雙排微型樁+錨桿在基坑工程中的應用

張道勇，朱林英，申海平

(1.中機國際工程設計研究院有限責任公司，湖南 長沙 410007; 2.湖南省地球物理地球化學調查所，湖南 長沙 410000)

隨著地下空間的利用開發力度加大，很多項目都需要進行專項基坑支護，而基坑工程作為一種臨時工程，建設方都寄希望確保安全的情況下，盡量減少工程造價，以減少工程投資。微型樁作為一種新型的支護方式在基坑工程中已得到較為大量的應用[1]，其優點是施工工藝簡單，速度快，特別是在不具備做樁錨且對周邊變形要求嚴格的實際環境中應用較多[2]。而往往單排微型樁自身的抗彎(剪)性能有限，對基坑深度較深，變形要求更為嚴格情況下，其適用性有限，因此為了解決上述問題，特采用雙排微型樁+錨桿支護，加強其側向剛度[3]。

1 計算原理分析

關于雙排樁的理論計算，目前仍處在一種模糊狀態[4]，目前計算是將雙排樁當做一個剛架結構，利用其抗側移剛度遠大于單排懸臂結構，樁頂位移明顯小于單排懸臂樁等優點。且由于微型樁樁身直徑相較于樁間距滿足基坑設計規范要求，同樣將其當做一剛架結構，其計算模型仍是采用雙排樁土的側限約束假定，認為樁間土對前后排樁的土反力與樁間土的壓縮變形有關，將樁間土看做水平單向壓縮體，按土的壓縮模量確定水平剛度系數，同時考慮基坑開挖后樁間土應力釋放后仍存在一定的初始壓力，計算土反力時反應及其影響，初始壓力按照樁間土自重占滑體自重的比值關系確定。雙排微型樁樁頂通過結構板或者連梁連接，微型樁及連接構件均是采用鋼筋混凝土結構，可參考類似雙排樁的計算原理。

2 工程實踐

2.1 工程概況

長沙市芙蓉區某項目，場地原始地貌屬河流侵蝕堆積地貌，為瀏陽河沖積階地，現狀已基本推填整平。擬建項目室外設計地坪標高為34.60 m，設2層地下室，其基坑底開挖標高為25.80 m，基坑開挖支護高度5.20 m～8.80 m。基坑西側為市政道路，南側一局部緊鄰已建售樓部，基坑側壁安全等級為一級，重要性系數為1.1。

2.2 場地工程水文地質條件

2.2.1 地層條件

根據勘察報告，基坑開挖范圍的地層情況如下：

雜填土：黃褐、灰褐、灰色、褐紅等色，稍濕，主要由黏性土夾碎磚、碎混凝土、煤渣等組成，硬雜質含量約10%～30%，系新近機械堆填而成，結構松散，性質不均勻，未完成自重固結。擬建場地內全部鉆孔遇見該層，層厚2.80 m～6.40 m，平均厚度：4.71 m。粉質黏土：褐色、褐黃色，可～硬塑狀態，搖振不反應，切面稍有光澤，中等干強度，中等韌性，局部底部含薄層粉土。擬建場地內普遍分布，層厚1.00 m～6.20 m，平均厚度：3.33 m。粉細砂：黃褐色，稍濕，松散～稍密狀，礦物成分以石英為主，混黏性土，粉砂為主，細砂次之，由上自下泥質含量40%～20%不等。擬建場地內普遍分布，層厚0.80 m～3.80 m，平均厚度：1.87 m。圓礫：黃褐色，濕～飽和，稍密～中密狀，粒徑一般2 mm～20 mm，其次達30 mm～50 mm，呈亞圓形，成分主要為石英及硅質巖，礫石含量約50%～70%,顆粒間由中砂及少量黏粒充填，局部中砂較集中，泥質含量約5%～10%。擬建場地內普遍分布，層厚約1.40 m～5.00 m，平均厚度：2.49 m，層底標高為17.78 m～24.69 m。強風化泥質粉砂巖(K)：褐紅色，粉細粒結構，呈薄～厚層狀，泥質膠結，部分為鈣質膠結或見白色方解石晶粒，遇鹽酸起泡,風化裂隙很發育，巖體破碎,巖質極軟,巖體基本質量等級為Ⅴ級,沖擊反彈，回轉鉆進，巖芯多呈塊狀～柱狀，局部可見溶蝕小孔，小孔孔徑約2 mm～5 mm，遇水浸泡易軟化崩解,失水干裂。RQD值約40～50。采取率約70%～80%。擬建場地內普遍分布，層厚1.80 m～12.60 m，平均厚度：6.73 m，層底標高為9.25 m～21.79 m。

2.2.2 水文地質條件

項目建場地距離瀏陽河東岸防洪大堤約300 m，本場地地下水與瀏陽河水力聯系較為密切，場地內地下水會受到瀏陽河水位及大氣降水影響，地下水位隨瀏陽河水位豐水期及枯水期的變化而改變。

地下水類型主要為粉細砂及圓礫中的孔隙潛水，水量豐富，具微承壓性。勘察期間測得初見水位埋深為5.00 m～10.60 m，相當于標高24.56 m～28.79 m；穩定水位埋深為3.00 m～9.20 m，相當于標高27.66 m～28.83 m。穩定水位位移基坑底以上2 m～3 m。

2.3 設計參數

依據勘察報告，各土層參數見表1。

表1 巖土物理力學參數表

2.4 支護方案比選

本項目西南側基坑深度約7.2 m，緊鄰已建2層售樓部。支護方案選擇時，分別考慮樁錨支護、單排微型樁+錨桿、雙排微型樁+錨桿，止水均采用高壓旋噴止水帷幕，由于微型樁樁徑與樁間距相比符合規范要求，因此單(雙排)微型樁+錨桿計算方法參照基坑設計規范中排樁或雙排樁的計算方法，計算軟件采用理正深基坑和理正超級土釘墻，各方案計算成果簡圖見圖1～圖3。結算結果及比選如表2所示。

表2 基坑支護比選方案表

2.5 設計方案

根據方案對比，方案二雖造價最低，但基坑變形較大，坑頂變形大于0.5%H，方案二的變形小于0.3%H，符合基坑變形要求，因此選擇方案三，即選擇雙排微型樁+錨桿+高壓旋噴止水帷幕的支護方案，微型樁施工采用機械成孔，孔徑200 mm，鋼筋籠主筋采用4E20，箍筋采用Φ6@200 mm，混凝土采用C25細石混凝土澆筑。

在實際設計時根據類似工程經驗，微型樁由于樁徑小，樁間距偏大，樁間土易從樁間擠出，因此設計時雙排樁采用梅花形布置。

另外，雙排樁一般在樁頂設置冠梁和連梁，本項目考慮到樁徑與冠梁高度相差較小，雙排微型樁樁頂采用結構板(0.3 m厚)代替冠梁，且板采用雙層雙向配筋，更加加強了樁身整體穩定性和整體側向剛度(見圖4)。

2.6 實施效果

通過實施本方案，基坑開挖完成后，基坑頂變形較小，控制在預計范圍內(12 mm)，基坑側壁穩定，成樁質量較好，側壁無樁間土擠出，基坑總體使用安全，極大的降低了工程造價和提升了項目施工進度(見圖5)。

3 結論

1)在一定深度基坑工程中，雙排微型樁+錨桿應用較好，且工程造價低，施工方便快捷，其理論計算方法及計算模型可采用建筑基坑支護技術規范中的雙排樁與錨桿的計算方法。

2)由于微型樁樁身直徑較小，排距較小時，為了增加整體剛度，雙排微型樁頂可設置結構板代替冠梁和連梁。

3)為了避免樁間土擠出，雙排樁可梅花形布置。