆施工会破坏其楼房基础，故此段采用钻孔灌注支护排桩加角撑的支护形式；基坑北侧DE段地质条件相对较好，经过综合比较，采用微型钢管桩的支护形式；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。为确保整个基坑的安全，降低地下水对基坑的不利影响，沿整个基坑周围设置深层搅拌桩的增强加固体。抗滑加固桩选用PHC-AB50O-125的预应力静压管桩。该基坑采用信息化施工，在开挖过程中经常监测周围土体及建筑物的动态变化。监测结果显示，基坑的各项监测值均在规定范围内，整体稳定性较好。

工程实例二：绍兴柯桥某楼盘一期的基坑选用了PHC管桩+土锚支护方案，这主要是从工程造价、工期、安全等多方面因素优化组合方面考虑。增加锚杆主要是为了增加支护桩的稳定性，减少水平位移。因为场地东北侧临近二个小区，对变形要求较高。增加土锚有利于更大程度保证路面及地下管道安全。基坑采用PHC-ABSOO管桩支护，管桩间距1500mm，有效桩长最长为11.5m，最短为7.5m。

在基坑施工期间，对基坑支护系统的水平位移和基坑周边建筑物及道路沉降与隆起进行监测。监测表明，各水平位移监测点及沉降与隆起监测点均无超过预警指标，各点的监测数据都在设计允许范围内，未发现异常情况。测得水平位移最大值为25mm，小于水平位移设计预警指标40mm，测得基坑周围路面及建筑物最大沉降量为20mm，最小沉降量为2mm，最大差异沉降1.7%。，小于沉降差异设计预警指标3%。。所以该支护系统变形能较好地满足设计要求，支护对周边环境影响较小。

4、PHC管桩基坑支护的适用条件

PHC管桩基坑支护并不是在任意地质条件、环境下都能使用，而必须结合土质条件、基坑深度、地下水情况因地制宜地实施，不能盲目的应用和施工。以下是PHC管桩基坑支护的一些适用条件：

①基坑底部应该是土质较好的土体，能够为支护桩提供足够的嵌固作用。工程中有很多由于PHC管桩在主动区因土体抗力不足造成整体滑动的事故。如果基底为软弱土时，特别当地面存在大量堆载（堆土）时，地基土将连同支护桩一起滑动，发生地基整体破坏。地基整体破坏造成的危害较大，往往伴随着地面大量下陷及坑底隆起，也可能推动坑内主体结构工程桩一起位移。如基坑底为淤泥质土，由于该部分土体不能给桩提供足够的支反力，桩体在周围土体的压力作用下就会绕着桩顶倾覆，造成整体破坏，同时桩体在外力作用还会下陷。又如基坑底为砂土，在各种作用下，可能会发生流砂等现象，造成桩底露空，由于桩体底部没有嵌固力，基坑也会发生整体破坏。

②基坑开挖深度不能太大。目前，国内各管桩生产厂家提供的管桩最长为15m，而管桩接头处抗弯刚度很低，极易发生破坏，故用于基坑支护的管桩不得接驳，一般都是用单节桩。为了保证基坑底的土体能嵌固桩体，桩还必须伸入土体一定长度，故基坑深度不能太大。

③基坑附近必须有一层粘土层或粉质粘土层等较好土层来提供锚杆足够的抗拔力。如果基坑附近都是较弱的土层，就不能有效地抵抗锚杆抗拔，从而不能很好地对基坑进行支护。

5、结论

总之，将PHC管桩应用于基坑工程是近几年才开始的，还处在试用、摸索阶段，各方面的技术、理论还不成熟，还有待研究。PHC管桩能否用作基坑支护桩还存在很大争议，通过本文理论分析及实际应用情况表明，在一定条件下，PHC管桩能够被用作基坑支护桩。PHC管桩用作基坑支护是有一定条件的，具体工程中应结合工程地质、周围环境来进行选用，而不能盲目使用而滥用，否则将造成危害。