雙排樁在相鄰為施工場地的基坑支護中的應用

賴忠良

(福州市一建建設股份有限公司 福建福州 350001)

引 言

目前，隨著國家對海西建設的深入，沿海地區的軟土基坑開挖越來越深，基坑占地面積也越來越大，而基坑周邊的環境越來越復雜，對周圍建(構)筑物的保護要求也隨之提高。傳統的支護方式在安全性或者經濟性方面有一定劣勢，在場地條件受限制情況下，雙排樁作為一種較為新型的支護方式開始越來越多的應用于軟土深基坑并取得了顯著的經濟效益。

雙排樁結構是一種空間組合類圍護結構，由前后兩排鋼筋混凝土樁以及樁頂的剛性連梁組成，沿基坑長度方向形成雙排圍護的空間結構體系。該結構利用前后兩排樁對土壓力分布的有效分擔，使支護結構的入土深度、樁身的內力分布更為合理，基坑的變形也得到很好控制，方便地下室結構施工，節省工期、費用。雙排樁結構作為一種新型的支護方式在區域性應用和適用性方面還需進行更多的研究。目前，在設計理論方面、在影響因素方面，雙排樁結構的研究已經取得一些進展，這些成果為雙排樁支護結構在基坑工程的合理應用奠定了理論基礎。

圖1 基坑支護總平圖

1 工程概況

1.1 場地周邊環境

擬建場地位于福州市馬尾區快安，擬建場地原為空地、舊宅基地，地勢較為平坦開闊，場地西側緊鄰正在施工的三層地下室，地下室外墻水平間距不到4.5m。

本工程設有兩層聯體地下室，地下室周邊底板面結構標高為 －8.90m(局部 －8.70m、－9.20m)，底板厚400mm，下設150厚素混凝土墊層，墊層底標高為 －9.45m，開挖深度 8.45～8.75m。單樁承臺厚 1.20m，多樁承臺厚 1.50～2.00m，至承臺開挖深度約10.90m。

1.2 工程地質條件

根據勘察野外鉆孔取得的地質資料，與基坑開挖有關的巖土層，自上而下分述如下:

①填土、②淤泥質土、③粉砂、④淤泥質土、⑤中砂、⑥粉質粘土、⑦粉砂、⑧卵石。

本場地對開挖有影響的地下水為賦存于(1)雜填土中的淺部上層滯水和賦存于(3)粉砂層中的承壓水，承壓水位埋深4.00－5.30m(標高1.10－1.20m)。含水層的平均滲透系數K=6.23－7.61(m/d)。

表1 土層參數表

2 基坑支護設計方案

2.1 基坑支護方案的選擇

(1)若基坑采用內支撐支護，土方開挖施工難度較大，支護造價偏高。

(2)除西側距離相鄰基坑較近外，該基坑東南北側，場地條件較好，可以采用樁錨的支護形式，以節省造價和工期。

(3)由于場地西側條件受限，緊鄰另一側正在施工的基坑，其采用內支撐的支護方式，本基坑若采用錨桿會影響相鄰基坑的施工;若整體采用內支撐，則較為浪費;若采用單排樁懸臂支護，變形驗算不滿足規范要求(見圖2、圖3，位移達75.66mm，超過福州市建設管理部門相關文件規定)。

綜合考慮以上因素，除西側基坑第一級采用放坡及平臺卸載，第二級采用雙排SMW工法樁+鋼筋混凝土圈梁和連梁;基坑其他范圍采用外錨式工法樁圍護結構，基坑開挖分2級進行，第一級高度約為2m，剩余高度為第二級.第一級按1:0.5放坡素噴，第二級為工法樁與預應力錨索組合支護。典型剖面單排樁支護圖如(圖2)、典型剖面雙排樁支護圖如(圖4)。

2.2 基坑支護設計計算

(1)雙排樁的排間距確定

樁長為15m時，樁的排間距分別取2m、3m、4m進行驗算，計算結果分別見(圖 6、7、8、9、14、15)。

從上述計算結果可以看出:排間距為2m時，變形最大較大達46.36mm，不滿足要求;排間距為3m，4m的變形分別為31.27mm，32.61m，均能滿足。排間距為4m時，對于計算結果影響不大，但連梁的造價增加，由于場地條件受限，排間距不宜采用4m。因此，排間距取3m較為合適。

圖2 典型剖面單排樁支護圖

圖3 典型剖面單排樁支護計算結果圖(樁長15米，樁間距0.9米)

圖4 典型剖面雙排樁支護圖

(2)樁長的確定

樁的排間距為3m，樁長分別取12m、15m、18m進行驗算，計算結果分別見(圖 10、11、14、15、12、13)。

圖5 雙排樁計算模型

圖6 雙排樁前排樁計算結果(排間距為2米)

圖7 雙排樁后排樁計算結果(排間距為2米)

圖8 雙排樁前排樁計算結果(排間距為4米)

由圖及計算結果可以看出，樁長12m，15m，18m時，分別對應的前排樁變形分別為 46.30mm，31.27mm，27.54mm，樁長 12m，變形不能滿足;樁長15m，18m變形均能滿足要求，樁長18m對計算結果影響不大。故樁長取15m較為合適。

通過以上計算與分析，本基坑支護的雙排樁樁長取15m，樁排間距取3m，較為合理。

圖9 雙排樁后排樁計算結果(排間距為4米)

圖10 雙排樁前排樁計算結果(樁長12米)

圖11 雙排樁后排樁計算結果(樁長12米)

圖12 雙排樁前排樁計算結果(樁長18米)

圖13 雙排樁后排樁計算結果(樁長18米)

本基坑支護結構的計算采用理正深基坑6.0軟件進行計算，雙排樁計算模型如(圖5)所示，雙排樁支護方案位移及彎矩剪力包絡圖比較如(圖14、圖15)所示。

圖14 雙排樁前排樁計算結果

圖15 雙排樁后排樁計算結果

3 基坑監測

本工程按上述設計方案實施，于2014年支護及地下室施工順利完成并回填。

通過在基坑周邊埋設深層土體水平位移(測斜)，支護結構在深度方向的變形情況如(圖16)所示。現場實測前排樁最大變形量為38.09mm，深度為0.5m;計算結果顯示，前排樁最大變形量為31.27mm，深度為0.0m。

現場監測的結果與理論值之間的比較可得以下的結論:

(1)前排樁的最大變形量與計算結果較為吻合，但偏大一些。

(2)前排樁的變形趨勢與理論較為一致，呈“開口型”，最大變形量的位置接近基坑坑頂位置。

(3)樁頂的監測值比理論稍大些。

(4)通過與現場監測的結果進行比較，采用該簡化計算模型進行分析，是具有一定的可靠度。

4 結論與建議

(1)與懸臂單排樁相比，雙排樁支護結構能有效地控制基坑側向變形和減小樁身彎矩，減少基坑開挖工程對周邊環境的影響。但在周邊環境特別復雜的情況，必須與挖土施工方案相結合，才能最大程度的發揮雙排樁支護結構的性能表現。

(2)增加連梁剛度，可使前、后排樁的水平位移減小，但當增加到一定程度后，對樁身水平位移的限制并不明顯。在實際工程中，可權衡考慮控制造價。

(3)雙排樁的冠梁與連梁截面高度不宜太小，才能達到鋼結構的作用。

(4)雙排樁之間排距的變化直接影響樁體兩側土壓力的變化。排距過小，主要表現懸臂式特性，而排距過大，后排樁主要起拉錨作用。當排距適當時，雙排樁支護結構有較好的性能表現。

本基坑工程采用了雙排SWM工法樁結合樁錨的支護方案，較好的節省了支護工程的工期和造價，為福建沿海軟土地區的深基坑工程提供了很好的借鑒和參考價值。

圖16 典型實測水平位移——深度曲線圖

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