雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑支護(hù)中的應(yīng)用研究

張楚東

（江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八一三隊(duì)，江蘇 南京 211100）

1 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)概述

（1）雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)概念。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在軟土地區(qū)的基坑工程中得到了廣泛使用。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，是對(duì)單排懸臂樁包含的部分樁實(shí)施后移，并借助剛性連系梁在樁頂對(duì)前后排樁進(jìn)行連接，沿著基坑相應(yīng)的長度方向構(gòu)建空間結(jié)構(gòu)體系，該體系與門架極為類似。相對(duì)于單排懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)具有較大的整體剛度和較小的側(cè)向位移，無需對(duì)內(nèi)支撐進(jìn)行加設(shè)，且所占用空間相對(duì)較小，能增強(qiáng)基坑施工的便捷性，適用于基坑施工場地限制較大，或者對(duì)變形要求嚴(yán)格的深基坑工程[1]。

（2）雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)主要具有以下特點(diǎn)：①雙排樁結(jié)構(gòu)前后兩排樁柱呈現(xiàn)出良好的關(guān)聯(lián)性，其結(jié)構(gòu)形式能將所承受的外力有效轉(zhuǎn)化為內(nèi)力，有助于增強(qiáng)雙排樁結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。②雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的側(cè)向剛度，能有效限制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形，且具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，無需對(duì)內(nèi)支撐或者錨桿進(jìn)行設(shè)置，對(duì)于場地狹窄的基坑施工，具有較強(qiáng)的適用性。③雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的壓力分布狀況更為復(fù)雜，其土壓力計(jì)算具有顯著的復(fù)雜性。

2 案例工程概況

某汽車客運(yùn)站工程擬建于某城市北部城區(qū)，其占地面積大約為50000m2。該工程基坑大小約為280m×130m，形狀不規(guī)則。該工程采用框架結(jié)構(gòu)形式，其基坑開挖深度大致在10.54m～11.96m范圍之內(nèi)，局部基坑開挖深度可達(dá)14m。該工程施工現(xiàn)場周邊環(huán)境呈現(xiàn)出顯著的復(fù)雜性，該工程西側(cè)為正在建設(shè)施工的火車站廣場，其南側(cè)為城際鐵路，其北側(cè)則是某規(guī)劃公路。該工程基坑具有巨大的開挖面積，且施工條件復(fù)雜，支護(hù)要求相對(duì)較高，基坑側(cè)壁要求一級(jí)安全等級(jí)。該工程所在地區(qū)地下水埋深相對(duì)較淺，其埋深大致在1.6m～6m范圍之間，地下水年變幅為1.5m。該工程所在地區(qū)部分場地地處礦坑之中，礦坑底標(biāo)高大約為3m到10m，降水對(duì)地下水水位影響較大。

3 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑支護(hù)中的應(yīng)用研究

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)形式

該工程基坑南側(cè)與城際軌道線緊密相鄰，如果大面積對(duì)排樁支護(hù)形式進(jìn)行采用，并加設(shè)內(nèi)支撐，不僅具有較高的施工造價(jià)，還嚴(yán)重影響挖土施工的便利性，阻礙基坑施工進(jìn)度，難以有效保障基坑施工的安全穩(wěn)定。如果對(duì)樁錨支護(hù)形式進(jìn)行采用，由于該工程所在地區(qū)土質(zhì)相對(duì)較軟，錨桿施工會(huì)對(duì)該工程南側(cè)的城際軌道線造成一定的不良影響，因此，此類支護(hù)方案缺乏安全性。對(duì)諸多支護(hù)方案進(jìn)行對(duì)比，最終確定對(duì)混合支護(hù)結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行采用。

在該工程西北側(cè)基坑段，其開挖深度可達(dá)10.99m，可對(duì)單排樁支護(hù)形式進(jìn)行采用，并加設(shè)錨索，在該范圍內(nèi)，對(duì)具有較大剛度的φ1200@1400鉆孔灌注樁進(jìn)行采用，并加設(shè)三層預(yù)應(yīng)力錨索實(shí)施支護(hù)，灌注樁長度為12.5m，在灌注樁間，對(duì)φ500@1400旋噴樁止水進(jìn)行采用，并加設(shè)預(yù)應(yīng)力鋼絞線錨索，錨索規(guī)格為7φ5（φs15.2）/束，其錨具規(guī)格則為OVM15。

在該工程?hào)|北側(cè)基坑段，其開挖深度可達(dá)10.54m，對(duì)雙排樁矩形格構(gòu)式進(jìn)行采用，其前排樁及后排樁均對(duì)φ1200@1400鉆孔灌注樁進(jìn)行采用，其樁頂冠梁尺寸是1200mm×1000mm，灌注樁長度為19m，樁身相應(yīng)的嵌固深度是8.05m，連梁厚度為600mm，排距分別是4.8m和5.0m。在前排樁及后排樁間，對(duì)φ500@1400高壓旋噴水泥土樁止水進(jìn)行采用，樁身長度可達(dá)13.5m，并有效減少變形，并對(duì)樁身受力進(jìn)行改善，需將高壓旋噴樁加設(shè)在雙排樁之間以及基坑內(nèi)側(cè)相應(yīng)的部分區(qū)段[2]。在該工程?hào)|側(cè)基坑段，其開挖深度可達(dá)11.95m，對(duì)二級(jí)放坡支護(hù)形式進(jìn)行采用。

該工程南側(cè)與火車站緊密相鄰，且進(jìn)入城際軌道線相應(yīng)的30m運(yùn)營線實(shí)際范圍內(nèi)，基坑設(shè)計(jì)受到環(huán)境因素的限制影響。該工程南側(cè)相應(yīng)基坑段，其開挖深度可達(dá)10.54m，對(duì)雙排樁矩形格構(gòu)式進(jìn)行采用，其前排樁及后排樁均對(duì)φ1200@1400鉆孔灌注樁進(jìn)行采用，其樁頂冠梁尺寸是1200×1000，灌注樁長度為19m，樁身相應(yīng)的嵌固深度是9.55m，連梁厚度為500mm，排距分別是4m和6.0m。

在前排樁及后排樁間，對(duì)φ700@1400旋噴水泥土樁止水進(jìn)行采用，樁身長度可達(dá)12.0m，需將高壓旋噴樁加設(shè)在基坑內(nèi)側(cè)相應(yīng)的部分區(qū)段。

3.2 土壓力計(jì)算

雙排樁結(jié)構(gòu)相應(yīng)的土壓力計(jì)算極為復(fù)雜，難以對(duì)作用于雙排樁結(jié)構(gòu)的相應(yīng)土壓力進(jìn)行準(zhǔn)確確定。當(dāng)前，平面剛架模型在雙排樁土壓力計(jì)算中得到了普遍使用。其基本假定如下：將雙排樁相應(yīng)的前排樁及后排樁與樁頂連梁視為底端嵌固，其頂端為剛架門式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有直角剛結(jié)點(diǎn)；對(duì)基坑實(shí)施開挖后，在土壓力影響下，連梁未能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，只能實(shí)現(xiàn)平移，且前排樁及后排樁對(duì)于連梁標(biāo)高位置具有相等的水平位移。對(duì)基坑實(shí)施開挖后，可假定主動(dòng)土壓力僅對(duì)后排樁進(jìn)行作用，樁間土壓力仍保持為Δσa，對(duì)于并列式排列情況，其前排樁及后排樁相應(yīng)的主動(dòng)壓力如下：

基于雙排樁前排樁及后排樁間相應(yīng)的滑動(dòng)土體占據(jù)樁后土體總量的體積比例關(guān)系，對(duì)前排樁及后排樁所承受的實(shí)際側(cè)土壓力進(jìn)行確定，并將體積比例系數(shù)進(jìn)行引入：

依據(jù)上述方法，可對(duì)被動(dòng)土壓力進(jìn)行求解。

3.3 樁身內(nèi)力與位移計(jì)算以及穩(wěn)定性驗(yàn)算

將雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)假定為底端嵌固頂端剛接的剛架，并遵循結(jié)構(gòu)力學(xué)相應(yīng)的計(jì)算剛架的具體方法，計(jì)算前排樁及后排樁相應(yīng)的彎矩以及撓度，并依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)程，支撐結(jié)構(gòu)對(duì)彈性變形進(jìn)行充分考慮，并通過增量法計(jì)算內(nèi)力。依據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，按照單排樁進(jìn)行考慮，實(shí)施抗傾覆穩(wěn)定性驗(yàn)算。遵循重力式擋土墻方法計(jì)算整體穩(wěn)定性，計(jì)算結(jié)果均能良好滿足相關(guān)要求。

3.4 監(jiān)測方案

為有效保障基坑施工安全以及基坑的順利開挖，并避免基坑施工對(duì)工程周圍的城際軌道線、建筑以及地下管線等造成不良影響。對(duì)基坑施工實(shí)施動(dòng)態(tài)管理，并采用信息化施工方式。對(duì)基坑施工監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行科學(xué)布置，增強(qiáng)基坑施工監(jiān)測的有效性。基坑施工監(jiān)測涵蓋如下內(nèi)容：①支護(hù)結(jié)構(gòu)相應(yīng)的樁頂水平位移；②基坑深層土體出現(xiàn)的側(cè)向位移；③基坑周邊地表呈現(xiàn)出的沉降狀況。基坑施工監(jiān)測結(jié)果顯示，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在該工程的基坑施工中具有良好的應(yīng)用效果。

4 結(jié)語

雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑支護(hù)中的應(yīng)用，呈現(xiàn)出相對(duì)較小的樁頂水平位移，這表明雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)對(duì)樁頂水平位移的有效控制。相對(duì)于樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的側(cè)向位移，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的側(cè)向位移更小。在基坑施工場地受到周邊環(huán)境的限制影響，或者對(duì)基坑變形要求嚴(yán)格的工程，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)更能實(shí)現(xiàn)對(duì)基坑支護(hù)要求的良好滿足。