PHC管樁在深基坑支護工程中應用

[關鍵詞]PHC管樁；深基坑支護工程；土建施工；實際運用 

　　引言 

　　PHC（Prestressed High-intensity Concrete）管樁全稱是高強度預應力混凝土管樁。其具有樁身抗擊打能力強，穿透力強；單樁負載高；運輸吊裝方便，接樁方便，近些年普遍運用在很多地區(qū)的土建施工中。目前基坑支護工程在實際的施工中會遇到很多問題，這就要求在對基坑進行設計和施工的時候，要選擇合理的支護結構方案來為整個基坑支護保駕護航。PHC管樁因其優(yōu)良的特性，目前被廣泛地運用在深基坑的支護建設中。 

　　一、PHC管樁的優(yōu)缺點和應用條件 

　　在進行任何工程的時候都需要對于過程的造價進行分析，只有當滿足工程要求的前提下最低的過程造價才是滿足實際要求的。而在建筑材料市場上，沉管灌注樁的價格都高于600元每米，鋼筋混凝土的平均造價一般都超過800元每米，而PHC管樁的價格不高于260元每米，由此可見單位PHC管樁的造價遠遠低于沉管灌注樁和鋼筋混凝土的造價，可以極大地降低深基坑支護工程的造價，直接經濟效益明顯。 

　　從建設環(huán)境友好型社會的角度來說，采用靜壓沉樁的PHC管樁帶來的工作污染也小。尤其是鋼筋混凝土施工的時候會產生較大的噪聲污染，而靜壓沉樁的PHC管樁則基本上無噪聲，能夠在人體能夠接受的范圍之內，同時也不會產生土石、泥沙以及粉塵等污染。 

　　在進行深基坑支護工程施工的時候要充分考慮到周圍環(huán)境的影響，從而保證周邊環(huán)境能夠提供一個較好的施工條件。因此如果進行深基坑支護工程建設的時候周邊有重要的建筑物或者其他設施的時候，都會對與基坑的施工產生較大的影響。尤其是在重要建筑附近開挖地基的時候，就對于開挖過程中的變形量要求較高，且保證能夠預留出較為廣闊的空間進行基坑施工。而通過PHC管樁進行深基坑支護，就可以大大降低因為施工開挖空間不夠未帶來的負面影響。但是在打入或者壓入PHC管樁需要一定的操作空間，且需要使用專門的機械設備進行施工。 

　　二、PHC管樁在側向土體作用下的受力性能 

　　根據結構力學分析可知當進行深基坑支護工程建設中，在開挖基坑的時候，隨著土石方的減少，那么支護樁側土體將會在里的作用下產生滑移的現(xiàn)象，而產生滑移的土體將會對于PHC管樁本體產生側向的擠壓作用。根據分析可知，當進行深基坑支護工程之前，深基坑的土石方沒有移走，那么整個結構處于暫時的平衡，那么此時的PHC管樁受到周圍土體的作用力應該是一個固定的值；隨著對于基坑土體的不斷開挖，那么基坑中的土體越來越少，而本來基坑土體自身處于一個平衡，其內部的作用力是處于相互抵消的狀態(tài)。而當這一部分土體挖走之后，PHC管樁周圍的土體將本來施加給外挖走土體的側向作用力作用給了PHC管樁。根據土壓力理論相關知識分析可知，開挖過程中的土體可以根據移動性質分為穩(wěn)定層和不穩(wěn)定層，而產生滑移的土體層在位于這兩者之間。為了簡化分析，可以將穩(wěn)定土層中承受土體側向位移的上部樁段設定為從動；而在穩(wěn)定土層中的下部樁段受到PHC管樁上部分傳來的荷載，這一部分可以稱為主動，這部分受到的是水平方向上的負載。正是在這作用力的作用下，PHC管樁產生彎曲變形，從而不利于基坑支護工程的建設。因此為了提高PHC管樁抗彎曲能力和降低土體的側向作用力，可以通過設置內支撐或拉錨的措施使得PHC管樁的強度增加，或者是根據實際情況適當減少PHC管樁深入土層的深度。 

　　三、PHC管樁的抗彎性能 

　　在進行用基坑支護工程建設的時候，作為支撐樁的PHC管樁主要受到土體的側向壓力，在這個側向壓力的作用下PHC管樁將會發(fā)生彎曲變形，而決定PHC管樁抗彎性能的是PHC管樁的強度，因此在基坑支護工程中需要提高PHC管樁的強度來其抗彎曲性能。一般情況下通過在PHC管樁身上澆筑混凝土來提高其強度，在實際工程中要求這樣處理后的PHC管樁強度不得低于C80。同時可以通過增加預應力鋼筋來使得PHC管樁有了較大的彈性預緊力調節(jié)范圍，這樣高強度、低松弛率的鋼筋其有效預壓力可達到，通過這些措施就可以大大增強PHC管樁的強度，從而使得其抗彎和抗拉性能都有著較大改觀，從而保證整個基坑支護工程的安全性與穩(wěn)定性。在實際的工程中，采用的PHC管樁多為空心的圓柱管形結構，這樣的結構能夠極大地降低PHC管樁的材料使用，但同樣會使得其抗彎強度大大降低，與當量直徑的實心圓管相比，其抗彎性能要下降50%以上。因此PHC管樁多運用在樁側向土體壓力較小的情況下，這種情況下PHC管樁產生的形變較小，其能夠能較好的工作。另外PHC管樁的彎矩可以使用管樁沿周邊均勻配筋的環(huán)形截面進行計算分析，其計算公式為 

　　在上述公式中為預應力鋼筋的橫截面面積；A 為環(huán)形截面面積、為預應力鋼筋的抗拉、抗壓理論值；為預應力鋼筋合力點處PHC管樁橫向應力等于0時的預應力鋼筋應力；為縱向受拉PHC管樁截面面積與全部縱向PHC管樁截面面積的比值，此時有。 

　　四、PHC管樁的擠土效應問題 

　　由于在進行深基坑支護工程的建設中，擠土效應對于PHC管樁的影響也是較大的，這是以為內土體在進行轉移的時候將空間捅出來的而替他土體則會紛紛涌向這一騰出來的空間。根據實際的工程建設情況以及成樁條件，將擠土效應對于PHC管樁的影響分為擠土樁、部分擠土樁和非擠土樁這三大類。這是因為不同的成樁條件以及實際環(huán)境的影響對于PHC管樁的影響是不相同的，開口管樁屬于部分擠土樁，而閉口管樁屬于擠土樁。管樁成樁時的擠土效應是非常明顯的，根據土壓力理論，被挖走土體的側向作用力作用給了PHC管樁，這就使得PHC管樁水平方向上的負載大大增加。PHC管樁受到周圍土體的作用力，是因為周圍的土體產生滑移現(xiàn)象，產生滑移的土體層在位于穩(wěn)定層和不穩(wěn)定層之間，這部分受到的是水平方向上的負載。周圍土體受到PHC管樁的擠壓作用，那么就會使得周圍的土體在土體間隙張力的作用下產生向上翹曲，對于周圍土體的穩(wěn)定性造成較為嚴重的鏈式反應。由于在進行PHC管樁的打壓過程中會產生一個較大作用力，而這個作用力痛過PHC管樁就傳遞給周圍的土體，對其產生強烈的擠壓、剪切擾動。而且這一過程不是瞬間量而是一個過程量，那么在這個力的作用下，導致樁周圍土體產生重塑區(qū)，使得周圍土體對于PHC管樁的親和力降低。而壓樁時土體以向基坑內外兩側位移為主，那么淺層的土體受到的影響比深層土體要大。 

　　因此將管樁作為支護樁時，多數采用單節(jié)樁，這樣就可以使得進土可達到樁長的40%，從而大大減小擠土效應，提高深基坑支護工程施工質量。 

　　結語 

　　由于PHC管樁本身仍然存在一些問題，因此將PHC管樁運用在深基坑支護工程時候應該充分進行前期的設計。在什么樣的條件下采用單節(jié)樁還是接樁進行支護體系的搭建，將PHC管樁作為何種形式的支撐結構，這些都是前期需要充分考慮的。而只有充分考慮到這些之后才能夠充分利用PHC管樁來施工效率和縮短工期，提高深基坑支護工程的施工質量。 

　　參考文獻 

　　[1] 李仁民，陳曉鳳，童立元，王守超，劉松玉，方磊.雙排高強預應力砼管樁在基坑支護工程中的應用[J].巖土工程學報，2012. 

　　[2] 李綏林；劉合伍；陳昌文.PHC管樁在某基坑支護工程中的設計與施工[J].施工技術，2010.