[0001] 本发明涉及基坑支护施工技术领域，尤其涉及一种砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法。

[0002] 随着经济的发展，城市化步伐的加快，地下空间开发规模越来越大，基坑的深度也越来越深，基坑工程的安全性要求越来越高，对于不同的地下土层，采用何种形式的基坑支撑结构，确保支撑结构安全可靠、经济合理、技术可行、施工便利是基坑支护设计追求的目标。

[0003] 不同的支护型式能适应不同土层，现有的深基坑支护技术主要包括地下连续墙支护技术、钢板桩支护技术、土钉支护技术及锚杆或内支撑技术等，但是，部分支护技术无法适应开挖深度在6米以上的深基坑，部分支护方式对基坑地质条件存在要求，部分支护技术存在影响施工空间的问题，无法很好地满足施工质量和施工效率、施工进度的要求，特别是在毗邻其他开挖基坑的场合，同时开挖基坑周围存在大规模既有构筑物的场合，对深基坑支护技术要求更好。

[0004] 目前也有采用PRC预应力管桩锚杆支护方式进行支护，但是这种支护方式目前仅仅停留在基本的理论研究和试验室试件的层面上，在采用PRC预应力管桩深基坑支护技术时，面临以下几个问题：其一，在砂砾层地质条件下，布置何种结构形式的支护方式具有相对优势，能确保深基坑开挖安全；
其二，由于PRC预应力管桩锚杆支护方式目前仅停留在理论研究及实验室层面，在采用PRC预应力管桩锚杆支护体系时，如何初步确保该支护系统的安全性是非常重要的问题；
其三，由于PRC预应力管桩锚杆支护方式在实际土层中的内力和变形数据较为缺
乏，较难掌握在深基坑开挖过程中支护结构的变化发展规律，因此如何确保预应力锚杆在地下土层中达到设计预应力值是支护结构成败的关键，包括一方面如何确保PRC预应力管桩顺利穿过中密砾砂层，另一方面如何在工期紧张和节约成本的情况下，确保预应力锚杆达到设计预应力值；
此外，PRC预应力管桩锚杆支护方式在用于土体锚固过程中，锚杆将拉力传递至基坑岩土层，通过锚杆将土体荷载传递至岩土层深处，其承受的拉力有限。

[0005] 因此，针对砂砾层地质条件下，如何针对PRC预应力管桩深基坑支护体系的安全使用进行设计，制定出满足要求的PRC预应力管桩深基坑支护体系结构，使该支护体系能满足深基坑开挖过程中的支护要求，保证基坑开挖完全，是PRC预应力管桩深基坑支护体系应用过程中面临的重大技术问题。

[0058] 下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，以使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1

[0059] 本实施例示出了砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法，以某个正在实施中的项目为例进行说明，该项目用地面积约10030平方米，设两层地下室，基坑开挖深度约8.45‑8.95m，如图1所示，上方为北侧、下方为南侧，左侧为西侧，右侧为东侧，基坑西侧为临近项目35，拟与同期建设的某项目基坑合并开挖至坑底，本项目基坑北、东、南三面周长约 275 米，基坑面积约 8990 平方米，沿深基坑四周周长方向将深基坑分为多段，本实施例中，包括AB段、BC段、CD段、DE段、EF段，分段的每段深基坑为连续性地形，AB段项目南侧的直线段，BC段为项目南侧向基坑外侧扩大的直线段，B处为转折点，CD段为南侧转角弧形段，DE段为东侧的直线段，且在E处90度转角，EF段为北侧的直线段，FA段为临近项目35的分界线36，本项目基坑与临近项目35同时开挖，FA段不进行支护。根据基坑各段周边环境条件及基坑挖深情况，基坑南侧和东侧ABCDE段安全等级为一级，北侧 EF 段安全等级为二级。本实施例的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系设计使用期限为12个月，基坑1从内侧向外依次为地下室轮廓线34、PRC预应力管桩2、止水搅拌桩帷幕4、放坡部位29、基坑护栏24。

[0060] 如图2所示，砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法包括以下多个步骤：步骤A：地质勘探，确定砂砾层地质条件下的地质构成，同时查阅相关资料，分析其他深基坑支护结构形式及应用状况，同时分析PRC预应力管桩及其他管桩的应用状况；
步骤B：根据砂砾层地质条件，设计砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系，本实施例的设计方法中采用如图3所示的支护体系结构，沿基坑边侧间隔布置形成PRC预应力管桩排桩结构的方式，并在基坑上部设置有两道预应力锚索5，包括锁定在冠梁6上的第一道锚索7和锁定在腰梁8上的第二道锚索9，所述冠梁6连接在PRC预应力管桩2的顶部，所述腰梁8布置在PRC预应力管桩2中部靠上的部位，在砂砾层地质条件下设置两道锚索，第一道锚索7的锚固端深入固定在砾质粘性土层16内，第二道锚索9的锚固端深入固定在全风化花岗岩土层17内，能确保预应力锚索在地下土层中达到设计预应力值，同时两道预应力锚索5通过PRC预应力管桩2能对基坑1进行有效支护，能承受深基坑条件下土压力、水压力等施加于构筑物的推力，从而利用地层的锚固力以维持构筑物（或岩土层）的稳定，保护基坑支护安全；
步骤C：数值模拟分析，确定该基坑支护形式满足要求，采用MIDAS、PLAXIS或
FLAC3D等分析计算软件，包括分析在不同工况条件下PRC预应力管桩桩体位移、弯矩、内支撑轴力、基坑周围沉降位移等变化规律；
步骤D：正式施工，根据步骤B中的PRC预应力管桩深基坑支护体系确定施工工艺步骤并进行正式施工，并布置监测系统进行监测；
步骤E：采集、分析监测数据，并判定监测数据是否满足质量标准和要求，同时分析监测数据与数值模拟分析结果的差异性；
步骤F：当步骤E中监测结果判定满足质量标准和要求，形成确定的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系及施工工艺；当步骤E中监测结果判定无法满足质量标准和要求，调节砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系及施工工艺。

[0061] 采用本设计方案的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系，并对应采用施工工艺进行施工，能保证支护体系结构稳固，避免出现边坡滑坡或沉降的问题，保证深基坑开挖施工安全，同时设置监测系统对支护体系进行实时监测，能实时监测到支护体系结构在实际土层中的内力和变形变化状况，从而设置实时报警并及时处理，同时通过监测系统能为进一步优化PRC预应力管桩深基坑支护体系结构和施工工艺提供依据和参考数据；本设计方法的技术方案中，采用PRC预应力管桩锚索代替PRC预应力管桩锚索进行
支护，预应力锚索能承受更大的拉力，非常适用于深基坑大吨位的锚固工程，预应力锚索锚固在PRC预应力管桩排桩结构上，通过排桩结构传递给基坑土体，从而在基坑岩土体中产生附加应力，能充分保证基坑开挖稳定性及周围环境安全。

[0062] 在步骤A中，选择多个勘探点进行地质勘探，勘探点8～20个，根据项目大小进行适度调整，本项目地质勘探报告显示，如本项目地质自地表至下分别为：厚度在2～2.4米厚度的素填土层26、1.8～2.2米厚度的粉质黏土层27、2.5～2.8米厚度的砾砂层28、10～12米厚度的砾质黏性土层16、5～6.5米厚度的全风化花岗岩层17、7.5～8.5厚度的强风化花岗岩、2.8～3.3厚度的中风化花岗岩、以及以下的微风化花岗岩，地下水初见水位埋深3.10～
5.30m，稳定水位埋深3.70～6.10m，平均5.19m，标高‑0.38～1.86m，平均0.55m，综合地区经验，地下水位年变化幅度在0.50～1.50m左右，根据地址勘探绘制项目状况断面图，从而为后续预应力锚索的锚固做准备，并结合项目周边环境确定PRC预应力管桩施工工艺，本项目周边存在住宅小区，采用静压桩机施工方法，第一道锚索7的锚固端至少锚入至砾质黏性土层16内，第二道锚索9的锚固端至少锚入至全风化花岗岩土层17内，两道预应力锚索的固定段通过锚固结构锁定在PRC预应力管桩上。

[0063] 为了进一步优化支护体系结构，确保本项目的深基坑开挖施工安全进行，在步骤B中，根据砂砾层地质条件，支护体系还包括在PRC预应力管桩2的外侧设置止水搅拌桩3，如图1和图3所示，相邻两根止水搅拌桩3之间相交设置，从而形成止水搅拌桩帷幕4，在相邻两个项目的交界部位布置旋喷桩18，止水搅拌桩帷幕4能避免深基坑土体中的地下水向深基坑渗漏，保持良好的施工环境，同时也能对基坑土体进行支撑，止水搅拌桩3与PRC预应力管桩2形成双重支护结构，能提供强大的支护能力，解决了深基坑施工环境下土压力较大、容易发生渗漏水的问题，深基坑四周边侧布置的PRC预应力管桩2形成内侧排桩结构，沿深基坑四周边侧在PRC预应力管桩外侧2布置止水搅拌桩3形成外侧排桩结构，结合在PRC预应力管桩上布置的两排预应力锚索5，双重排桩+双排预应力锚索的结构形式，能提高本方案支护体系的适用性及安全储备能力，使其能满足多种施工工况及多种地质条件下的深基坑开挖支护，特别适合砂砾层地质条件。

[0064] 作为其中一种优选的实施方式，在设计砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系结构时，还包括在PRC预应力管桩2之间设置加固结构10，如图5所示，加固结构10设置在腰梁8的上下部位，在冠梁6下方，包括先在PRC预应力管桩2之间土体内锚入锚固钢管11，将所述锚固钢管11的锚入端末端插入在止水搅拌桩帷幕4内，然后在腰梁8与PRC预应力管桩2之间压入加强筋12，再在锚固钢管11上连接钢筋网片20，加强筋12包括横向筋13、竖向筋14和斜向筋15，横向筋13、竖向筋14和斜向筋15相互连接，在对PRC预应力管桩2之间喷射混凝土时，包括对加固结构10喷射混凝土，形成整体的封闭面支护结构，不仅能提高整体支护能力，而且能避免基坑内壁掉落渣土，保证基坑正常开挖。

[0065] PRC预应力管桩深基坑支护体系还包括设置在基坑放坡部位29的喷砼层19，喷砼层19的厚度在50～80mm之间，施工基坑的放坡部位29的喷砼层19时，先打入土钉21，然后在土钉21上挂设钢筋网片20进行浇筑，基坑1外侧设置有基坑护栏24，护栏外侧布置有截水沟25，用于排放基坑外侧的地表积水，同时在基坑外侧地面下方布置有管道22，包括给水管和雨水管道，基坑1开挖到地下室底板垫层底部时，为了避免基坑降水或积水对基坑1造成影响，在靠近基坑1边侧靠近预应力管桩2的部位也设置有排水沟23用于排水，避免雨水或降水对PRC预应力管桩锚固结构造成浸泡，进而松软垮塌，影响支护体系结构安全。

[0066] 作为其中一种优选的实施方式，所述步骤D中，在采用PRC预应力管桩深基坑支护体系进行支护及开挖时，如图1、图3和图4所示，采用如下施工步骤：步骤D1：沿基坑1边侧四周施工PRC预应力管桩2；
步骤D2：在PRC预应力管桩2外侧施工止水搅拌桩3，止水搅拌桩3相交设置施工，形成止水搅拌桩帷幕4，与步骤D1中施工的PRC预应力管桩2形成双重排桩支护结构，能抵抗深基坑工况下土压力较大的问题；
步骤D3：开挖基坑1的表层土；
步骤D4：施工顶部放坡部位29及进行护坡；
步骤D5：施工冠梁6及第一道锚索7，第一道锚索7通过冠梁6锚固在PRC预应力管桩
2的顶部，第一道锚索7的一端锚固在地层中，另一端通过冠梁6与PRC预应力管桩2连接锚固；
步骤D6：分层开挖基坑1，并喷射已开挖土层的支护体系混凝土；
步骤D7：施工腰梁8与第二道锚索9，第二道锚索9通过腰梁8固定在PRC预应力管桩
2，所述腰梁8设置在PRC预应力管桩2的中部偏上部位，第二道锚索9一端锚固在地层中，另一端通过腰梁8与PRC预应力管桩连接锚固，结合步骤D5，两排预应力锚索5整体对深基坑四周形成支护，对上部土体和下部土体能同时进行支撑加固，用以承受由于土压力、水压力等施加于构筑物的推力，从而利用地层的锚固力以维持构筑物（或岩土层）的稳定，保护基坑支护安全；
步骤D8：基坑分层开挖至坑底并喷射混凝土；
步骤D9：施工地下室结构；
基坑开挖时，先根据地块不同功能区将基坑分为两个部分，如图25所示，包括第一区30和第二区31，同时沿深基坑横向和纵向设置多条分隔线32，将深基坑划分为多个条形块，图中箭头方向为开挖方向，并从出土口33将开挖土体运出并进行基坑地下室结构施工。

[0067] 在施工PRC预应力管桩2时先进行试桩施工，试桩施工一方面能检验在该地质条件下所采用的施工方案的可行性和效果，另一方面也能确定PRC预应力管桩施工工艺流程、操作要点和工艺参数，对预应力管桩整体施工进行指导规范，检验确定的施工工艺包括压桩速度、压桩压力、桩长以及成桩后质量等，还包括取得压桩速度、压桩过程中的静压力以及达到预定的设计标高终压力，并通过试桩检验在该土层条件下是否能达到预定的设计要求，如图6所示，步骤D1中正式施工PRC预应力管桩2的施工方法及工艺如下：步骤D11：放线定位，对施工场地的基准点、基轴线及水准点进行复核；对于标定的基准点做好明显的标志和编号，并妥善保护；使用经纬仪和钢卷尺等，采用坐标法进行桩位区域边线的测定；对施工区域内的所有桩进行测量定位，测量桩位偏差不得大于20mm。并做好明显、牢靠的桩位标志。同时做好测量记录，以便复核；
步骤D12：桩尖焊接，①在喂桩起吊前进行桩尖焊接，避免喂桩后在桩身垂直状态下将桩尖托住再进行焊接，在桩身横卧的状态下先焊好桩尖的上半部分，再将桩身沿轴向转动 180°后，施焊剩下部分，焊缝连续封闭；②焊接时，桩身表面保持清洁状态，先用铁刷子清刷，桩尖与桩身平面度小于 0.5mm的范围；③焊接采用手工电弧焊逐层施焊，层数不少于 2 层，并避免焊缝存在夹渣、气孔等焊接缺陷；④接头焊接完毕后自然冷却 5min以上再压桩，避免用水冷却或焊好后立即施压；
步骤D13：吊桩，利用桩机起重设备采用一点吊的方式起吊预制桩，起吊时略加大角度（减少外伸长度）后，缓慢地吊运到桩机边后再开始垂直起钩，平稳地把桩送到压桩机夹桩器中，以较慢速度起吊管桩，避免起钩速度过快导致桩朝吊车的支座处快速滑行进而引起桩碰撞断裂；
步骤D14：插桩，根据已设定的控制点用直角坐标法对桩位进行二次复核，复核无误后再开始放下首桩，首桩的中心点对准桩位点（偏差在 10mm 以内）开始压桩，当桩压入土1m 后开始用两台经纬仪或铅锤成 90°位置，调整首桩的垂直度（经纬仪一般在距桩机 
30m 以外处架设），观测时，上端与下端的垂直度偏差应≤0.3% ，再开始压桩，边压边观测，超差时进行调整，避免桩身开裂，同时控制压桩垂直度≤0.3%；
步骤D15：送桩及标高控制，送桩时，压机以最大压力满荷状态连续运转、沉桩，避免间隔，送桩杆送桩时，将水准仪架设在离桩机大于 20m 外，测量记录地面标高数据，并根据预定的设计标高计算出送桩深度，并在送桩杆上标记醒目标志，当压桩压到距设计标高 
1m 左右时，压机采用慢速加压的方式，测量并观测送桩情况，当观测到达预定的设计标高时停止加压，最终复核桩顶标高时保证偏差不超过 50mm；
步骤D16：移位，待管桩压至预定的设计标高后，关闭电机，然后将桩机移至新的桩位，重复上述步骤进行下一根桩的施工。

[0068] 在步骤D2施工止水搅拌桩时，采用四搅四喷工艺，并按照施工参数施工止水搅拌桩，施工参数包括：成桩直径600～1000mm之间，如图4所示，相邻两根桩相交设置且间距在0.4～0.7m之间，桩长11～15m之间，每米水泥用量在110～150 kg/m，材料水灰比0.5～0.6之间，下沉速度0.8m/min≤v1≤1.2 m/min,提升速度0.6 m/min≤v2≤1 m/min，喷浆流量
55～75L/min，施工工艺流程参照图7进行，具体包括如下步骤：
步骤D21：测量放线，采用全站仪放出桩位，复核施工场地的基准点、基轴线及水准点，对标定的基准点做明显的标志和编号并保护，使用经纬仪和钢卷尺等，采用坐标法进行桩位区域边线的测定，对施工区域内的所有桩进行测量定位，并做好明显、牢靠的桩位标志，同时进行测量记录，以便复核；
步骤D22：桩基对位、调平、配备泥浆，搅拌机组装完成后，自行利用行走系统爬移至桩位处并就位，桩机就位对中后平稳周正，使钻杆和桩位的中心处于同一铅垂线上，搅拌头定位偏差≤3cm，搅拌机预搅下沉的同时，按预先确定配合比拌制水泥浆液，搅拌桩水泥每轴水泥用量按试桩确定，空搅段每轴水泥用量暂定为 30kg/m，具体在施工前期根据30~
50根桩的施工实际统计情况进行确定；
步骤D23：就位完成后，启动搅拌电机，待搅拌机搅拌头转速正常且深层搅拌机的冷却水循环正常后，放松起重机钢丝绳，当到达钻头到达地面时开启灰浆泵，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉至设计桩底标高并按施工参数控制下沉速度在1.2m/min 以内，并在喷浆搅拌前配置水泥浆倒入集料斗；
步骤D24：搅拌机下沉到预先的设计深度后，上提搅拌头，将水泥浆从搅拌机中心管不断压入地基中，边喷浆，边搅拌，按照施工参数的提升速度提升（1m/min 以内）搅拌机，待深层搅拌机喷浆提升至设计桩顶标高以上 0.3～0.5m 时，完成第一次注浆提升搅拌；
步骤D25：为使软土和水泥浆搅拌均匀，重复喷浆搅拌下沉至设计桩底标高，再将搅拌机提升出地面，在整个搅拌过程中，保持灰浆泵开启，不断将水泥浆压入地基内，并每间隔5分钟检测桩顶2 3m以下范围桩，并根据灰浆量欠缺状态增喷水泥浆；
~
步骤D26：重复喷浆搅拌提升到设计桩顶标高上30‑50cm；
步骤D27：拔出搅拌机轴至地面以上；
步骤D28：清洗施工器具，包括集料斗、灰浆泵、喷浆管道、搅拌头，向集料斗中注入清水，开启灰浆泵，清洗全部管路中残余水泥浆，直至干净，并将粘附在搅拌头的软土清洗干净；
步骤D29：待深层搅拌机提出地面后，关闭电机，然后将桩机移至新的桩位，重复上述步骤进行下一根桩的施工。

[0069] 施工前先施工试桩，根据试桩结果指导施工，试桩施工也采用四搅四喷，并且按照止水搅拌桩试桩施工参数的3组参数试桩，由于止水搅拌桩的施工参数都是根据前期大量实验确定，试桩主要根据实地地质条件确定，因此，只改变其中部分参数，多数参数保持一致。

[0070] 根据预定的设计要求，试桩结果检测内容为止水搅拌桩取芯试验，28 天桩身强度不小于 1.0MPa、桩体范围内水泥搅拌均匀、桩体垂直度偏差不大于 1/100，具体施工参数由试桩结果决定，根据试桩结果，正式施工工艺采用四搅四喷的施工工艺，施工参数按照如下施行：桩径D800mm，间距0.55m，桩长13m，每米水泥用量110kg/m，水灰比取0.55，泥浆比重1.776，单根水泥用量1430，下沉速度不大于 1.2m/min，但也不能太低影响施工效率，至少为0.8 m/min，取1.2 m/min，提升速率不大于 1m/min，也不能太低影响施工效率，至少为
0.6 m/min，取上限值1 m/min施工。

[0071] 通过设计步骤D21 D29的止水搅拌桩施工工艺步骤，能提高止水搅拌桩的施工质~量，有效实现深基坑支护的止水，避免发生地下水往基坑渗漏，顺利实现开挖。

[0072] 作为其中一种优选的实施方式，在步骤D5和D7中，在施工第一道锚索7和第二道锚索9时，先进行锚索试锚固施工，本方案的设计方法采用第一道锚索7和第二道锚索9的两道锚索支护形式，由于处于砂砾层地质条件，为了确定地层中锚索的极限承载力和安全系数，揭示在该地层条件下影响锚索锚固力的各种影响因素及其影响程度，检验预先设定的锚索工程的施工工艺以及校核设计参数，确保锚固工程的安全、经济、合理，正式施工前进行预应力锚索试锚固施工，锚索成孔采用套管跟进机械成孔方式，成孔直径为120～180mm，长度18～25m，采用3+1 束或 4+1 束两种钢绞线可拆芯预应力锚索，锚索注浆采用P.0 42.5硅酸盐拌制，水灰比为0.40～0.45，灰砂比为0.50～1.00，采用可拆芯机械可回收锚索，设计钢绞线的其中一根为解锁钢绞线，便于再完成基坑地下室结构施工后能拆除回收预应力锚索，钢绞线的直径在φ12～φ18之间，锚索轴向内力标准值取值 250kN、380kN、450kN，锁定值为 180kN、200kN、250kN，在试锚固施工前先探测确定施工地区的土层分布和各土层的物理力学特性，查明并避开周围地下管线、构筑物设施，锚索锚固段浆体强度达到 20MPa 或者达到设计强度等级的 80%时进行锚索抗拔试验，钻孔时，钻杆与套管逐节同步回转钻进，防止钻进过程中的孔壁坍塌或流砂充塞钻孔，并在成孔后及时进行注浆作业，避免塌孔，两道预应力锚索支护的施工内容包括如下步骤：
步骤D571：确定锚孔位置，定位锚孔，同时加工制作锚索；
步骤D572：钻机定位，定位时，确定锚固位置及锚固角度；
步骤D573：钻孔，钻孔完成后检查成孔深度，并安装锚索；
步骤D574：注浆，包括一次注浆和二次注浆，二次注浆时间根据注浆工艺试验确定或一次注浆锚固体强度达到 5MPa 后进行，当锚固体的强度大于 20MPa后张拉锁定锚索，锚索张拉完成后注浆自由段，注浆材料同锚固节段，注浆自由段时，避免注浆浆液进入自由段内的受力筋，以保证自由段受力筋的自由伸缩，锚索施工时进行抗拔试验及蠕变试验，保证锚索施工质量；
步骤D575：注浆后养护，养护后张拉锁定。

[0073] 试锚固后进行锚索抗拔试验，能确定砂砾层地质条件的施工现场是否满足预先确定的设计要求，验证施工工艺及校核设计参数，并确定地层中锚索的极限承载力和安全系数，以及在该地质条件下影响锚索锚固力的因素及其影响程度，从而保证在施工基坑全部部位的两道锚索满足锚固要求，从而保证基坑支护安全；通过试锚固和锚索抗拔试验，并结合设计方法中步骤C的数值模拟分析，能进一步确保本设计方案中两道锚索的锚固工程安全、经济、合理地进行；作为其中一种优选的实施方式，在两道预应力锚索正式施工前，进行预应力锚索
现场试拉锚和可回收试验，用于验证预应力锚索的可回性，在完成开挖后施工地下室结构时，施工换撑及进行预应力锚索回收，如图26和图27所示，换撑板包括分别位于地下室底板
39和地下室负一层底板40外侧的两道填充素砼带41，两道所述填充素砼带41的厚度在350～600mm之间，换撑施工与地下室结构施工穿插进行，每完成一段地下二层结构，进行该段位的换撑施工，包括如下施工步骤：
步骤D111:施工准备；
步骤D112:地下室底板39及第一道填充素砼带41施工；
步骤D113:地下室结构施工，包括地下室外墙38及地下室负一层底板40施工，以及负二层外墙防水和保护层施工；
步骤D114:回填砂性土37及第二道填充素砼带41施工；
步骤D115:拆除回收第二道锚索9；
步骤D116:砂性土回填至冠梁6底部；
步骤D117:拆除回收第一道锚索7。

[0074] 采用上述方式，利用回填砂性土及填充素砼带对PRC预应力管桩进行支撑固定，回填砂性土及填充素砼带的一侧依靠地下室结构的两层底板结构进行传力固定，从而替代预应力锚索支护结构，保证地下室结构和支护安全，同时拆除回收预应力锚索，既可实现重复利用，而且拆除预应力锚索后，避免影响周边施工，导致周边施工开挖过程中，因破坏预应力锚索导致影响本基坑的支护安全，形成安全隐患。

[0075] 作为其中一种优选的实施方式，在采用支护体系进行支护及开挖施工过程中涉及喷射混凝土施工内容时，采用添加早强剂的混凝土，并在进行喷射混凝土前进行早强试验测试，采用多组不同水灰比及是否加入早强剂、减水剂的混凝土，在不同的时间段测试其强度变化状况，并确定采用加入0.5�M‑10 纳米早强剂的混凝土。

[0076] 由于基坑开挖后，支护结构会发生一定的位移，如果位移过大或发展过快，会造成较严重的后果，一方面通过边开挖边加强支护体系结构的方式制止位移发展，另一方面通过提高混凝土的强度等级，掺入早强剂，使混凝土尽快提高强度，从而对制止位移发展也有关键作用，尽早发挥垫层的“水平支撑”早强试验测试对比分析内容包括多组不同的混凝土，并在3.5天、7天及11天测试
其强度，并计算增长幅度，具体试验及对比结果分析如下：
可以上述试验结果分析看到：加入0.5�M‑10 纳米早强剂具有对早期水泥强度
增幅明显，部分提高水泥浆和易性，适合水灰比较小浆液泵送施工的优点，而加入2%Csp‑11减水剂对增幅对早期水泥强度增幅不明显或有下降，而且增大了水泥用量，导致成本增加，还存在水泥与水离析影响施工质量的问题，因此采用加入0.5�M‑10 纳米早强剂的混凝土。

[0077] 该试验过程，通过收集影响PRC预应力管桩锚索体系注浆体强度增长的影响因素，找出了关键因素，确定应用合理的配比技术参数。实施例2

[0078] 本实施例示出了针对砂砾层PRC预应力管桩深基坑支护体系机构及基坑开挖正式施工过程中布置监测系统的实施方式，采用该监测系统来监测支护体系结构的受力及基坑沉降的情况，通过监测系统掌握PRC预应力管桩锚索支护方式在实际土层中的内力和变形数据，从而掌握在深基坑开挖过程中支护结构的变化发展规律，确保预应力锚索在地下土层中达到设计预应力值，保证PRC预应力管桩顺利穿过中密砾砂层的同时弯矩、受力等变化情况满足要求。

[0079] 本实施例的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护监测系统包括第一监测子系统、第二监测子系统、第三监测子系统、第四监测子系统和第五监测子系统，如图1及图8～图12所示，每个监测子系统的监测点布置如下:第一监测子系统用于监测围护墙顶部竖向位移及沉降位移，如图8所示，包括布置在放坡部位29（放坡坡顶）的多个监测点WY1～WY14，在分段部位A、B、C、D、E、F部位分别布置监测点WY1、WY2、WY3、WY4、WY5、WY6，同时在BC段中部布置监测点WY7，CD段中部布置监测点WY8，DE段之间布置监测点WY9、WY10、WY11，EF段之间布置监测点WY12、WY13、WY14，相邻两个监测点的距离在不超过20米，可以适当密集布置，但是不能超出最大范围值，第一监测子系统还包括数量不少于3个（本实施例设置5个）的沉降基准点，沉降基准点之间形成闭合环，且设置在基坑外侧距离地下室轮廓线30米以上的区域，放坡部位29（放坡坡顶）的部位也叫围护墙顶；
所述第一监测子系统还用于监测PRC预应力管桩2的水平位移，监测点设置在支护
管桩桩顶，也就是冠梁6的顶部，用于监测PRC预应力管桩2的水平位移，也以同样方式设置不少于3个的水平位移基准点，同时布置建筑物沉降观测点进行监测，在水准基准点及监测点的部位开挖基槽至原状土，并在上部制作基础及观测墩，水准基准点将标石埋设在基坑外侧距离地下室轮廓线30米以上稳定的原状土层内，或将标志镶嵌在裸露基岩上，采用这种监测方式同时监测PRC预应力管桩的水平位置，可与其他监测子系统监测到的支护管桩数据对比使用，去除误差较大的数据；
第二监测子系统用于监测周边临近土体及附属沉降、位移，本实施例中布置在基
坑外侧且距离地下室轮廓线34以外12‑30米的周围道路中心线附近，主要监测道路及管线沉降、位移，管线包括雨水管线、排污管线及电气管廊管线等，如图9所示，包括对应布置在分段部位A、B、C、D、E的W1、W2、W3、W4、W5，同时，由于BC段毗邻既有的人居小区，在BC段之间增加监测点W6，W6位于基坑护栏24边侧，增加监测点W6，用于监测临近小区附近的土体及位置沉降安全，CD段中部布置监测点W7，在DE段之间布置监测点W8、W9、W10，并且在分段部位E外侧布置监测点W11，另外，由于EF段外侧距离道路的距离在30米以上，而且没有相关附属设施构筑物，不布置第二监测子系统的监测点；
第三监测子系统用于监测基坑深层水平位移，分别在深基坑不同分段上的PRC预
应力管桩上布置多个监测点，如图10所示，包括在B部位布置监测点CX1，在CD段中部布置监测点CX2，在DE段中部布置监测点CX3，以及在EF段中部布置监测点CX4，通过在PRC预应力管桩2内安装测斜管预埋管，采用测斜仪及配套测斜管进行监测；
第四监测子系统用于监测地下水，如图11所示，包括布置在止水搅拌桩帷幕4外侧的多个监测点SW1～SW5，根据地势高低布置，地势较高部位的监测点布置在止水搅拌桩帷幕4外侧8‑20米之间，地势较低部位的监测点布置在止水搅拌桩帷幕4外侧2‑5米之间，本实施例中，在AB段中部布置监测点SW1，在CD段中部布置监测点SW2，在E部位布置监测点SW3，在F部位布置监测点SW4，在EF段中部布置监测点SW5，根据地势高低状况布置监测点，通过在水位监测点位钻孔安装水位管，就能监测基坑开挖过程中地下水位的变化情况；
第五监测子系统用于监测锚索应力及PRC预应力管桩的受力情况，并辅助监测所
述其余监测子系统所监测的参数，分别在深基坑不同分段部位上的锚索上布置多个监测点，如图12所示，包括在B部位的锚索上布置监测点YL1，在C部位的锚索上布置监测点YL2，在D部位的锚索上布置监测点YL3，在DE段中部布置监测点YL4，在EF段中部布置监测点YL5，每个监测点为一个监测断面，在每个监测断面上设置2个测力计，通过测力计监测砾砂层锚索注浆体强度增长的规律，本实施例中总共监测9个PRC预应力管桩及对应的预应力锚索，如图13所示，包括分段部位A靠B侧的334#桩，分段部位B处的310#桩，BC段之间的285#桩，分段部位C靠D侧的261#桩，CD段之间的235#桩，以及DE段时间的210#桩、185#桩、160#桩、135#桩，9根PRC预应力管桩2上安装监测传感器，在待监测的每根PRC预应力管桩的基坑开挖面和迎土面进行开槽安装，监测传感器采用密集分布式应变感测光缆，用于监测PRC预应力管桩桩内深层水平位移、支护桩弯矩、支护桩位移和支护桩剪力，测力计及监测传感器通过引线线路连接并经主光缆将数据通信传输至监测站42。

[0080] 每根PRC预应力管桩桩头处布设1个电箱，将所有引线放置于电箱内，保护好引线，用于后期连接主光缆，密集分布式应变感测光缆基于光纤应变的桩身分析原理用于测量支护桩弯矩、扰度和剪力。

[0081] 各监测点的监测读数值通信传输至监测站的计算机服务器中，并判断监测到的数据是否满足质量，并将监测到的数据与数值模拟的数据进行比对分析，既能判断数值模拟分析结果的准确性，也能验证得到设计的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系满足使用要求，从而判定形成确定的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系及施工工艺。

[0082] 以PRC预应力管桩的监测参数为例，说明监测系统对砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系的监测情况。

[0083] 如图14所示，展示了135#桩和160#桩的在不同埋深部位的水平位移，其余支护管桩的水平位移不再展示，根据位移变化情况能看到，各支护桩弯曲应变分布和深层水平位移分布，各个桩的变形分布规律较为一致，均为4 8m左右出现明显变形，桩中间开挖位置发~生最大水平位移，最大水平位移量约11.62mm；平均最大水平位移约为8mm。桩身应变变化连续，桩底有较小变形传递，在整个基坑开挖期间，各个桩的变形分布规律较为一致，均为4~
8m左右出现明显变形，桩中间开挖位置发生最大水平位移，其中185#桩发现变形最大，最大水平位移量约11.62mm；285#桩变形最小，最大水平位移量约3.0mm，所有桩桩身应变变化连续，桩底有较小变形传递，支护管桩水平位移的预警值为15mm，报警值为20mm。

[0084] 如图15所示，展示了135#桩和160#桩的在不同埋深部位的弯矩，其余支护管桩的弯矩情况不再展示，可以看到在整个基坑开挖期间，各个桩的弯矩分布规律略有区别，其中160#、185#、210#、310#桩位于基坑东北与西南侧中部位置，弯矩分布较为一致，均为4‑10m之间弯矩最大，且桩底存在部分弯矩变化，235#、261#、285#桩位于基坑南侧弧形拐角处，弯矩分布较为一致，均为桩底2m范围内弯矩变化较大，支护管桩的弯矩预警值为300KN.m，报警值为350KN.m。

[0085] 如图16所示，展示了135#桩和160#桩的在不同埋深部位的剪力，其余支护管桩的剪力不再展示，可以看到在整个基坑开挖期间，各个桩的剪力分布规律略有区别，其中160#、185#、210#、310#桩位于基坑东北与西南侧中部位置，剪力分布较为一致，均为2‑6m之间剪力最大，且桩底存在部分剪力变化。235#、261#、285#桩位于基坑南侧弧形拐角处，剪力分布较为一致，均为桩底2‑3m范围内剪力变化较大，支护管桩的剪力预警值为150KN，报警值为180KN。

[0086] 如图17‑19所示，展示了累计监测120天，围护墙顶部竖向沉降量为3.6mm 7.9mm，~预警值为10mm，报警值为20mm，均未出现超过警戒值的现象。

[0087] 如图20‑21所示，展示了累计监测118天，周边道路及管线累计最大沉降量为13.5mm，预警值为20mm，报警值为30mm，均未出现超警戒值现象。

[0088] 如图22所示，展示了累计120天，监测点YL1‑YL3的锚索的内力情况，其余监测点未展示，可以看到，锚索内力压力变化值最大变化速率为1.2KN/d，预警值为1.5KN/d，报警值为2KN/d，均未出现超过警戒值的现象。

[0089] 如图23所示，展示了累计监测120天，监测点SW1～SW5的累计下降量情况，地下水位累计下降量最大值为1220mm，预警值为1500mm，报警值为2000mm，均未出现超警戒值现象。

[0090] 如图24所示，展示了CX1～CX4四个监测点部位的支护管桩内深层水平位移累计位移值，最大为28.4mm，未出现超警戒值现象，预警值为35mm，报警值为50mm，均未出现超警戒值现象。

[0091] 进一步优选的实施方式，在进行监测点预警判断分析、处理时，①将基坑阶段变形速率及累计变形量与控制标准进行比较，如阶段变形速率或累计变形值小于预警值，则为正常状态，如阶段变形速率或累计变形值大于预警值而小于报警值则为预警状态，如阶段变形速率或累计变形值大于报警值而小于控制值则为报警状态，如阶段变形速率或累计变形值大于控制值则为控制状态；②如数据显示达到警戒标准时，应结合巡视信息，综合分析施工进度、施工措施情况、支护围护结构稳定性、周边环境稳定性状态，进行综合判断；③分析确认有异常情况时，应采取措施进行处理，包括增加支护结构、调整支护状态，增加辅助支护。

[0092] 在监测点预警判断分析、处理时，设置包括预警值、报警值、控制值在内的多个阶段，并将基坑的阶段监测数据进行状态划分，从而对基坑支护的监测系统进行区分处理，重点监测。通过将基坑支护监测系统的基坑变形速率及累计变形量分为不同的状态，当某一个监测子系统或某个支护结构处于异常状态时，用于监测该对象的系列监测数据都可能会集中呈现某一状态，从而方便进行控制、处理。

[0093] 本方案的砂砾层PRC预应力管桩深基坑支护体系的设计方法还包括分析计算不同支护体系的施工成本，得到PRC预应力管桩锚索体系经济性，比如与钢筋混凝土灌注桩内支撑相比节约工期15天，每延米节约费用约203元，通过支撑体系经济性对比分析，得到采用本技术方案的设计方法确定的砾砂层PRC预应力管桩深基坑支护体系及施工方法的优越性和经济性。

[0094] 以上所述，仅为本发明具体实施方式的详细说明，而非对本发明的限制。相关技术领域的技术人员在不脱离本发明的原则和范围的情况下，做出的各种替换、变型以及改进均应包含在本发明的保护范围之内。