Попробуйте добавить это (* UTF8) перед регулярным выражением:
preg_match('(*UTF8)/H/u', "\xC2\xA1Hola!", $a_matches, PREG_OFFSET_CAPTURE);
Магия, благодаря комментарию в http://www.php.net/manual/es/function. PREG-match.php # 95828