雙排樁基坑支護(hù)發(fā)展研究

陳成

（廣州大學(xué)土木工程學(xué)院 廣東 510006）

隨著近年來深大基坑的增多，施工場地小及紅線距離近等問題逐漸明顯，對基坑變形的控制也提出了更高的要求。由于沿海地區(qū)土層含有大量的軟土帶和溶洞帶，含水量高，錨桿、錨索桿件不能通過土體的側(cè)向摩擦力為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)提出足夠的錨固力，致使該地區(qū)的基坑常常出現(xiàn)垮塌的險情，給人民的生命及財產(chǎn)安全造成巨大的影響。因此，如何解決好環(huán)境復(fù)雜地區(qū)城市建設(shè)項目中的基坑支護(hù)及環(huán)境效應(yīng)問題成為巖土工程的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，技術(shù)安全、經(jīng)濟(jì)合理的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系是基坑工程的一個發(fā)展方向及研究重點(diǎn)。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)由于具有整體高度大、側(cè)向位移小、不需要設(shè)置支撐、施工方便、速度快、不需要工作面等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于邊坡加固、邊坡抗滑、基坑支護(hù)等工程中。但是，雙排樁的作用機(jī)理及受力特性目前還不清楚，雙排樁的設(shè)計理論不成熟，主要依靠工程經(jīng)驗(yàn)。如何能既充分利用非規(guī)則雙排樁的優(yōu)勢，又能完全保證基坑安全穩(wěn)定性，是非常值得研究的內(nèi)容。

1 國內(nèi)外雙排樁基坑支護(hù)的早期發(fā)展

我國基坑工程中第一次采用雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)開始于20世紀(jì)90年代，從最初極限平衡法，到目前的有限元分析，我們對雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的研究在逐步的進(jìn)步，并且結(jié)合工程應(yīng)用，理論實(shí)踐相結(jié)合，提高理論水平，在工程應(yīng)用中不斷進(jìn)步。到目前為止，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠得到如此廣泛的使用，充分體現(xiàn)了它在基坑支護(hù)中的優(yōu)勢。對此我國的學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究：蔡袁強(qiáng)等運(yùn)用有限元法對軟土深基坑雙排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。得到同深度下前排樁比后排樁側(cè)向變形大、增大樁身剛度能減小體側(cè)向變形、排距過小時雙排樁相當(dāng)于懸臂式單排樁、排距過大時后排樁相當(dāng)于以拉錨樁的形式作用于前排樁等結(jié)論；萬智等運(yùn)用土拱理論，對剛架雙排樁進(jìn)行了分析計算，得到土拱作用使基坑在兩端壁處存在明顯的空間效應(yīng)的結(jié)論；何頤華、劉釗、楊德健、王鐵成等對雙排支護(hù)樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了試驗(yàn)及優(yōu)化設(shè)計方面的分析研究；孫勇對剛架雙排樁的受力機(jī)制、計算方法和設(shè)計方法進(jìn)行了研究，得到樁頂連梁與樁的剛度比不小于0.48h，雙排樁的受力變形最小的結(jié)論；周翠英等將門架式雙排樁的樁排間土體抗力簡化為彈性支撐，提出了樁間土對前排樁的作用模式和作用力計算分析模型；周海軍等通過一個軟土地區(qū)開挖深度達(dá)11m的深基坑為例，介紹了雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理、設(shè)計思路方法，提供了基坑開挖后的實(shí)踐數(shù)據(jù)。2011年楊明輝根據(jù)土拱理論，關(guān)于樁間土對樁的影響進(jìn)行分析，假定滑裂面，以土拱理論為基礎(chǔ)，分析在滑裂面上面的部分，下面的部分采用土壓力法計算分析。提出基于土拱理論建立的計算模型。2015年申永江等由滑坡治理的工程中對雙排樁的現(xiàn)場監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，前、后排樁的變形和受力狀況有顯著差異。

在國外，大量的研究人員對雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的計算分析開展了諸多研究，也建立了多種計算模型。日本學(xué)者沢口假定基坑以上的樁體以及樁間土體為彈性體，基底部分作為地基彈黃，形成了彈性地基模型。利用基底上部力的平衡條件，得到雙排樁結(jié)構(gòu)的個偏微分方程，提出了雙層板樁的理論解。大堀晃一對改進(jìn)沢口的方法，他考慮了樁間土的剪應(yīng)力在地基中的分散和傳播作用以及雙排樁入砂的擠壓作用，認(rèn)為兩者的合力在地面最大，沿基坑的深度方向呈倒三角形分布，用非線性理論對板樁的本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了處理。同時將理論計算結(jié)果與大型和小型的雙排板樁的室內(nèi)模型試驗(yàn)進(jìn)行對比。

2 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的研究及應(yīng)用展望

盡管雙排樁基坑支護(hù)在工程中有著廣泛的應(yīng)用，但是無論其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是理論計算都還有很大局限性，雙排樁的設(shè)計計算方法還不夠成熟，特別是前后排樁上土壓力及樁間土作用機(jī)理尚不夠清楚，實(shí)測數(shù)據(jù)較少，有待進(jìn)一步研究。而且基坑周邊必須留有一定的空間用于雙排圍護(hù)巧的布置和施工，因此在場地較狹小的情況下，該支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的使用受到限制。未來的雙排樁基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)在已有研究和應(yīng)用成果的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用組合概念在廣義范圍內(nèi)研制和創(chuàng)造新的結(jié)構(gòu)形式，并拓展支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。

3 結(jié)語

近年以來國內(nèi)外學(xué)者對雙排樁基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)逐漸進(jìn)行了深入的試驗(yàn)研究和理論分析，在許多基坑工程試驗(yàn)案例中都得到了較好的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益?？梢哉f雙排樁基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是21世紀(jì)一種非常有前景的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。但由于它所涵蓋的內(nèi)容廣泛而復(fù)雜，相關(guān)的設(shè)計理論和方法還不成熟，這需要在今后的研究應(yīng)用中逐步完善。