雙排樁支護(hù)體系在諾展星座深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

張 弘 智

(貴州新中水工程有限公司，貴州 貴陽 550000)

0 引言

21世紀(jì)是地下空間的世界，隨著地鐵及地下城的興建，地下空間的開發(fā)和利用越來越受到重視，基坑開挖深度已發(fā)展至20 m～30 m，甚至更深。基坑工程具有投資大、風(fēng)險(xiǎn)大的特點(diǎn)，因此選取安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的基坑支護(hù)方案已成為基坑支護(hù)工程的關(guān)鍵。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是一種新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)型式，具有側(cè)向剛度大，所需支護(hù)空間小，支護(hù)深度較深，土方開挖方便等特點(diǎn)，并在一些實(shí)際工程中取得了較好的效果[1]。通過武漢諾展星座基坑項(xiàng)目，介紹了雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)方案，對(duì)該雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了計(jì)算分析，并和監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)雙排樁支護(hù)設(shè)計(jì)特點(diǎn)進(jìn)行了分析。

1 工程概況

諾展星座項(xiàng)目位于武漢市洪山區(qū)，場(chǎng)區(qū)位于武漢長江Ⅰ級(jí)階地，具有典型的二元結(jié)構(gòu)，地表有一定厚度的填土，地表以下30 m～60 m處為基巖，各土層物理力學(xué)指標(biāo)匯總?cè)绫?所示。地下水類型主要為上層滯水和孔隙承壓水，上層滯水主要賦存于填土層中，無統(tǒng)一自由水面，埋深淺，孔隙承壓水主要賦存于粉細(xì)砂層中，與長江水體有直接的水力聯(lián)系，承壓水頭年幅變化3 m～5 m。

項(xiàng)目主要由8棟住宅樓和商業(yè)裙樓組成，整體設(shè)置兩層地下室，基坑支護(hù)周長約為755 m，基坑開挖面積約31 560 m2，開挖深度約為10.40 m～14.30 m，輪廓較規(guī)則，基坑北側(cè)為另外一個(gè)施工空?qǐng)龅?，目前尚未施工；基坑?xùn)|側(cè)為羅家港排水走廊；基坑南側(cè)為市政規(guī)劃道路，道路對(duì)面為一6層居民樓；基坑西側(cè)為市政規(guī)劃道路。

表1 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)巖土參數(shù)表

2 支護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.1 支護(hù)方案確定

從基坑整體而言，北側(cè)及西側(cè)施工開挖條件略微寬松，東側(cè)羅家港排水走廊及南側(cè)市政規(guī)劃道路為重要保護(hù)對(duì)象，開挖條件緊張，圍墻范圍內(nèi)無重要管線及建筑物，基坑輪廓較為規(guī)則。

基坑設(shè)計(jì)的主導(dǎo)思想是通過減少支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移，進(jìn)而控制周邊建筑及道路的沉降及水平位移，確?；釉谶\(yùn)行期間，基坑內(nèi)基礎(chǔ)及地下室順利安全施工[2]。近年來，隨著武漢基建的發(fā)展，深基坑技術(shù)也取得了長足的發(fā)展，針對(duì)本基坑具體的工程地質(zhì)條件，在方案比選階段提出了兩種主要的支護(hù)方案，一種是樁撐型式，一種是雙排樁+角撐型式，詳見圖1，圖2。樁撐支護(hù)可適用于不同深度的基坑，尤其適用于平面尺寸狹長的基坑，但施工周期很長，尤其對(duì)后續(xù)施工影響很大；雙排樁支護(hù)適用于開挖深度10 m以內(nèi)，外環(huán)境較好的地區(qū)基坑，支擋結(jié)構(gòu)對(duì)場(chǎng)地施工比較便利，對(duì)變形控制比樁撐型式較差。本基坑?xùn)|西向最小跨度約為124 m，基坑開挖面積大，建設(shè)方?jīng)Q定分兩期開挖，且對(duì)工期要求緊。通過施工工序的對(duì)比，雙排樁能節(jié)省三個(gè)月的施工工期，經(jīng)過成本核算，雙排樁每延米造價(jià)可節(jié)約20%，約400萬元。綜合以上條件考慮，最終選用雙排樁+角撐的方案。本工程選用φ800 mm的混凝土灌注樁，前排樁樁間距為1.2 m，后排樁樁間距2.4 m，排距4.0 m，兩排樁之間設(shè)三軸攪拌樁，樁間咬合250 mm，格柵狀布置，圖3為雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的大樣圖。

2.2 分析與計(jì)算

對(duì)于雙排樁的計(jì)算與分析，目前工程界存在多種理論與方法，主要包括采用二維、三維有限元模擬以及根據(jù)實(shí)驗(yàn)或?qū)崪y(cè)結(jié)果反分析等方法[3-6]，本工程雙排樁采用武漢市通用有限元軟件“天漢2016”，所使用的理論為極限平衡法，根據(jù)作用于巖土體中潛在破壞面上塊體沿破壞面的抗剪力與該塊體沿破壞面的剪切力之比，求該塊體的穩(wěn)定性系數(shù)，本基坑的重要性等級(jí)為一級(jí)，最危險(xiǎn)截面的安全系數(shù)不小于1.30，樁間土加固因是格柵式的，在參數(shù)輸入時(shí)進(jìn)行了相應(yīng)比例的折減，采用水土合算法，坑外加15 kPa的施工荷載，圖4，圖5為計(jì)算所得到的雙排樁位移圖及彎矩圖。由計(jì)算結(jié)果可得，位移最大的地方位于樁頂，水平位移32.2 mm，彎矩最大的位于地面以下15.1 m，彎矩為243 kN·m。雙排樁與單排樁的最大位移均位于樁頂，但雙排樁的樁身彎矩遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于單排樁的。

3 基坑開挖與監(jiān)測(cè)

基坑支護(hù)設(shè)計(jì)一般是1/3的計(jì)算，1/3的經(jīng)驗(yàn)，1/3的監(jiān)測(cè)，固基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建筑的變形觀測(cè)是支護(hù)工程設(shè)計(jì)和施工的重要組成部分。通過觀測(cè)可及時(shí)掌握基坑的穩(wěn)定狀態(tài)、安全程度和支護(hù)效果，為設(shè)計(jì)調(diào)整和施工提供信息，指導(dǎo)施工方案的調(diào)整。本基坑分兩期開挖，在一期開挖過程中，基坑變形觀測(cè)在樁頂梁上布置22個(gè)變形觀測(cè)點(diǎn)同時(shí)對(duì)周邊建筑也按要求設(shè)觀測(cè)點(diǎn)，在基坑開挖階段持續(xù)進(jìn)行跟蹤測(cè)量。本文選取G9，G14，G15，G16號(hào)點(diǎn)進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)結(jié)果見圖6。由觀測(cè)結(jié)果可以看出，位移最大點(diǎn)位于樁頂，這與理論計(jì)算結(jié)果是一致的，在基坑開挖初期，位移不大，隨著開挖深度的增加，位移變化較大，當(dāng)基坑開挖到底且底板做起來后，位移逐漸穩(wěn)定，由觀測(cè)結(jié)果與理論計(jì)算比較可知，實(shí)際位移小于理論計(jì)算，說明方案仍有可優(yōu)化的余地。但考慮到施工中的一些不可控因素，方案基本上是合理可行的。

4 結(jié)語

1)本基坑開挖面積大，開挖深度深，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，周邊環(huán)境條件緊張，采用雙排樁+角撐的支護(hù)體系，很好的解決了這些問題，對(duì)類似基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工有一定的的參考價(jià)值。

2)本基坑開挖深度為11.6 m，雙排樁的支護(hù)深度一般不超過10 m，本基坑中將樁頂標(biāo)高降低2.5 m，從而滿足了雙排樁支護(hù)深度的要求，也降低了樁身所受彎矩，減小了樁身位移。局部角撐位置，樁頂放坡空間不足的，將樁后水泥土攪拌樁樁頂提高1.5 m，從現(xiàn)場(chǎng)開挖的情況看，是可以滿足要求的。

3)通過雙排樁樁間設(shè)置三軸攪拌樁，有效的提高了支護(hù)體系抗側(cè)向變形能力，樁間土的加固強(qiáng)度，按置換率進(jìn)行折減。

4)通過實(shí)測(cè)位移數(shù)據(jù)的分析，其位移略小于理論計(jì)算值，雙排樁的支護(hù)方案基本上合理可行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 蔡袁強(qiáng)，王立忠，陳云敏，等．軟土地基深基坑開挖中雙排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)用實(shí)錄[J]．建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，1997，18(4)：70-76.

[2] 韓雪松，任 達(dá)，李軍華，等.無支撐雙排樁支護(hù)體系在大型車庫深基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2010,32(7):275-279.

[3] 崔宏環(huán)，張立群，趙國景.深基坑開挖中雙排樁支護(hù)的三維有限元模擬[J].巖土力學(xué)，2006,27(4):662-666.

[4] 鄭 剛，李 欣，劉 暢，等.考慮樁土相互作用的雙排樁分析[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2004,25(1):99-106.

[5] 何頤華，楊 斌，金寶森，等.雙排護(hù)坡樁試驗(yàn)與計(jì)算的研究[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，1996,17(2):58-66.

[6] 楊德健，王鐵成，尹建峰.雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)受力特征與土壓力計(jì)算分析[J].建筑科學(xué)，2007(239):12-15.