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沉管灌注桩在基坑支护中的应用
时间：2011-03-10 浏览次数：429
       沿海地区挖深适中的软土深基坑的支护方案设计施工中，应用沉管灌注桩较多，其优点是基坑支护费用低，施工简便。在挖深4m以深的基坑中多数加以内支撑，或者双排沉管灌注桩加压顶梁构成刚架承受土水侧压力。根据笔者实践经验，以下几个问题值得借鉴。
1  桩间土明塌的防治
      宁波地区软土基坑常用的护壁沉管灌注桩为Φ426@650或Φ500@650，特殊情况下为Φ530@700，其桩间净距离200cm左右，土的明塌问题不大。即使桩间土明塌一些，形成平面土拱，也可保持坑边土体稳定。支护桩平面布置如图1所示

      由于本地区软土多为淤泥质粘土，其渗透系数不大，故基坑护壁渗漏水恨少发生。当桩间净距离在300mm以上，则坑侧土体容易从桩间挤出，明塌严重形不成土拱，影响基坑护壁图1支护桩平面稳定及坑内建筑物施工。基坑侧壁桩间土明塌严重者，可砌半砖墙封墙，砖墙的拉结筋焊于桩的主筋上。或在桩间土上高压施喷细石混凝土封墙，这是作为不得己情况下的应急措施。
 2   单排或双排护壁桩的选择
     沉管灌注桩常用最大直径为Φ426，近年发展到Φ500，个别情况下为Φ530，在基坑开挖面土质恨差或挖深较大时，桩身承受的侧向荷载也大，即桩身内力弯矩值大。根据《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)，当Φ426桩身混凝土强度等级为C25时，其最大配筋率所对应的弯矩值M max   =132.5kN·M，此时应沿截面圆周均匀配筋为8Φ22，实际上截面人较小，受力不甚合理。在基坑四周场地允许的条件下，当桩身内力弯矩值接近或超过M时，可采用双排沉管灌注桩支护。为了构成刚架式支护结构，双排桩的排距至少在4D以上CD为桩径)，其前排桩受力大问距应密，且桩长应长，前后排桩在平面上呈梅花形布置，如图2所示。压顶梁可以厚板式或梁式布置，使之有一定的刚度能够传递刚架内力，前后排桩及压顶梁的配筋根据刚架在土水侧压力作用下产生的内力计算结果而定。当选用Φ530
沉管灌注桩为支护桩时，桩机振动台的电动机功率宜在60kW以上，方能振实所灌注的混凝土。

3  支撑桩柱的构造
      沉管灌注桩作为基坑的支护桩，往往在桩顶平面配有内支撑结构，而支撑梁跨度过大时必须在跨中设置支撑桩柱。支撑桩柱的坑底以下段，由于造价和工期的限制，一般可用Φ426~Φ530沉管灌注桩。支撑桩柱的坑底以上段，由于沉管灌注桩的断面直径小，无法插入型钢组合的钢架柱，故可应用图3所示的Φ325铜管过渡段，Φ325铜管在坚向位置应处于地下室底板中，Φ325铜管和桩主筋焊接后随同钢筋笼沉入桩管中。基坑开挖到设计标高时，先凿去Φ325铜管四周的水泥浆，并焊上铜板止水环和底板混凝土浇成整体。若选用Φ530沉管灌注桩，则应采用Φ426铜管过渡段。拆除支撑后，切割掉露出底板面铜管，并凿去管内浅部的混凝土，应用掺微膨胀剂的混凝土浇捣密实，或铜管头部封焊铜板，以防沿钢管内壁渗漏水。

     应用沉管灌注桩作为支撑桩柱的另一种构造，可在沉管灌注桩浇筑混凝土至坑底设计标高时，插入4Φ48铜管作支撑柱。此4Φ48铜管应插入坑底桩身混凝土Φ2m以上，随着土方的开挖，应用Φ16钢筋作为缀条，经逆作方法将4Φ48铜管连为整体，使之形成铜管组合柱受力，如图4所示。4Φ48铜管的顶部焊水平角钢后，将4Φ48铜管浇入支撑梁的混凝土内。

4  坑底被动区加固
       由于沉管灌注桩的最大桩径受到限制，即在侧向土水侧压力作用下，桩身承受的内力弯矩所对应的配筋可能超过其极限的配筋率。此时可在坑底桩墙内侧被动区流塑状淤泥质粘土或淤泥中采用水泥搅拌桩加国方法，从而起到减少桩身插入坑底的深度及缩短坚向有效计算跨度的作用。格栅式水泥搅拌桩的加固宽度和深度视设计计算定，其坑底以上部分采用空喷措施，以减少基坑支护的费用。必要时，基坑底采用水泥搅拌桩加田成井字形状，形如坑底桩墙间的"对撑"，对稳定桩墙护壁有一定作用。
5   沉管灌注桩施工
      沉管灌注桩采用静压振拔的施工工艺流程:测量放线→埋设桩尖→桩机就位→沉管→放置钢筋笼→灌入混凝土→振动拔管。
       基坑支护的沉管灌注桩沉管一般以控制标高为主，采用跳打法，以减少沉管对邻桩的挤土影响。混凝土的明落度为12cm，另加高效减水剂，形成明落度为16.0~18.0cm的流态混凝土。灌注混凝土的充盈系数不小于1.1。拔管前先振动10秒钟，然后缓慢起拔，控制拔管速度每分钟不大于4m，边拔管边振动，必须在设计的桩顶标高上超灌0.5m。成桩28天后，以单桩坚向承载力设计值1.5倍的压桩力进行跑桩(快速验桩)，即对每根工程桩进行快速(持荷3分钟)静压。采取上述必要的技术措施，以确保成桩质量，避免产生缩颈、断桩、虫草窝、夹泥、桩身倾斜等质量通病。同时应随时注意灌注桩的垂直度，避免基坑挖土后护壁桩凹进凸出，容易使桩间土塌落，影响地下室结构施工。
6   结束语
      沉管灌注桩用作基坑支护桩的最大优点是支护结构造价低，工期短，施工方便，适用于非硬可塑状的软粘土地质条件。其缺点主要是适用的基坑挖深受到限制，一般挖深不超过6m;另一个缺点是沉管成桩过程中有一定的挤土效应，施工中因振动拔管产生的噪音污染环境。在本地区软土地基中，在挖深适中的情况下，应用单排沉管灌注桩加内支撑的支护型式及简易型的支撑桩柱是比较经济合理的，在周围环境尚宽松的条件下，也可以用悬臂式双排刚架型沉管灌注桩支护。无论哪种型式，均应采取上述综合技术措施，确保沉管灌注桩的成桩质量仍然是至关重要的问题。