雙排樁支護結構在基坑支護中的應用研究

張楚東

（江蘇省有色金屬華東地質勘查局八一三隊，江蘇 南京 211100）

1 雙排樁支護結構概述

（1）雙排樁支護結構概念。雙排樁支護結構在軟土地區的基坑工程中得到了廣泛使用。雙排樁支護結構，是對單排懸臂樁包含的部分樁實施后移，并借助剛性連系梁在樁頂對前后排樁進行連接，沿著基坑相應的長度方向構建空間結構體系，該體系與門架極為類似。相對于單排懸臂樁支護結構，雙排樁支護結構具有較大的整體剛度和較小的側向位移，無需對內支撐進行加設，且所占用空間相對較小，能增強基坑施工的便捷性，適用于基坑施工場地限制較大，或者對變形要求嚴格的深基坑工程[1]。

（2）雙排樁支護結構特點。雙排樁支護結構主要具有以下特點：①雙排樁結構前后兩排樁柱呈現出良好的關聯性，其結構形式能將所承受的外力有效轉化為內力，有助于增強雙排樁結構強度。②雙排樁支護結構具有較強的側向剛度，能有效限制支護結構變形，且具有較強的穩定性，無需對內支撐或者錨桿進行設置，對于場地狹窄的基坑施工，具有較強的適用性。③雙排樁支護結構的壓力分布狀況更為復雜，其土壓力計算具有顯著的復雜性。

2 案例工程概況

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

3 雙排樁支護結構在基坑支護中的應用研究

3.1 支護結構形式

該工程基坑南側與城際軌道線緊密相鄰，如果大面積對排樁支護形式進行采用，并加設內支撐，不僅具有較高的施工造價，還嚴重影響挖土施工的便利性，阻礙基坑施工進度，難以有效保障基坑施工的安全穩定。如果對樁錨支護形式進行采用，由于該工程所在地區土質相對較軟，錨桿施工會對該工程南側的城際軌道線造成一定的不良影響，因此，此類支護方案缺乏安全性。對諸多支護方案進行對比，最終確定對混合支護結構形式進行采用。

在該工程西北側基坑段，其開挖深度可達10.99m，可對單排樁支護形式進行采用，并加設錨索，在該范圍內，對具有較大剛度的φ1200@1400鉆孔灌注樁進行采用，并加設三層預應力錨索實施支護，灌注樁長度為12.5m，在灌注樁間，對φ500@1400旋噴樁止水進行采用，并加設預應力鋼絞線錨索，錨索規格為7φ5（φs15.2）/束，其錨具規格則為OVM15。

在該工程東北側基坑段，其開挖深度可達10.54m，對雙排樁矩形格構式進行采用，其前排樁及后排樁均對φ1200@1400鉆孔灌注樁進行采用，其樁頂冠梁尺寸是1200mm×1000mm，灌注樁長度為19m，樁身相應的嵌固深度是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φ500@1400高壓旋噴水泥土樁止水進行采用，樁身長度可達13.5m，并有效減少變形，并對樁身受力進行改善，需將高壓旋噴樁加設在雙排樁之間以及基坑內側相應的部分區段[2]。在該工程東側基坑段，其開挖深度可達11.95m，對二級放坡支護形式進行采用。

該工程南側與火車站緊密相鄰，且進入城際軌道線相應的30m運營線實際范圍內，基坑設計受到環境因素的限制影響。該工程南側相應基坑段，其開挖深度可達10.54m，對雙排樁矩形格構式進行采用，其前排樁及后排樁均對φ1200@1400鉆孔灌注樁進行采用，其樁頂冠梁尺寸是1200×1000，灌注樁長度為19m，樁身相應的嵌固深度是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φ700@1400旋噴水泥土樁止水進行采用，樁身長度可達12.0m，需將高壓旋噴樁加設在基坑內側相應的部分區段。

3.2 土壓力計算

雙排樁結構相應的土壓力計算極為復雜，難以對作用于雙排樁結構的相應土壓力進行準確確定。當前，平面剛架模型在雙排樁土壓力計算中得到了普遍使用。其基本假定如下：將雙排樁相應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構，該結構具有直角剛結點；對基坑實施開挖后，在土壓力影響下，連梁未能產生轉動，只能實現平移，且前排樁及后排樁對于連梁標高位置具有相等的水平位移。對基坑實施開挖后，可假定主動土壓力僅對后排樁進行作用，樁間土壓力仍保持為Δσa，對于并列式排列情況，其前排樁及后排樁相應的主動壓力如下：

基于雙排樁前排樁及后排樁間相應的滑動土體占據樁后土體總量的體積比例關系，對前排樁及后排樁所承受的實際側土壓力進行確定，并將體積比例系數進行引入：

依據上述方法，可對被動土壓力進行求解。

3.3 樁身內力與位移計算以及穩定性驗算

將雙排樁支護結構假定為底端嵌固頂端剛接的剛架，并遵循結構力學相應的計算剛架的具體方法，計算前排樁及后排樁相應的彎矩以及撓度，并依據相關技術規程，支撐結構對彈性變形進行充分考慮，并通過增量法計算內力。依據《建筑基坑支護技術規程》，按照單排樁進行考慮，實施抗傾覆穩定性驗算。遵循重力式擋土墻方法計算整體穩定性，計算結果均能良好滿足相關要求。

3.4 監測方案

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。對基坑施工實施動態管理，并采用信息化施工方式。對基坑施工監測點進行科學布置，增強基坑施工監測的有效性。基坑施工監測涵蓋如下內容：①支護結構相應的樁頂水平位移；②基坑深層土體出現的側向位移；③基坑周邊地表呈現出的沉降狀況。基坑施工監測結果顯示，雙排樁支護結構在該工程的基坑施工中具有良好的應用效果。

4 結語

雙排樁支護結構在基坑支護中的應用，呈現出相對較小的樁頂水平位移，這表明雙排樁支護結構能實現對樁頂水平位移的有效控制。相對于樁錨支護結構產生的側向位移，雙排樁支護結構產生的側向位移更小。在基坑施工場地受到周邊環境的限制影響，或者對基坑變形要求嚴格的工程，雙排樁支護結構更能實現對基坑支護要求的良好滿足。