張 強(qiáng) 梁鳳美

1 概述

雙排樁作為一種新型基坑支護(hù)手段，通過(guò)樁頂冠梁將雙排樁的前后排樁連接形成門(mén)式剛架抵抗側(cè)向土壓力。門(mén)式剛架為三次超靜定結(jié)構(gòu)，具有隨著支撐、荷載條件的變化自動(dòng)調(diào)整結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布的功能，因此使得雙排樁在解決邊坡支護(hù)問(wèn)題中具有適應(yīng)性強(qiáng)，安全度高，施工方便等多種優(yōu)點(diǎn)。與常用的懸臂樁和錨拉樁相比，雙排樁具有下列優(yōu)點(diǎn):1)變形控制能力強(qiáng):雙排樁具有較大的側(cè)向剛度，雙排樁的頂部為剛性節(jié)點(diǎn)，樁梁之間不能相互轉(zhuǎn)動(dòng)，可以抵抗彎矩，可以有效限制支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向變形，這是懸臂樁無(wú)法比擬的;2)不需要設(shè)置錨桿或者支撐，因此避免地下空間污染，也有利于基坑施工進(jìn)度。在不能采用錨桿的工程場(chǎng)地和地質(zhì)條件下用雙排樁替代錨拉樁更顯示其獨(dú)特的優(yōu)越性;3)節(jié)約:有研究表明，在一定范圍內(nèi)用雙排樁替代懸臂式單樁，可降低30%以上材料;4)適應(yīng)能力強(qiáng):雙排樁可以隨下端支撐情況的變化自動(dòng)調(diào)整其上下端的彎矩，同時(shí)可以自動(dòng)調(diào)整結(jié)構(gòu)各部分內(nèi)力，以適應(yīng)復(fù)雜多變的載荷位置。

2 工程概況

2.1 基坑概況

擬建工程±0.00為黃海高程4.000 m左右，底板板底標(biāo)高-10.100 m，墊層厚度預(yù)計(jì)100 mm。場(chǎng)地根據(jù)勘察期間各鉆孔情況，預(yù)計(jì)整平標(biāo)高在黃海高程4.000 m左右，因此基坑實(shí)際普遍開(kāi)挖深度10 m。根據(jù)擬建工程總平面圖，以設(shè)計(jì)院提供的基坑開(kāi)挖線為依據(jù)，則確定基坑坡頂線尺寸約為250 m×150 m，基坑總面積約31 000多平方米。

2.2 場(chǎng)地及環(huán)境概況

擬建場(chǎng)地環(huán)境及建筑情況如下:1)擬建區(qū)場(chǎng)地東側(cè)為城市干道，距離20 m;西側(cè)為城市干道，距離為 10 m;北側(cè)為觀山路，距離為5 m;南側(cè)比較空曠，但是有規(guī)劃道路以及規(guī)劃與地下商務(wù)街區(qū)連接。2)在觀山路和立德大道均有規(guī)劃軌道交通線路，其中1號(hào)線已經(jīng)開(kāi)工，兩條道路交匯位置設(shè)有地鐵站點(diǎn)，擬采用地下連續(xù)墻明挖施工。場(chǎng)地有如下特點(diǎn):1)總體場(chǎng)地條件稍好，無(wú)重要建(構(gòu))筑物需要保護(hù)，因此變形控制要求相對(duì)較低，設(shè)計(jì)應(yīng)以強(qiáng)度控制為主，以節(jié)約造價(jià);2)基坑周邊后期規(guī)劃地下工程較多，尤其是在地下軌道交通以及站點(diǎn)分布之間也有通道相連。

2.3 地質(zhì)情況

①表土:耕土為主，雜色，含少量植物根莖，結(jié)構(gòu)松散。場(chǎng)地普遍分布，厚度:0.3 m～4.3 m，平均1.16 m;②-1黏土:黃色～灰黃色，可塑狀態(tài)，顆粒稍粗，含少量灰色泥質(zhì)斑塊，切面有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，韌性中等，干強(qiáng)度中等。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度0.40 m～3.00 m，平均1.99 m;②-2粉質(zhì)黏土:黃色～灰黃色，可塑狀態(tài)，顆粒稍粗，含少量鐵錳質(zhì)成分和灰色條紋，切面有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，韌性高，干強(qiáng)度高。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度 0.90 m～3.20 m，平均1.99 m;③粉土夾粉質(zhì)黏土:灰黃色，濕～很濕，松散～稍密狀態(tài)，切面無(wú)光澤，搖振反應(yīng)迅速，韌性較低，干強(qiáng)度較低。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度0.90 m～5.90 m，平均 2.52 m;④-1粉質(zhì)黏土:灰色，流塑狀態(tài)，顆粒稍粗，局部夾薄層粉土粉砂，切面無(wú)光澤，搖振反應(yīng)中等，韌性低，干強(qiáng)度低。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度0.90 m～6.00 m，平均3.41 m;④-2粉土夾粉砂:灰色，很濕，中密狀態(tài)，含云母碎屑，顆粒稍粗。廠區(qū)普遍分布，厚度1.30 m～6.20 m，平均3.46 m;層底標(biāo)高:-11.00 m～-9.14 m，平均-9.94 m;⑤-1粉質(zhì)黏土:綠灰～灰黃色，可硬塑狀態(tài)，顆粒較細(xì)，含少量鐵錳結(jié)核，切面有光澤，無(wú)搖振反應(yīng)，韌性高，干強(qiáng)度高。場(chǎng)區(qū)普遍分布，厚度2.00 m～4.50 m，平均3.29 m。

3 雙排樁設(shè)計(jì)計(jì)算方法

由于規(guī)范缺乏明確規(guī)定，本次雙排樁按門(mén)式剛架進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，基本假定如下:1)前后排樁按照滑動(dòng)面內(nèi)的土體分配主動(dòng)、被動(dòng)土壓力;計(jì)算得到前排樁土壓力分配系數(shù)0.57，后排樁土壓力分配系數(shù)0.43;2)壓頂梁與圍護(hù)樁為剛性節(jié)點(diǎn);3)雙排圍護(hù)樁變形時(shí)，坑底以下1/5～1/3為嵌固段，從土質(zhì)情況分析，此時(shí)圍護(hù)樁進(jìn)入⑤-1可塑硬塑粉質(zhì)黏土約1倍樁徑，該土層承載力很高，因此能滿(mǎn)足本假定。計(jì)算根據(jù)實(shí)際模型建立門(mén)式剛架，材料的抗拉剛度以及抗彎剛度根據(jù)實(shí)際計(jì)算。根據(jù)建立的計(jì)算模型(見(jiàn)圖1)，施加土壓力后進(jìn)行計(jì)算。

4 雙排樁設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)上述設(shè)計(jì)思路，經(jīng)反復(fù)驗(yàn)算，確定雙排樁設(shè)計(jì)參數(shù)如下:1)前后排樁直徑均為800 mm，前后排樁的排間距為2.4 m，樁間距2 m，梅花形錯(cuò)列布置。與常規(guī)單排樁方案相比，總圍護(hù)樁數(shù)保持不變;在前后排樁之間布置直徑850 mm，間距1 200 mm三軸深層攪拌樁止水。圍護(hù)樁樁頂位于自然地坪以下5.6 m，樁長(zhǎng)均為12 m，嵌固深度約為7 m。2)樁頂設(shè)置700 mm高壓頂梁，將前后排樁剛性連接為整體，其頂面標(biāo)高位于自然地坪以下5 m。壓頂梁的配筋沿基坑邊坡方向?yàn)闃?gòu)造配筋。3)考慮到雙排圍護(hù)樁在本地首次應(yīng)用，因此為安全起見(jiàn)，配筋采用單樁通長(zhǎng)均勻配置，不像錨拉支護(hù)在不同標(biāo)高截?cái)?。前排樁配筋?2根φ 25三級(jí)鋼筋;后排樁為14根φ 25三級(jí)鋼筋。4)邊坡上部5 m高邊坡采用1∶0.5放坡，設(shè)置土釘墻支護(hù)。對(duì)于局部位置由于分布河道，采用木樁加強(qiáng)護(hù)坡。典型邊坡支護(hù)剖面如圖2所示。

本基坑開(kāi)挖歷時(shí)4個(gè)多月，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明圍護(hù)結(jié)構(gòu)運(yùn)行良好，無(wú)重大險(xiǎn)情發(fā)生，北側(cè)邊坡最大位移僅為5 cm左右，經(jīng)受了本地漫長(zhǎng)梅雨期的考驗(yàn)。

5 結(jié)論與建議

1)雙排樁作為一種新型的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，在本地軟土深基坑中是可行的;2)雙排樁的實(shí)際位移量遠(yuǎn)小于單排懸臂樁，但是大于錨拉和內(nèi)支撐支護(hù)形式的變形，對(duì)于擬建場(chǎng)地周?chē)冃慰刂埔蟛皇欠浅?yán)格的情況下是一個(gè)非?？尚械姆桨?，尤其是擬建場(chǎng)地已緊貼紅線或者受規(guī)劃制約無(wú)法錨拉;3)雙排樁的壓頂梁是確保前后排樁形成門(mén)式剛架的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，因此務(wù)必確保其不形成鉸接體系;4)雙排樁按照滑動(dòng)土體體積分配土壓力的做法是可行的，但是受各種條件制約，本次基坑圍護(hù)中未對(duì)土壓力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也未能對(duì)圍護(hù)樁的彎矩分布進(jìn)行測(cè)試，需在后續(xù)工程中予以改進(jìn)。

[1] 龔曉南.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑出版社，1998.

[2] 曹俊堅(jiān)，平 揚(yáng)，朱長(zhǎng)歧，等.考慮圈梁空間作用的深基坑雙排樁支護(hù)計(jì)算方法研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，1999，18(6):709-712.

[3] 蔡袁強(qiáng)，趙永倩，吳世明，等.軟土地基深基坑中雙排樁式圍護(hù)結(jié)構(gòu)有限元分析[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，31(4):442-447.