深基坑雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研究

邱 朗

長沙理工大學(xué)土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410114

雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是最近幾年隨著深基坑工程出現(xiàn)的一種新型支護(hù)方式，與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)相比，結(jié)構(gòu)方式發(fā)生了一定的改變，由之前的單排樁支護(hù)轉(zhuǎn)變?yōu)閮膳牌叫袠?，并和基礎(chǔ)中的冠梁以及連梁共同形成新的門式框架結(jié)構(gòu)。雙排樁作為一種全新的空間組合結(jié)構(gòu)，憑借著其自身的優(yōu)勢，在外部荷載的作用下雙排樁能夠?qū)ψ陨淼膬?nèi)力進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整，能夠適應(yīng)更加復(fù)雜以及多變的荷載條件，且周圍支護(hù)體系所帶來的水平撓度變化小，故雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)形式應(yīng)用范圍越來越廣泛。

1 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)簡介

1.1 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)概述

雙排樁技術(shù)由于其穩(wěn)定性較強(qiáng)，使用時(shí)間較長，在確保基坑工程安全的同時(shí)能夠確保工程的施工質(zhì)量而被大量使用。在日常的深基坑施工過程中，如果處理不善，極有可能會(huì)出現(xiàn)支架側(cè)向位移發(fā)生突變的情況，嚴(yán)重的還會(huì)使整個(gè)上部結(jié)構(gòu)出現(xiàn)坍塌，工程人員通過不斷地積累摸索，發(fā)現(xiàn)了使用雙排樁結(jié)構(gòu)能夠防止坍塌現(xiàn)象的出現(xiàn)，此外還可以增強(qiáng)冠梁以及連梁二者之間的穩(wěn)定性能。雖然雙排樁支護(hù)形式與其他支護(hù)結(jié)構(gòu)相比優(yōu)點(diǎn)更多，但是在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過程中一定要避免出現(xiàn)問題，以防影響后續(xù)的施工以及深基坑的安全性，在搭建過程中要嚴(yán)格按照施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，除了要充分考慮技術(shù)方面的因素，還要與周邊的環(huán)境充分融合，從而全面提高施工質(zhì)量。

1.2 設(shè)計(jì)原則

在進(jìn)行雙排樁設(shè)計(jì)時(shí)，要嚴(yán)格遵循設(shè)計(jì)原則，不僅要充分考慮施工現(xiàn)場的深基坑規(guī)模，還要對周圍的土質(zhì)以及地質(zhì)情況進(jìn)行綜合考察，確定能否應(yīng)用雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)相關(guān)基坑以及支護(hù)設(shè)計(jì)防范進(jìn)行施工。支護(hù)結(jié)構(gòu)表面的承載力也是需要重點(diǎn)考慮的一個(gè)方面，如果承載力超過所能允許的限制，那么就極有可能出現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)坍塌的情況，提升支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力，防止安全事故發(fā)生是需要重點(diǎn)遵循的原則。此外，施工單位還要根據(jù)可能出現(xiàn)側(cè)變形的因素制訂相關(guān)解決方案，避免出現(xiàn)因側(cè)變形過大而發(fā)生倒塌的情況。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面示意如圖1所示。

圖1 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面示意圖

1.3 雙排樁支護(hù)技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)

雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)除了要確?；庸こ痰陌踩砸约胺€(wěn)定性，還需將基坑工程支護(hù)成本考慮在內(nèi)，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。結(jié)構(gòu)材料以及市場價(jià)格是需要考慮的一個(gè)部分，專業(yè)人員以及管理人員聘用成本也是需重點(diǎn)考慮的部分。在施工過程中，適當(dāng)加快施工進(jìn)度能夠節(jié)省人員成本，與此同時(shí)還能夠?qū)⒐?jié)省下的施工成本投入施工設(shè)備采購中，但是要確保雙排樁支護(hù)的安全，防止盲目追求施工進(jìn)度、節(jié)省成本而忽視施工過程中的安全性。此外，還應(yīng)及時(shí)關(guān)注國家的政策動(dòng)向，根據(jù)國家制定的政策方針幫助企業(yè)更好地獲得經(jīng)濟(jì)利益以及企業(yè)聲譽(yù)，同時(shí)提高深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)過程中的施工質(zhì)量以及整體施工水平。

2 雙排樁基坑支護(hù)體系施工

2.1 施工順序

常見的深基坑雙排樁支護(hù)主要按照以下施工順序：灌注樁支護(hù)→基坑設(shè)計(jì)以及標(biāo)高設(shè)計(jì)→土方開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高→地下室結(jié)構(gòu)施工→土方回填等。

2.2 雙排樁支護(hù)體系施工要點(diǎn)

（1）多孔樁必須分開建造，并在一定時(shí)間內(nèi)填充混凝土以形成孔，樁底的沉積物不得超過50mm的設(shè)計(jì)要求。

（2）樁頂超長混凝土應(yīng)大于1m，樁身混凝土填充系數(shù)應(yīng)不小于1.15。

（3）環(huán)形梁和樁頂連接梁最外層鋼筋保護(hù)層的厚度為30mm，縱向鋼筋安裝長度符合相關(guān)要求，并且接頭位置需錯(cuò)開。

（4）鉆孔樁和樁頂上的環(huán)形梁連接梁已安裝到位，并且僅在強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行土方工程。

（5）土方開挖應(yīng)遵循開挖前支護(hù)、分層分塊、跳槽開挖、嚴(yán)格禁止超挖的原則，首先需要建造基坑保持結(jié)構(gòu)，并使基礎(chǔ)墊層靠近維護(hù)結(jié)構(gòu)。

（6）屋面混凝土強(qiáng)度符合設(shè)計(jì)要求，地下室側(cè)壁防水工程完成后，應(yīng)及時(shí)回填均勻，分層夯實(shí)，每層厚度小于30cm，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94。

2.3 基坑監(jiān)測

進(jìn)行基坑監(jiān)測時(shí)，監(jiān)測方案一般由監(jiān)測單位提出，經(jīng)設(shè)計(jì)單位確認(rèn)無誤后實(shí)施，基坑支護(hù)監(jiān)測過程中的主要監(jiān)測內(nèi)容主要包括支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平和豎向的位移變形、基坑的底部水平位移、基坑開挖深度3倍范圍內(nèi)的建筑物裂縫等，以上內(nèi)容都需要嚴(yán)格測控，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題。

3 深基坑雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

該工程項(xiàng)目位于河北廊坊市高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)區(qū)，施工范圍建筑面積為1600m2，該項(xiàng)目設(shè)計(jì)工作是針對某房地產(chǎn)五座樓所在地庫進(jìn)行基坑支護(hù)設(shè)計(jì)，為了保證設(shè)計(jì)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性與安全性，必須做好雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的各結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及應(yīng)力分析。工程項(xiàng)目所在的施工現(xiàn)場地下水屬于第四系的松散層孔隙潛水，水位埋深為2.0～4.3m，高程為8.32～ 10.05m。

3.1 支護(hù)結(jié)構(gòu)荷載計(jì)算

在施工過程中，外部環(huán)境的影響是影響深基坑雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的原因之一。只有保證支護(hù)結(jié)構(gòu)整體荷載能力符合設(shè)計(jì)要求才能夠確保雙排樁的支撐效果，因此在深基坑雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，有必要計(jì)算樁基支護(hù)的荷載能力。在深基坑雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的荷載能力計(jì)算過程中，支護(hù)設(shè)計(jì)人員必須采用計(jì)算結(jié)果的平均值來保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，同時(shí)要事先制訂詳細(xì)的應(yīng)急部門方案。

3.2 支撐結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)

支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)是深基坑雙排樁支護(hù)設(shè)計(jì)中的重要問題。設(shè)計(jì)中的強(qiáng)度要求是根據(jù)深基坑承載力的各種因素和國家標(biāo)準(zhǔn)的要求確定的。支撐結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)直接影響基礎(chǔ)工程的使用壽命和質(zhì)量。因此，支護(hù)設(shè)計(jì)人員必須在強(qiáng)度設(shè)計(jì)過程中調(diào)查場地的地質(zhì)條件，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)符合工程要求。

3.3 設(shè)計(jì)要求

當(dāng)前，雙排支護(hù)結(jié)構(gòu)是基坑支護(hù)中使用較多的支護(hù)形式。最終的支撐結(jié)構(gòu)主要取決于埋在土壤中的部分所提供的阻力，以平衡基坑側(cè)壁的支撐。結(jié)構(gòu)施加的土壓力也是需重點(diǎn)考慮的問題，土方深度是結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)簡單，基坑深度不大，在當(dāng)前的施工建設(shè)中已被廣泛使用。

在設(shè)計(jì)雙排支護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，軟土區(qū)基坑的深度不應(yīng)超過5m，對于普通黏土和深層地下水，基坑的深度不應(yīng)超過10m。由于樁頂?shù)乃轿灰戚^大，結(jié)構(gòu)本身的變形較大，尤其是隨著基坑開挖深度的增加變形越大，迫切需要解決這一問題，傳統(tǒng)解決方法為在原始懸臂樁壁上添加內(nèi)部支撐或錨固，而采用雙排樁支撐結(jié)構(gòu)也是一種非常有效的解決方法。

3.4 適用條件

雙排樁支撐結(jié)構(gòu)中，雙排樁具有較大的剛度和較小的位移，適用于基坑側(cè)壁。當(dāng)應(yīng)用于深基坑時(shí)，不需要拉桿和錨，與單排樁相比，采用雙排樁結(jié)構(gòu)施工周期更短，成本更低。

3.5 設(shè)計(jì)成果

此項(xiàng)目通過設(shè)計(jì)得出了如下最佳方案：為了保證支護(hù)效果，雙排樁樁徑設(shè)計(jì)為80cm，樁間距設(shè)置為1.7m，雙排樁的排距為1.6m，樁身所用混凝土材料強(qiáng)度為C25，樁長為20m。項(xiàng)目部針對雙排樁支撐體系整體應(yīng)力分布情況進(jìn)行了模型分析，對各節(jié)點(diǎn)荷載進(jìn)行了驗(yàn)算，使雙排樁在實(shí)際施工中的承載能力符合工程要求，整體樁基支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，設(shè)計(jì)成果具有應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)束語

綜上所述，雙排樁作為一種全新的支護(hù)形式，可在深基坑中的施工過程中發(fā)揮重要作用。做好雙排樁的支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作能夠有效控制基坑在施工過程中的基坑變形，但是施工單位也需要注意支護(hù)過程中出現(xiàn)的問題，及時(shí)采取具有針對性的解決措施，避免對后續(xù)的施工造成影響。