雙排樁在邳州高鐵站地下車庫基坑中的應(yīng)用

楊上清

[上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

近年來，隨著城市建設(shè)的發(fā)展，基坑工程數(shù)量不斷增加，而基坑周邊的環(huán)境也日趨復(fù)雜，常常出現(xiàn)同一基坑在不同部位采用不同圍護形式的情況，因此不同圍護部位的支撐設(shè)置問題常常成為工程難點。雙排樁是一種常用的基坑圍護形式，其具有側(cè)向剛度大的特征，即使不設(shè)置支撐，也能夠有效的控制整個基坑的側(cè)移和沉降[1]。因此，在難以設(shè)置支撐的工程中得到了廣泛的應(yīng)用[2-5]。

1 工程概況

邳州鐵路綜合客運樞紐工程是集鐵路、社會車輛、出租、公交、汽車客運等于一體的綜合客運樞紐工程。該工程總體布局以北側(cè)的鐵路站房為依托，鐵路站房南側(cè)南廣場作為主廣場，南廣場地下一層建設(shè)地下車庫，含社會停車位、出租車位等區(qū)域，建筑面積約52 500 m2（圖1）。

圖1 鐵路樞紐總圖

如圖1 所示，落客平臺及南廣場下部均為一層地下車庫（簡稱為地下車庫），該地下車庫緊鄰北側(cè)鐵路站房，兩者竣工時間一致。但鐵路站房工程啟動時間較早，因此南側(cè)地下車庫施工時，需對已實施的鐵路站房結(jié)構(gòu)進行保護，且不能占用鐵路站房施工空間。此為本工程的難點。

2 地質(zhì)情況

本次勘探深度范圍內(nèi)土層均為第四紀(jì)全新世（Q4）至第四紀(jì)晚更新世（Q3）沉積物，其中①層為雜填土，①-1層為河流底部淤泥；②-1～②-6層為第四紀(jì)全新世（Q4）沉積土，③-1～③-5層為第四紀(jì)晚更新世（Q3）老堆積土。現(xiàn)將本場區(qū)勘探深度范圍內(nèi)揭露的巖土層自上而下分述如下：①層雜填土：雜色，以建筑垃圾為主，局部為黏性土，土質(zhì)不均。②-1層黏土：灰黃色～灰色，可塑，局部軟塑，有光澤，干強度高，韌性高，局部夾薄層。②-2粉砂：灰黃色，稍濕，稍密，礦物成分以石英長石為主，級配差。②-2A中粗砂：灰黃色，稍濕，稍密，礦物成分以石英長石為主，級配差。②-3黏土：灰黃色～灰色，軟塑，有光澤，干強度高，韌性高，局部夾薄層。②-4黏土：灰褐色，可塑～硬塑，有光澤，干強度高，韌性高。②-5粉質(zhì)黏土：灰色，可塑，局部軟塑，稍有光澤，干強度中等，韌性中等。②-6中粗砂：灰黃色，飽和，中密，以石英長石為主，級配差。③-1含砂黏土：灰黃色，硬塑，有光澤，干強度高，韌性高。③-2中砂：灰黃色，飽和，密實，以石英長石為主，級配差。③-3黏土：黃褐色，硬塑，有光澤，干強度高，韌性高，局部含砂姜。各層土的物理力學(xué)參數(shù)見表1所示。

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)表

3 基坑支護設(shè)計

3.1 圍護形式選擇

本工程場區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀主要分布為農(nóng)田，以及部分簡易房屋、村舍和廠房，場地整體比較平整。地下車庫基坑?xùn)|、南、西三側(cè)，整平后標(biāo)高為23.5 m，基坑開挖深度約6.85 m。基坑北側(cè)與高鐵站房相鄰，高鐵站房基于防洪的需要，其室外地面標(biāo)高高于周邊路面4.2 m，即填土后，整平標(biāo)高為27.7 m。因此，地下車庫北側(cè)緊鄰站房填方區(qū)域，其基坑深度較其他三邊有較大增加，開挖后基坑深度為10.23 m。

地下車庫東、南、西三側(cè)場地空曠，采用放坡開挖的圍護形式，基坑北側(cè)由于緊鄰高鐵站房，采用垂直圍護。基坑?xùn)|、南、西三側(cè)由于未設(shè)置支撐，北側(cè)的垂直圍護不能與其余三邊形成封閉的支撐體系，因此無法采用常規(guī)的圍護+ 支撐的支護形式。同時北側(cè)站房采用了樁基礎(chǔ)，限制了地下車庫錨索的使用，所以最終北側(cè)采用不需要支撐的雙排樁圍護形式。圍護平面示意圖見圖2 所示。

圖2 地下車庫圍護平面示意圖

3.2 雙排樁支護計算

高鐵站房施工圍擋距離地下車庫北側(cè)結(jié)構(gòu)外邊線5.6 m，在保證前后排樁間距最大的前提下，將前后排樁中心距確定為3.5 m。根據(jù)地質(zhì)情況，采用同濟啟明星軟件對北側(cè)雙排樁基坑進行計算，以得到合理的樁長、樁徑及樁間距。

3.2.1 確定樁長

根據(jù)地質(zhì)參數(shù)，保持樁徑為1 m、樁間距為1.2 m不變，僅改變樁長建立計算模型。對不同樁長情況下的樁頂側(cè)移進行統(tǒng)計，結(jié)果見圖3 所示。從圖3 可以看出，當(dāng)樁長從18 m 逐漸增加到23 m 時，樁頂側(cè)移迅速減小。當(dāng)樁長大于23 m 時，側(cè)移減小趨勢接近線性，即每增加1 m 樁長，側(cè)移僅減小1 mm。因此，當(dāng)樁長大于23 m 時，樁長的增加對于樁頂側(cè)移的影響已不明顯。同時，當(dāng)樁長為25 m 時，基坑抗傾覆安全系數(shù)才能滿足規(guī)范要求，因此，最終確定樁長為25 m。

圖3 樁長- 樁頂位移關(guān)系圖

3.2.2 確定樁徑

保持樁長為25 m、樁凈距為0.2 m 不變，僅改變樁徑建立計算模型。對不同樁徑下的樁頂側(cè)移進行統(tǒng)計，結(jié)果見圖4 所示。從圖4 可以看出，隨著樁徑增加，樁頂側(cè)移逐漸減小，且當(dāng)樁徑大于1 m 時，樁頂側(cè)移增加趨勢逐漸趨于平緩。樁徑的增加，勢必導(dǎo)致造價的大幅提高，因此，在滿足造價要求的同時，應(yīng)盡可能選擇較大樁徑。當(dāng)樁徑為1 m 時，樁頂側(cè)移較小且造價較低，因此最終確定樁徑為1 m。

圖4 樁徑- 樁頂位移關(guān)系圖

3.2.3 確定樁距

保持樁長為25 m、樁徑為1 m 不變，僅改變樁距進行計算。對不同樁距下的樁頂側(cè)移進行統(tǒng)計，結(jié)果見圖5 所示。從圖5 可以看出，隨著樁距的增加，樁頂位移不斷加大，當(dāng)樁間距超過1.8 m 時，樁頂側(cè)移增加趨勢有大幅提高。為盡量減小樁頂側(cè)移，最終將樁間距確定為1.2 m。

圖5 樁距- 樁頂位移關(guān)系圖

3.3 雙排樁設(shè)計方案

根據(jù)雙排樁計算結(jié)果，地下車庫北側(cè)雙排樁圍護方案如下（剖面見圖6）：雙排樁均為?1 m@1.2 m，前后排樁中心距為3.5 m，樁長均為25 m。緊鄰前后排樁，均設(shè)置長度為17.2 m 的?850@600 三軸攪拌樁止水帷幕，冠梁頂為3 m 高鋼筋混凝土擋土墻結(jié)構(gòu)。鉆孔灌注樁采用C30 水下混凝土，壓頂板、冠梁及擋土墻采用普通C30 混凝土。

圖6 地下車庫北側(cè)雙排樁樁圍護剖面圖（圖中標(biāo)高單位為m，其余單位為mm）

按照設(shè)計實施后，高鐵站房與地下車庫同時實施，相互影響小，同時地下車庫基坑開挖后，高鐵站房已實施結(jié)構(gòu)未受到明顯影響，保證了站房結(jié)構(gòu)和基坑的安全性。

4 結(jié) 論

當(dāng)高鐵站房和地下車庫同時實施時，合理的建造順序應(yīng)為“先深后淺”，即先施工基坑深度較大的地下車庫，隨后施工基坑深度較淺的北側(cè)站房。但由于項目進度的原因，高鐵站房先于地下車庫實施，造成地下車庫基坑在設(shè)計時，需要兼顧基坑開挖對北側(cè)既有站房的施工空間和結(jié)構(gòu)安全的影響，同時考慮地庫基坑本身不能設(shè)置支撐的特點，最終確定了雙排樁的圍護方案。

通過計算對比，分析了不同的圍護樁樁長、樁徑、樁間距對樁頂位移的影響，并綜合考慮造價的影響，最終確定圍護樁參數(shù)如下：樁長25 m，樁徑1 m，樁間距1.2 m。實際運用結(jié)果表明，雙排樁圍護很好地滿足了工程的需要，保證了站房和地下車庫的施工進度及安全性，能夠為類似項目提供很好地借鑒。