PHC管桩组合式挡土支护设计与施工

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基坑施工中，在基坑支护结构既要求挡土又要求抗渗的情况下，基坑支护形式采用地下连续墙、钢板桩和连续灌注排桩支护，虽可解决挡土抗渗问题，但施工技术要求高，接缝复杂，工期长，费用昂贵。本文以南通金鼎湾地下室基坑支护设计施工实例，说明采用预制预应力PHC管桩加水泥深搅桩形成的组合式挡土支护，不仅可满足安全及使用要求，还具有可分段施工、施工快速便利、节省造价等优点。
       支护设计
       南通金鼎湾工程地下室面积16514平方米，场地整平标高-1.10米，坑底设计标高为-6.10米，基坑普遍挖深5.0米。单体承台底标高为-6.90米，挖深5.8米。现场土质较差，地下水位较高。在本工程深基坑开挖中，挡土支护不仅要求能挡土，还要求能抗渗。根据安全、有效、经济的原则，结合本工程地质、水文情况，基坑支护采用具有一定抗弯、抗折强度的PHC预应力管桩为挡土排桩，在PHC挡土排桩外侧设置水泥深搅桩组成挡土和止水帷幕的组合式挡土支护。
        根据基坑周边地质情况及环境信息，对支护进行分段设计。
        根据本基坑的挖深及周边环境，确定基坑安全等级为二级，重要性系数取1.0。对本工程基坑支护进行设计计算，设计结果如下：(1)1-1、1‘-1’剖面采用管桩悬臂支护结构，1-1剖面管桩型号为PHC-600(110)AB-C80，1‘-1’剖面管桩型号为PHC-600(110)B-C80，管桩顶设置在地面下1.0米，管桩之间通过桩顶圈梁连接为整体；管桩外侧设一排深搅桩止水。(2)2-2、3-3剖面采用管桩支护，2-2剖面管桩型号PHC-600(110)AB-C80，3-3剖面管桩型号PHC-500(100)AB-C80，基坑外侧建筑基础与基坑同时施工，管桩桩顶圈梁同基坑外侧建筑基础相连接，以增加安全性；管桩外侧设一排深搅桩止水。(3)4-4、4‘-4’剖面采用放坡开挖，放坡坡率1:1，坡面挂钢筋网喷细石砼封闭，坡顶设一排深搅桩止水。(4)5-5、5‘-5’剖面采用管桩悬臂支护结构，5-5剖面管桩型号PHC-500(100)AB-C80，5‘-5’剖面采用管桩支护，管桩型号PHC-600(110)AB-C80，管桩顶设置在地面下1.0米，管桩之间通过桩顶圈梁连接为整体；管桩外侧设两排深搅桩止水。
        支护施工
        水泥深搅桩施工：1.深搅桩采用双轴深搅桩施工，叶片直径700，单排深搅桩间距500，套打施工；双排深搅桩搭接200，间距1000。2.深搅桩浆液水灰比0.5，水泥掺入量为15%，并根据实际情况掺入适量早强剂等外加剂，送浆压力0.4～0.6MPa。施工前根据上述参数对其进行室内配比试验，再以试验数据对上述参数进行适当的调整。3.单排深搅桩套打施工，采用两搅一喷；双排深搅桩用四搅两喷，喷浆搅拌时钻头的提升速度不得大于0.5米/分钟，下沉速度不得大于0.8米/分钟，协调喷浆速率与提升速度，确保有效桩长范围内桩体的均匀性。4.施工时保证前后密切配合，禁止断浆，如因故停浆，在恢复施工前先将搅拌头下沉0.5米后再注浆搅拌施工，以保证搅拌桩的连续性。5.制备的浆液不得离析，不得停置时间过长，超过2小时的浆液降低强度使用。6.深搅桩须连续施工，相邻桩间间歇不得超过10小时，若因故停歇时间超过10小时，应采取补桩或在后施工桩中增加水泥掺量(20%～30%)、注浆等措施。7.若因时间过长无法搭接、搭接不良或遇障碍物无法施工时，应对搭接不良、遇障碍物无法施工处具体位置以绝对坐标记录在案。并经监理、设计单位确认后，在搭接处采取合理的补救措施，以确保深搅桩的施工质量。8.水泥土搅拌桩施工时不得冲水下沉，以免影响水泥土强度。9.深搅桩桩位偏差不得大于50毫米，垂直度偏差不得大于0.5%。10.水泥土搅拌桩28天无侧限抗压强度须大于1.0MPa，达到此强度时方可开挖。11.管桩先于深搅桩施工。
         PHC预应力管桩施工：1.管桩采用静压施工；支护管桩采用单节管桩，严禁接桩。2.管桩施工时应控制沉桩顺序，采取引孔压桩、设应力释放孔等措施，以减小挤土效应。3.由于本工程局部施工作业面狭窄，施工前放线应准确，避免与后续地下室外墙施工及相邻拟建建筑基础发生冲突。4.沉桩过程中，应注意保持桩处于轴心受力状态，如有偏移应及时调整，以免桩顶破碎和断桩质量事故。5.管桩桩头进入桩顶圈梁高度不小于100。6.沉桩时必须严格控制管桩的垂直度误差≤0.5%；桩位偏差≤50毫米。7.管桩先于深搅桩施工。8.支护管桩施工时应加强对已施工管桩，包括工程桩的位移监测。
         质量检测：1.深搅桩施工一周后进行开挖检查或采用静力触探等手段检查成桩质量，检查数量不少于总桩数的2%，并不少于6根；成桩28天后取芯进行单轴抗压强度试验，检查数量不少于总桩数的2%，并不少于5根；若不符合设计要求应及时调整施工工艺，并对存在质量问题的深搅桩采取补强措施。2.管桩桩体质量检测采用低应变等方法对管桩桩身质量进行检测，检测数量不少于总桩数的10%，并不少于10根。
          施工监测：本基坑西侧靠近河堤，东侧、北侧靠近已建建筑，且地下室与周边建筑交叉施工，为确保基坑周边的已建、在建的建筑物及西侧河堤的安全，该支护设计的实施应有施工监测配合实施，实行信息化施工；根据基坑监测结果，及时调整施工方案及施工进度。
    　　应急措施：1.根据基坑监测结果及时调整土方的开挖顺序，放慢土方开挖速度。2.支护结构侧向变形过大。可增设临时钢支撑，同时加紧施工地下室垫层及底板以形成对支护桩的坑底支撑；采取坑内外降水、坑底被动区土体加固等措施。3.基坑渗漏水。水量不大时可在坑内渗漏水位置采用棉絮或防水混凝土、砂浆修补封堵；若水量较大，可在支护墙背后开挖至漏水位置下500～1000毫米，用密实混凝土封堵；如漏水位置较深，可采用压密注浆或高压喷射注浆法封堵。4.坑底流砂、管涌。可在坑底采取降水、抛石块等措施，并加快垫层施工。5.在现场预备必要的堵漏设备和材料以及一些砂包、钢管等，以备急需