雙排樁支護在雜填土基坑中的應用

張元翼

（陜西天地地質有限責任公司，陜西西安 710000）

0 引言

近年來，隨著城市建筑的日趨加快，大量的深基坑工程也集中出現，由于在市區內土方開挖，施工場地比較狹小，現場施工條件復雜。在基坑開挖過程中對周邊的建（構）筑物和市政道路管線等需要進行重點保護，某些情況下施工錨索還不能深入周邊的住宅樓基礎以下，這樣對深基坑支護的設計和施工提出了更高的要求。

目前為止，雙排樁支護結構在實際工程中得到很多應用，本文結合基坑工程實例，對深厚雜填土基坑雙排樁的受力機理進行深入研究，指導基坑施工推廣使用。

1 工程概況

本項目為西后河村城中村改造B 地塊2#樓基坑，位于晉城市西后河社區，書院街北，規劃建設北路東。該工程主體結構由1棟32 層住宅樓和2 層裙房組成，主樓設置2 層地下室，基礎采用鉆孔灌注樁?；娱_挖深度為8.1m，基坑東側底邊線與用地紅線距離為10m，紅線以東為河流；南側為書院街，底邊線距離用地紅線10m；北側底邊線與用地紅線最小距離為20m；東側為B 地塊和C 地塊區間道路。周邊2 倍基坑深度范圍內無地下管線。

因現場地質環境比較復雜，且地下水量充沛，故基坑安全等級為一級，周邊環境對開挖變形控制異常嚴格。根據場地所處地理位置及周邊環境，該基坑所在位置東面為后河，水量充沛。據調查，2#樓主樓范圍內為原始洼地，早間回填有建筑垃圾、生活垃圾等。揭露地層內的第4 層角礫層為含水層，在場地內均勻分布連續且厚度較大，受到后河的水量補給，在樁基礎的施工過程中要考慮其影響。

本場地地貌單元屬丘陵剝蝕地貌，場區內地貌單一，現狀地形平坦?；又ёo影響范圍內揭露的主要地層自上而下為雜填土、粉質粘土、角礫、頁巖層。各土層主要特征描述如下：①雜填土：雜色，松散，稍濕，以磚塊等建筑垃圾為主。層厚5.30～8.70m；②粉質粘土：棕紅色，可塑，稍濕，含大量氧化鐵銹及少量鐵錳結核、鐵錳顆粒等，底部見少量砂頁巖碎屑等，切面稍光滑，稍有光澤，韌性中等，干強度較高，無搖振反應。層厚1.20～2.30m；③角礫：雜色，稍密-中密，稍濕，以砂頁巖碎屑為主，含少量的砂巖碎石，粉質粘土膠結。層厚1.20～3.50m；④頁巖：灰黃色，全-強風化，巖芯主要呈碎塊狀、短柱狀，具層理，巖體整體破碎，巖石遇水軟化，屬于極軟巖，巖體基本質量等級為V 級。層厚5.30～7.80m。各土層的物理力學指標見表1。

表1 各土層物理力學指標

2 基坑支護方案

2.1 基坑支護方案選擇

該基坑周邊環境復雜，根據地質條件、開挖深度、建筑物的高度及荷重、基礎形式及埋深等信息，應選擇既能保證基坑安全、經濟又能便于施工的設計方案。根據場地巖土工程條件，結合現場條件，采用雙排樁支護形式。因為基坑深度及周邊范圍內均為雜填土，而且南面緊鄰城市主干道及熱力管網，錨桿、土釘、支撐受實際巖土層和工程造價條件的限制而無法實施，采用單排懸臂樁又難以滿足基坑變形要求。綜合以上實際情況，考慮采用雙排樁支護結構對深厚雜填土基坑進行支擋，以確?；臃€定和變形指標滿足周邊環境的安全要求。

2.2 雙排樁受力分析

雙排樁為剛架結構，它由2 排平行的鋼筋混凝土樁以及在樁頂的冠梁和連梁組成。

樁錨支護方案中的錨索會穿過用地紅線進入周邊地塊，如周邊地塊有市政道路或建筑物，還需要征得市政部門或此建筑物業主的同意才可實施，會產生不必要的糾紛，相比樁錨支護結構雙排樁能減少對基坑周邊的影響。

雙排樁的抗側移剛度遠大于單排懸臂樁結構，其內力分布明顯優于懸臂結構。單排懸臂樁的基坑深度一般控制在6m 以內，如深度加大，在相同的材料消耗條件下，雙排樁剛架結構的樁頂位移就會小于單排懸臂樁，其安全性優于單排懸臂樁。雙排樁按偏心受壓、偏心受拉構件進行支護樁的截面承載力計算，剛架梁根據其跨高比按普通受彎構件或深受彎構件進行截面承載力計算，雙排樁受力計算模型見圖1。

圖1 雙排樁計算模型

2.3 雙排樁支護方案

本基坑邊線周長約108m，豎向開挖深度8.1m。基坑支護樁設計的合理性不僅關系到基坑的安全，對工程造價也影響較大。經多種樁徑及排距對比分析，選用直徑0.8m、間距2.5m，排距4m的雙排樁是安全、經濟的?；油鈧葤熹摻罹W，噴射100 厚的C25混凝土護面，并在樁頂設置冠梁和連梁，具體見圖2。

圖2 雙排樁支護典型剖面圖

在北側基坑頂設置有塔吊基礎，在南側基坑有2 層裙房（無地下室），這兩個位置共有16 根支護樁可以和工程樁結合使用，其樁端全斷面進入第七層灰巖層不小于0.5m，孔底沉渣厚度不大于50mm，這樣能更好地增加基坑側壁的安全，提高基坑支護結構的整體剛度。

本基坑采用理正深基坑支護設計軟件進行設計，基坑安全等級為一級，基坑頂地面超載按20kPa 的均布荷載，距離基坑頂邊線2m。

雙排對前趾的抗傾覆穩定性驗算（抗傾覆安全系數，一、二、三級的結構，分別不小于 1.25、1.20、1.15。）KQ=1.596>1.25，滿足規范要求。

整體滑動穩定性驗算的計算方法采用瑞典條分法，應力狀態采用有效應力法，條分法中的土條寬度為0.5m，計算后的安全系數Ks=2.901>1.35，滿足規范要求。

2.4 地下水治理

本基坑地下水位在自然地面下3.8～5.2m，其處理措施：先在雙排樁基坑頂冠梁連梁范圍內設置8 口降水井，抽取地下水，待水位降至基坑底面下1m 后開始開挖土方及側壁支護。待支護樁及側壁支護施工完成后，再在坑底工程樁范圍外局部區域設置8口專門用于排水的抽水井（施工工藝同工程樁），樁端放置在角礫層和頁巖層交界處，并抽取地下水。

機械挖孔灌注樁施工工藝在晉城地區已經比較成熟，而在地下水位以下的粉土、碎石類土層中灌注樁成孔困難且費用大，本次基坑采用混凝土沉管+人工挖孔+抽排地下水的方法解決了這些問題，此施工工藝較簡單、經濟。

2.5 基坑監測

沿基坑走向在冠梁頂每隔15m 設置一個變形觀測點，根據12 次的基坑變形監測結果，護坡樁樁頂最大水平位移為14mm，相鄰地面及建筑物的最大沉降量為3.5mm，基坑的位移及相鄰建筑物的沉降量均較小，在規范要求范圍之內。說明基坑工程是安全的，支護方案達到了預期效果。

3 結語

本基坑工程的成功實施，豐富了晉城地區的深厚雜填土基坑設計及填土、粉土、碎石土等易塌孔的土層中采用沉管+人工沉孔灌注樁的施工工藝，可以降低工程造價，加快施工進度。

本基坑2020 年春季開挖，夏季地下室施工完畢進行回填，期間經歷了雨季的檢驗，塔吊、工程樁、地下室等在施工過程中非常順利，周邊道路及房屋未受到影響。實踐證明，雙排樁在深厚雜填土基坑中進行設計的方案是安全可靠的，不僅可以滿足周邊環境的變形控制要求，而且在現場的施工場地利用上也可以合理布置，為以后此類項目的設計和施工組織管理提供了一個良好的案例，具有一定的推廣和指導意義。