PHC管桩在基坑支护工程中的应用研究

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(1. 广东省高教建筑规划设计院, 广东510631; 2. 武汉理工大学, 武汉430070)

摘要: 　PHC 管桩是一种在工程中应用得越来越多的桩型, 但其在基坑支护工程中却应用得较少 , 这主要是由于PHC 管桩的桩身抗弯能力不强。近几年大量的工程实例表明PHC管桩在基坑支护工程中的应用是可行的，而且有助于提高施工效率，并有很好的环境效应，结合具体的工程实例，探讨了PHC管桩在基坑支护工程中的应用。

高强度预应力混凝土管桩(简称PHC 管桩) 以其单桩承载力高; 桩身耐打, 穿透力强; 运输快捷; 施工文明, 现场整洁等优点, 已经在国内外很多地区和工程中得到广泛的应用。

基坑支护在建筑物的施工过程中是一项非常重要的工作, 它直接关系到建筑物的安全和使用。当前在基坑支护过程中普遍存在以下难题: (1) 基坑的开挖深度不断增大, 施工难度也逐渐增大, 这主要是由于建筑物越建越高的缘故; (2) 建筑物周围的环境很复杂。因此, 在对基坑进行设计和施工时, 就必须选择技术可行、造价合理的支护结构方案, 以确保基坑支护体系有足够的可靠性和安全度。

将PHC 管桩应用于基坑支护工程中是近几年才由一些学者提出来的, 并已经在武汉等很多城市中得到了应用。理论研究和工程应用都表明, PHC吊装方管桩作为承压桩是可行的, 那么它能否作为受弯桩便, 接桩以承受水平向荷载呢? 经过近几年PHC 管桩的工程应用和理论研究, 我们可以得出PHC 管桩在适宜件下作为支护结构是完全可行的, 采用PHC 管桩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。本文将就PHC 管桩作为基坑支护桩的受力性能和挤土效应等作出探讨, 并结合工程实例介绍PHC 管桩在基坑支护工程中的应用情况。

1　PHC 管桩在侧向土体作用下的受力性能

在基坑开挖的过程中, 支护桩侧土体将会发生位移, 并对桩体施加侧向作用力。基坑开挖前, 坑底土体尚未移动, 桩在桩周土体的初始应力作用下处于平衡状态, 如图1 (a) 所示; 当基坑开挖时, 桩周土应力逐渐发生变化, 同时使桩产生挠曲和内力, 达到新的平衡状态, 如图1 (b)。在开挖过程中, 桩周土体按照移动情况可分为稳定层和不稳定层, 滑动面介于这2 层之间。可按照土压力理论, 将不稳定土层中承受土体侧向位移的上部桩段称为“被动”部分; 而稳定土层中的下部桩段受到上部桩段传来的荷载, 这与桩头直接承受水平荷载的桩类似, 称之为“主动”部分。在这一过程中, 桩周土可能达到极限状态并产生极限土压力。

基坑开挖后, 坑内土体卸除, 土体的侧向位移由2 部分组成: Δ= Δ1+ Δ2。其中, Δ1 为原状土体侧向卸荷后产生的侧向变形; Δ2 则为重塑区土体卸荷后产生的回弹变形。由于土体侧向变形量相对较大, 这对管桩的变形控制不利, 因此有必要采取设置内支撑或拉锚的措施以控制管桩的位移和减少桩身的弯矩。

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