雙排樁在深基坑支護中的應(yīng)用探討

摘 要：環(huán)顧當下的建筑實際，隨著高層建筑的增多，深基坑處理越來越重要，新技術(shù)應(yīng)用愈發(fā)廣泛，雙排樁支護作為一個新的支護結(jié)構(gòu)形式，在實際的使用過程中其優(yōu)點得到了很好的體現(xiàn)，被越來越多的英勇的工程實踐之中。本文就雙排樁的這個技術(shù)，首先談?wù)劤Ｒ姷碾p排樁支護結(jié)構(gòu)布樁形式及連梁形式，接著對雙排樁支護結(jié)構(gòu)受力及理論進行探討，望能有用于實踐。

關(guān)鍵詞：雙排樁支護；形式；剛度；模型

一 問題提出

國內(nèi)對雙排樁的研究始于20世紀90代初，由中國建筑科學(xué)研究院地基基礎(chǔ)研究所與北京建工集團總公司共同研發(fā)的一項基坑支護新技術(shù)。雙排樁支護結(jié)構(gòu)是采用特定的施工方法在基坑周邊的土體中設(shè)置前后兩排樁，樁頂用鋼筋混凝土連梁連接，形成門字形支護結(jié)構(gòu)。這種支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度大，可以有效地限制基坑變形。

主要針對在保持樁總體數(shù)量不變的情況下，將傳統(tǒng)的單排懸臂樁中的部分樁后撤，做成前后排樁對應(yīng)或梅花形式，并在樁頂用聯(lián)系圈梁把前后排樁連接起來形成的空間結(jié)構(gòu)。根據(jù)模型試驗和工程實測數(shù)據(jù)的研究結(jié)果，認為雙排樁的側(cè)向剛度大、水平位移小、受力合理，較單排樁具有更好的支護效果，同時得出雙排樁支護結(jié)構(gòu)的不同排距會影響雙排樁受力機理的結(jié)論。

二 常見的雙排樁支護結(jié)構(gòu)布樁形式及連梁形式

（1）常見的雙排樁支護結(jié)構(gòu)布樁形式

大量工程實踐和統(tǒng)計資料顯示，雙排樁的布置形式主要有以下6種如表1所示。

表1 雙排樁的主要布置形式

（2）連梁形式

除了雙排樁支護結(jié)構(gòu)有不同的布樁方式以外，連梁的結(jié)構(gòu)形式也存在著多樣化，具體形式如表2所示。

表2 連梁的結(jié)構(gòu)形式

大量工程實踐經(jīng)驗和實驗研究表明，不同的連梁形式在剛度上存在著差異，而連梁剛度對雙排樁支護體系的性能影響非常重大，因此在具體的工程施工過程中，應(yīng)結(jié)合工程的具體要求和實際條件，科學(xué)合理地選擇連梁的形式，確保樁梁連接處的施工高質(zhì)量。

三 雙排樁支護結(jié)構(gòu)受力及理論分析

大量理論研究和實驗結(jié)果表明，在對雙排樁支護結(jié)構(gòu)進行計算分析時，計算模型主要有三類：

（1）基于經(jīng)典土壓力；

（2）基于Win-kle假定；

（3）基于土拱理論。

從工程實際的使用經(jīng)驗來看，（2）（3）兩種計算方法在應(yīng)用時考慮了樁與土之間的共同作用，所以計算結(jié)果相對要準確一些。在實際應(yīng)用的過程中用的較多的模型有如圖1所示的平面剛架模型和如圖2所示的平面稈系有限元模型。

從兩個模型上來看，雙排支護樁借助與剛性連系梁將前后排樁有機的組合成為了一個超靜定結(jié)構(gòu)，有效地保證了足夠大的整體剛度。理論上，雙排樁就像是一個被插入了土體之中的剛架，能夠借助于基坑以下來自于樁前土的被動土壓力作用和剛架插入土中部分的前后樁抗壓、拔作用而產(chǎn)生的力偶，并形成合力有效地平衡傾覆力矩，憑借這樁土間的相互作用有效地減小樁內(nèi)力和雙排樁的水平位移。

從上述的優(yōu)點上來看，雙排支護樁在復(fù)雜多變的外荷載作用下能夠?qū)Y(jié)構(gòu)本身的內(nèi)力自動地進行調(diào)整，使之能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜而又往往難以預(yù)計的荷載條件。如圖2所示為考慮了樁土相互作用的平面桿系有限元模型，該模型科學(xué)地對雙排樁的工作性狀進行了模擬：

（1）在受到荷載的作用時，前后排樁會向著基坑內(nèi)運動，導(dǎo)致后排樁的樁底與土體脫離，樁底無約束作用；（2）在（1）的條件下，樁間土的作用就表現(xiàn)為對后排樁有抗力的作用，對前排樁有推力的作用。（3）考慮到樁間土與前、后排樁之間的相互作用力方向主要是水平方向。因此，可以用彈簧來等效地模擬樁間土體，對前后排樁進行有效的連接，而土壓力的分配就相當于依靠彈簧與前后排樁之間的位移來協(xié)調(diào)完成。（4）透過對這個模型的分析，借助于結(jié)構(gòu)力學(xué)分析和彈性地基梁方法可以將雙排樁支護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力值計算出來。

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