賴忠良

(福州市一建建設(shè)股份有限公司 福建福州 350001)

引 言

目前，隨著國(guó)家對(duì)海西建設(shè)的深入，沿海地區(qū)的軟土基坑開挖越來越深，基坑占地面積也越來越大，而基坑周邊的環(huán)境越來越復(fù)雜，對(duì)周圍建(構(gòu))筑物的保護(hù)要求也隨之提高。傳統(tǒng)的支護(hù)方式在安全性或者經(jīng)濟(jì)性方面有一定劣勢(shì)，在場(chǎng)地條件受限制情況下，雙排樁作為一種較為新型的支護(hù)方式開始越來越多的應(yīng)用于軟土深基坑并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

雙排樁結(jié)構(gòu)是一種空間組合類圍護(hù)結(jié)構(gòu)，由前后兩排鋼筋混凝土樁以及樁頂?shù)膭傂赃B梁組成，沿基坑長(zhǎng)度方向形成雙排圍護(hù)的空間結(jié)構(gòu)體系。該結(jié)構(gòu)利用前后兩排樁對(duì)土壓力分布的有效分擔(dān)，使支護(hù)結(jié)構(gòu)的入土深度、樁身的內(nèi)力分布更為合理，基坑的變形也得到很好控制，方便地下室結(jié)構(gòu)施工，節(jié)省工期、費(fèi)用。雙排樁結(jié)構(gòu)作為一種新型的支護(hù)方式在區(qū)域性應(yīng)用和適用性方面還需進(jìn)行更多的研究。目前，在設(shè)計(jì)理論方面、在影響因素方面，雙排樁結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)取得一些進(jìn)展，這些成果為雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑工程的合理應(yīng)用奠定了理論基礎(chǔ)。

圖1 基坑支護(hù)總平圖

1 工程概況

1.1 場(chǎng)地周邊環(huán)境

擬建場(chǎng)地位于福州市馬尾區(qū)快安，擬建場(chǎng)地原為空地、舊宅基地，地勢(shì)較為平坦開闊，場(chǎng)地西側(cè)緊鄰正在施工的三層地下室，地下室外墻水平間距不到4.5m。

本工程設(shè)有兩層聯(lián)體地下室，地下室周邊底板面結(jié)構(gòu)標(biāo)高為 －8.90m(局部 －8.70m、－9.20m)，底板厚400mm，下設(shè)150厚素混凝土墊層，墊層底標(biāo)高為 －9.45m，開挖深度 8.45～8.75m。單樁承臺(tái)厚 1.20m，多樁承臺(tái)厚 1.50～2.00m，至承臺(tái)開挖深度約10.90m。

1.2 工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察野外鉆孔取得的地質(zhì)資料，與基坑開挖有關(guān)的巖土層，自上而下分述如下:

①填土、②淤泥質(zhì)土、③粉砂、④淤泥質(zhì)土、⑤中砂、⑥粉質(zhì)粘土、⑦粉砂、⑧卵石。

本場(chǎng)地對(duì)開挖有影響的地下水為賦存于(1)雜填土中的淺部上層滯水和賦存于(3)粉砂層中的承壓水，承壓水位埋深4.00－5.30m(標(biāo)高1.10－1.20m)。含水層的平均滲透系數(shù)K=6.23－7.61(m/d)。

表1 土層參數(shù)表

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案

2.1 基坑支護(hù)方案的選擇

(1)若基坑采用內(nèi)支撐支護(hù)，土方開挖施工難度較大，支護(hù)造價(jià)偏高。

(2)除西側(cè)距離相鄰基坑較近外，該基坑?xùn)|南北側(cè)，場(chǎng)地條件較好，可以采用樁錨的支護(hù)形式，以節(jié)省造價(jià)和工期。

(3)由于場(chǎng)地西側(cè)條件受限，緊鄰另一側(cè)正在施工的基坑，其采用內(nèi)支撐的支護(hù)方式，本基坑若采用錨桿會(huì)影響相鄰基坑的施工;若整體采用內(nèi)支撐，則較為浪費(fèi);若采用單排樁懸臂支護(hù)，變形驗(yàn)算不滿足規(guī)范要求(見圖2、圖3，位移達(dá)75.66mm，超過福州市建設(shè)管理部門相關(guān)文件規(guī)定)。

綜合考慮以上因素，除西側(cè)基坑第一級(jí)采用放坡及平臺(tái)卸載，第二級(jí)采用雙排SMW工法樁+鋼筋混凝土圈梁和連梁;基坑其他范圍采用外錨式工法樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，基坑開挖分2級(jí)進(jìn)行，第一級(jí)高度約為2m，剩余高度為第二級(jí).第一級(jí)按1:0.5放坡素噴，第二級(jí)為工法樁與預(yù)應(yīng)力錨索組合支護(hù)。典型剖面單排樁支護(hù)圖如(圖2)、典型剖面雙排樁支護(hù)圖如(圖4)。

2.2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)計(jì)算

(1)雙排樁的排間距確定

樁長(zhǎng)為15m時(shí)，樁的排間距分別取2m、3m、4m進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算結(jié)果分別見(圖 6、7、8、9、14、15)。

從上述計(jì)算結(jié)果可以看出:排間距為2m時(shí)，變形最大較大達(dá)46.36mm，不滿足要求;排間距為3m，4m的變形分別為31.27mm，32.61m，均能滿足。排間距為4m時(shí)，對(duì)于計(jì)算結(jié)果影響不大，但連梁的造價(jià)增加，由于場(chǎng)地條件受限，排間距不宜采用4m。因此，排間距取3m較為合適。

圖2 典型剖面單排樁支護(hù)圖

圖3 典型剖面單排樁支護(hù)計(jì)算結(jié)果圖(樁長(zhǎng)15米，樁間距0.9米)

圖4 典型剖面雙排樁支護(hù)圖

(2)樁長(zhǎng)的確定

樁的排間距為3m，樁長(zhǎng)分別取12m、15m、18m進(jìn)行驗(yàn)算，計(jì)算結(jié)果分別見(圖 10、11、14、15、12、13)。

圖5 雙排樁計(jì)算模型

圖6 雙排樁前排樁計(jì)算結(jié)果(排間距為2米)

圖7 雙排樁后排樁計(jì)算結(jié)果(排間距為2米)

圖8 雙排樁前排樁計(jì)算結(jié)果(排間距為4米)

由圖及計(jì)算結(jié)果可以看出，樁長(zhǎng)12m，15m，18m時(shí)，分別對(duì)應(yīng)的前排樁變形分別為 46.30mm，31.27mm，27.54mm，樁長(zhǎng) 12m，變形不能滿足;樁長(zhǎng)15m，18m變形均能滿足要求，樁長(zhǎng)18m對(duì)計(jì)算結(jié)果影響不大。故樁長(zhǎng)取15m較為合適。

通過以上計(jì)算與分析，本基坑支護(hù)的雙排樁樁長(zhǎng)取15m，樁排間距取3m，較為合理。

圖9 雙排樁后排樁計(jì)算結(jié)果(排間距為4米)

圖10 雙排樁前排樁計(jì)算結(jié)果(樁長(zhǎng)12米)

圖11 雙排樁后排樁計(jì)算結(jié)果(樁長(zhǎng)12米)

圖12 雙排樁前排樁計(jì)算結(jié)果(樁長(zhǎng)18米)

圖13 雙排樁后排樁計(jì)算結(jié)果(樁長(zhǎng)18米)

本基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算采用理正深基坑6.0軟件進(jìn)行計(jì)算，雙排樁計(jì)算模型如(圖5)所示，雙排樁支護(hù)方案位移及彎矩剪力包絡(luò)圖比較如(圖14、圖15)所示。

圖14 雙排樁前排樁計(jì)算結(jié)果

圖15 雙排樁后排樁計(jì)算結(jié)果

3 基坑監(jiān)測(cè)

本工程按上述設(shè)計(jì)方案實(shí)施，于2014年支護(hù)及地下室施工順利完成并回填。

通過在基坑周邊埋設(shè)深層土體水平位移(測(cè)斜)，支護(hù)結(jié)構(gòu)在深度方向的變形情況如(圖16)所示。現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)前排樁最大變形量為38.09mm，深度為0.5m;計(jì)算結(jié)果顯示，前排樁最大變形量為31.27mm，深度為0.0m。

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的結(jié)果與理論值之間的比較可得以下的結(jié)論:

(1)前排樁的最大變形量與計(jì)算結(jié)果較為吻合，但偏大一些。

(2)前排樁的變形趨勢(shì)與理論較為一致，呈“開口型”，最大變形量的位置接近基坑坑頂位置。

(3)樁頂?shù)谋O(jiān)測(cè)值比理論稍大些。

(4)通過與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行比較，采用該簡(jiǎn)化計(jì)算模型進(jìn)行分析，是具有一定的可靠度。

4 結(jié)論與建議

(1)與懸臂單排樁相比，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)能有效地控制基坑側(cè)向變形和減小樁身彎矩，減少基坑開挖工程對(duì)周邊環(huán)境的影響。但在周邊環(huán)境特別復(fù)雜的情況，必須與挖土施工方案相結(jié)合，才能最大程度的發(fā)揮雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的性能表現(xiàn)。

(2)增加連梁剛度，可使前、后排樁的水平位移減小，但當(dāng)增加到一定程度后，對(duì)樁身水平位移的限制并不明顯。在實(shí)際工程中，可權(quán)衡考慮控制造價(jià)。

(3)雙排樁的冠梁與連梁截面高度不宜太小，才能達(dá)到鋼結(jié)構(gòu)的作用。

(4)雙排樁之間排距的變化直接影響樁體兩側(cè)土壓力的變化。排距過小，主要表現(xiàn)懸臂式特性，而排距過大，后排樁主要起拉錨作用。當(dāng)排距適當(dāng)時(shí)，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)有較好的性能表現(xiàn)。

本基坑工程采用了雙排SWM工法樁結(jié)合樁錨的支護(hù)方案，較好的節(jié)省了支護(hù)工程的工期和造價(jià)，為福建沿海軟土地區(qū)的深基坑工程提供了很好的借鑒和參考價(jià)值。

圖16 典型實(shí)測(cè)水平位移——深度曲線圖

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