雙排樁基坑支護發展研究

陳成

（廣州大學土木工程學院 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向摩擦力為基坑支護結構提出足夠的錨固力，致使該地區的基坑常常出現垮塌的險情，給人民的生命及財產安全造成巨大的影響。因此，如何解決好環境復雜地區城市建設項目中的基坑支護及環境效應問題成為巖土工程的熱點與難點，技術安全、經濟合理的基坑支護結構體系是基坑工程的一個發展方向及研究重點。雙排樁支護結構由于具有整體高度大、側向位移小、不需要設置支撐、施工方便、速度快、不需要工作面等優點，目前廣泛應用于邊坡加固、邊坡抗滑、基坑支護等工程中。但是，雙排樁的作用機理及受力特性目前還不清楚，雙排樁的設計理論不成熟，主要依靠工程經驗。如何能既充分利用非規則雙排樁的優勢，又能完全保證基坑安全穩定性，是非常值得研究的內容。

1 國內外雙排樁基坑支護的早期發展

我國基坑工程中第一次采用雙排樁支護結構開始于20世紀90年代，從最初極限平衡法，到目前的有限元分析，我們對雙排樁支護結構的研究在逐步的進步，并且結合工程應用，理論實踐相結合，提高理論水平，在工程應用中不斷進步。到目前為止，雙排樁支護結構能夠得到如此廣泛的使用，充分體現了它在基坑支護中的優勢。對此我國的學者進行了廣泛的研究：蔡袁強等運用有限元法對軟土深基坑雙排樁圍護結構進行研究。得到同深度下前排樁比后排樁側向變形大、增大樁身剛度能減小體側向變形、排距過小時雙排樁相當于懸臂式單排樁、排距過大時后排樁相當于以拉錨樁的形式作用于前排樁等結論；萬智等運用土拱理論，對剛架雙排樁進行了分析計算，得到土拱作用使基坑在兩端壁處存在明顯的空間效應的結論；何頤華、劉釗、楊德健、王鐵成等對雙排支護樁結構進行了試驗及優化設計方面的分析研究；孫勇對剛架雙排樁的受力機制、計算方法和設計方法進行了研究，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開挖深度達11m的深基坑為例，介紹了雙排樁支護結構的作用機理、設計思路方法，提供了基坑開挖后的實踐數據。2011年楊明輝根據土拱理論，關于樁間土對樁的影響進行分析，假定滑裂面，以土拱理論為基礎，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場監測發現，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結構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，得到雙排樁結構的個偏微分方程，提出了雙層板樁的理論解。大堀晃一對改進沢口的方法，他考慮了樁間土的剪應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關系進行了處理。同時將理論計算結果與大型和小型的雙排板樁的室內模型試驗進行對比。

2 雙排樁支護結構的研究及應用展望

盡管雙排樁基坑支護在工程中有著廣泛的應用，但是無論其實踐經驗還是理論計算都還有很大局限性，雙排樁的設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理尚不夠清楚，實測數據較少，有待進一步研究。而且基坑周邊必須留有一定的空間用于雙排圍護巧的布置和施工，因此在場地較狹小的情況下，該支護結構形式的使用受到限制。未來的雙排樁基坑支護結構，應當在已有研究和應用成果的基礎上，靈活運用組合概念在廣義范圍內研制和創造新的結構形式，并拓展支護結構的應用范圍。

3 結語

近年以來國內外學者對雙排樁基坑支護結構逐漸進行了深入的試驗研究和理論分析，在許多基坑工程試驗案例中都得到了較好的應用，取得了良好的經濟效益和社會效益。可以說雙排樁基坑支護結構是21世紀一種非常有前景的基坑支護結構形式。但由于它所涵蓋的內容廣泛而復雜，相關的設計理論和方法還不成熟，這需要在今后的研究應用中逐步完善。