雙排樁應用于深厚淤泥質土中的實踐與研究

胡 銳

中交第四公路工程局有限公司

1 前言

在深厚淤泥質土地區的污水提升泵站泵房水池構造中，由于淤泥質土層深厚，流塑性大，不宜成坡，臨周邊道路及河堤較近，可用場地狹小，周邊環境復雜，同時受泵房水池功能性的要求，水池一般較深，若采用傳統的鋼板樁支護結構，雖造價低，但圍護結構安全系數低、縱橫支撐鋼管及腰梁等輔助措施使施工困難、止水效果差、鋼板樁入土困難等不利條件，若采用雙排樁支護結構則造價高，但深厚淤泥質層里挖土困難、工期長、安全性低等問題，雙排樁的應用可以較好地解決。

2 工程概況

鄂州市三江港新區疏港三路污水提升泵站水池為鋼筋混凝土池壁、底板結構，分沉砂沉泥池、格柵池、提升泵池三腔室，建筑尺寸17.2m×11.95m，T型結構。

3 基坑特點及難點

3.1 地質條件

基坑開挖后揭露土層主要為（2-1）淤泥質粉質黏土，（2-1a)可塑狀粉質黏土，（3-1）硬塑粉質黏土，場區土層主要有：<1>填土、<2>粉質黏土、<2-1>淤泥質粉質黏土、<3-1>粉質黏土、<4-1粉質黏土>、<4-2粉質黏土>、<5-1強風化砂巖>。

3.2 水文情況

降水主要集中在每年的4～9 月份，區內河流流量變化直接受大氣降水影響，洪水期一般在降水量最大的7、8、9月份出現。

項目區域地表水較豐富，地下水主要分為上層滯水、孔隙潛水、基巖裂隙水三種類型，上層滯水賦存于松散土層中，受下部淤泥質粉質黏土和粉質黏土阻隔，局部易形成上層滯水，主要來源由大氣降水下滲，及渠、塘水入滲補給，排泄形式主要為表層毛細水蒸發或向低洼處滲流，水位隨季節變化明顯；基巖裂隙水主要分布于下伏基巖裂隙及構造裂隙中，水量較小，二者均接受地表水及上覆地層中孔隙水的補給，向下游低洼處或深度裂隙排泄，水位埋深較大。基坑西南側臨螺螄港渠河堤，東北側臨當地水渠，地下水水位在地表以下0.5m～2.1m。

3.3 周邊環境情況

經現場踏勘泵站水池深基坑放坡范圍內無地下管線埋設和當地電力、電信線網經過，在施工過程中影響施工的外部環境有：

基坑所在場地為藕塘，北邊和東邊為藕塘，南邊為螺螄港河道，堤腳最近距離支護樁邊緣3.7m，與河堤高差為3.14m，堤腳處分布約6.5m厚流塑狀淤泥質粉質黏土，西邊為吳楚大道，但西邊的吳楚大道高出施工場地約6.0m，可能增加了基坑的支護難度。

4 支護方案的比選

針對本項目周邊環境、地質條件、工期、質量及經濟性要求，針對泵站基坑支護常見專項設計方案比選如下。

4.1 雙層拉森鋼板樁方案

針對泵房西臨吳楚大道，北有當地水渠，南靠余湖港渠，施工場地受制約，基坑開挖深度達11.77m，從地勘報告知：該區域有6.5m厚淤泥軟弱層，雖造價低，但圍護結構安全系數低、縱橫鋼管使施工困難、止水效果差、鋼板樁入土困難等不利條件，不適合。

4.2 單排樁方案

本基坑主體為泵房水池，其內部為空心，不像民用建筑地下室中有地下一層的底板可以用于換撐，因此本基坑在拆撐時，可能出現很大的位移變形，極端情況下可能出現支護樁折斷的情況。即使加上換撐，則必須在泵房外墻上留洞口，其在基坑回填時才能拆撐，并封閉洞口，勢必增加施工困難。造價低，安全風險性大，不適合。

4.3 沉井方案

該施工區域地質條件差，淤泥質土達6.5m，且流塑性大，地基承載能力差，若采用沉井法施工，則圓形沉井直徑將達24m，池壁高且厚，自身荷載大，荷載計算需分格腔室，勢必使水池結構施工困難，預留洞口和接縫較大，防滲止水效果不易控制，同時截面積大，下沉過程勢必會引發不均勻下沉，不宜控制，施工安全風險高，質量把控難。

4.4 雙排樁方案

雙排樁方案是由前后排平行的鋼筋混凝土灌注樁及樁頂冠梁組成的框架式空間結構，雙排樁支護結構由于不需要內支撐，因此有更大的施工空間，挖土方便，有更大的側向抗彎剛度，從而能有效地限制側向變形，基坑整體的穩定性、止水性、施工期變形量以及施工難易度都有顯著的提高。

5 支護方案的選擇和設計

經各方案論證最終確定：污水提升泵站水池基坑開挖支護工程采用放坡+雙排鉆孔灌注樁作為支護體系，采用5排單軸攪拌樁作為止淤止水帷幕，地下水采用明排處理。基坑工程總體呈規則長方形，南北向約14m，東西向約20m，基坑周長約68m，場地范圍內地面標高基本上在13.9m～21.6m之間，最大相對高差8m 左右，基坑面積約280m2，設計±0=21.3m，場地整平地面標高14.0m(-7.3m),基坑開挖深度為地面下9.9m～11.05m。

為防止基坑掛網放坡側壁出現流土涌水現象，在支護邊坡面采用100×50φ1.0mm 鋼板網，噴射混凝土強度為C20，噴射厚度80±10mm進行防護處理。

6 基坑監測情況

基坑開挖前一天，對各監測點進行布設，采取采集基準數據，開始對基坑進行定期監測。

6.1 基坑開挖階段

2019 年8 月3 日至2019 年8 月12 日為基坑開挖階段，基坑水平位移最大量為：5mm，平均為2.44mm；垂直位移最大量為：-4mm，平均為-0.15mm；基坑未出現涌土、流沙、管涌等現象，周邊也未出現地面裂痕，基坑保持穩定。

6.2 基坑運營階段

截至2019 年08 月12 日基坑開挖至設計標高，底部平整完成，基坑開挖工程已全部完成。8月12日晚，墊層混凝土澆筑完成，8 月24 日底板澆筑完成。從2019 年08 月12 日～2019 年8 月27日。基坑水平位移最大量為：4mm，平均為1.68mm；垂直位移最大量為：-4mm，平均為-0.19mm；基坑保持穩定。2019年08月03日～2019年08月27日，螺螄港渠河堤與吳楚大道的沉降觀測變化范圍在0.00mm～15mm之間，保持穩定。

6.3 數據分析結論

監測期間，支護結構的垂直和水平位移正常，周圍建筑物和地面沉降正常，各項監測數字均在允許范圍之內。

7 結論與建議

7.1 坡頂段換填軟土層或延伸支護樁

基坑處于淤泥質粉質黏土地區，強度低，易變形，不宜成坡，對坡面也不宜保護，可將支護樁頂標高延伸至原地面或對放坡段淤泥質土進行換填碾壓密實。

7.2 樁間排距適當

雙排樁之間排距的大小直接影響樁體兩側土壓力的變化，排距過小，受力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特征。

7.3 開挖土方案

基坑必須與挖土施工方案相結合設計，基坑面積較小可采用長臂反鏟開挖或下吊挖土設備，上下接力轉土倒運；基坑面積較大可采用槽壁側向垂直開挖，開挖設備下基坑內，基坑預留運土通道，退進方式開挖。

7.4 輔助斜撐和冠梁

受基坑周邊地形制約，當產生側壓或監測異常，出現較大位移時，可增加角部斜撐，增強冠梁剛度，可使前、后排樁的水平位移減少；但當增加到一定的程度后，對樁身的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，雙排樁的冠梁的斷面尺寸不宜過小，才能達到鋼結構的作用。

7.5 輔助鋼板樁和水泥攪拌樁

當受基坑周邊環境條件變化、場地巖土體擾動等因素，可對邊坡及坡頂進行卸載或者對邊坡上的淤泥質土進行局部反壓，基坑外側增加鋼板樁，通過施打水泥攪拌樁改善土體強度，且可和內側支護樁之間產生內撐的效果。

雙排樁支護結構與其他方案相比，能夠有效地控制基坑側向變形和減少樁身彎矩，減少基坑開挖工程對周邊環境的影響，采用雙排樁配合水泥攪拌站作為止水止淤帷幕的方案，較好的節省了支護工程的工期和造價，為深厚淤泥質土層的深基坑工程提供了很好的借鑒和參考。