陳成

（廣州大學(xué)土木工程學(xué)院 廣東 510006）

隨著近年來(lái)深大基坑的增多，施工場(chǎng)地小及紅線距離近等問(wèn)題逐漸明顯，對(duì)基坑變形的控制也提出了更高的要求。由于沿海地區(qū)土層含有大量的軟土帶和溶洞帶，含水量高，錨桿、錨索桿件不能通過(guò)土體的側(cè)向摩擦力為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)提出足夠的錨固力，致使該地區(qū)的基坑常常出現(xiàn)垮塌的險(xiǎn)情，給人民的生命及財(cái)產(chǎn)安全造成巨大的影響。因此，如何解決好環(huán)境復(fù)雜地區(qū)城市建設(shè)項(xiàng)目中的基坑支護(hù)及環(huán)境效應(yīng)問(wèn)題成為巖土工程的熱點(diǎn)與難點(diǎn)，技術(shù)安全、經(jīng)濟(jì)合理的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)體系是基坑工程的一個(gè)發(fā)展方向及研究重點(diǎn)。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)由于具有整體高度大、側(cè)向位移小、不需要設(shè)置支撐、施工方便、速度快、不需要工作面等優(yōu)點(diǎn)，目前廣泛應(yīng)用于邊坡加固、邊坡抗滑、基坑支護(hù)等工程中。但是，雙排樁的作用機(jī)理及受力特性目前還不清楚，雙排樁的設(shè)計(jì)理論不成熟，主要依靠工程經(jīng)驗(yàn)。如何能既充分利用非規(guī)則雙排樁的優(yōu)勢(shì)，又能完全保證基坑安全穩(wěn)定性，是非常值得研究的內(nèi)容。

1 國(guó)內(nèi)外雙排樁基坑支護(hù)的早期發(fā)展

我國(guó)基坑工程中第一次采用雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)開(kāi)始于20世紀(jì)90年代，從最初極限平衡法，到目前的有限元分析，我們對(duì)雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的研究在逐步的進(jìn)步，并且結(jié)合工程應(yīng)用，理論實(shí)踐相結(jié)合，提高理論水平，在工程應(yīng)用中不斷進(jìn)步。到目前為止，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)能夠得到如此廣泛的使用，充分體現(xiàn)了它在基坑支護(hù)中的優(yōu)勢(shì)。對(duì)此我國(guó)的學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究：蔡袁強(qiáng)等運(yùn)用有限元法對(duì)軟土深基坑雙排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。得到同深度下前排樁比后排樁側(cè)向變形大、增大樁身剛度能減小體側(cè)向變形、排距過(guò)小時(shí)雙排樁相當(dāng)于懸臂式單排樁、排距過(guò)大時(shí)后排樁相當(dāng)于以拉錨樁的形式作用于前排樁等結(jié)論；萬(wàn)智等運(yùn)用土拱理論，對(duì)剛架雙排樁進(jìn)行了分析計(jì)算，得到土拱作用使基坑在兩端壁處存在明顯的空間效應(yīng)的結(jié)論；何頤華、劉釗、楊德健、王鐵成等對(duì)雙排支護(hù)樁結(jié)構(gòu)進(jìn)行了試驗(yàn)及優(yōu)化設(shè)計(jì)方面的分析研究；孫勇對(duì)剛架雙排樁的受力機(jī)制、計(jì)算方法和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究，得到樁頂連梁與樁的剛度比不小于0.48h，雙排樁的受力變形最小的結(jié)論；周翠英等將門(mén)架式雙排樁的樁排間土體抗力簡(jiǎn)化為彈性支撐，提出了樁間土對(duì)前排樁的作用模式和作用力計(jì)算分析模型；周海軍等通過(guò)一個(gè)軟土地區(qū)開(kāi)挖深度達(dá)11m的深基坑為例，介紹了雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的作用機(jī)理、設(shè)計(jì)思路方法，提供了基坑開(kāi)挖后的實(shí)踐數(shù)據(jù)。2011年楊明輝根據(jù)土拱理論，關(guān)于樁間土對(duì)樁的影響進(jìn)行分析，假定滑裂面，以土拱理論為基礎(chǔ)，分析在滑裂面上面的部分，下面的部分采用土壓力法計(jì)算分析。提出基于土拱理論建立的計(jì)算模型。2015年申永江等由滑坡治理的工程中對(duì)雙排樁的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，前、后排樁的變形和受力狀況有顯著差異。

在國(guó)外，大量的研究人員對(duì)雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算分析開(kāi)展了諸多研究，也建立了多種計(jì)算模型。日本學(xué)者沢口假定基坑以上的樁體以及樁間土體為彈性體，基底部分作為地基彈黃，形成了彈性地基模型。利用基底上部力的平衡條件，得到雙排樁結(jié)構(gòu)的個(gè)偏微分方程，提出了雙層板樁的理論解。大堀晃一對(duì)改進(jìn)沢口的方法，他考慮了樁間土的剪應(yīng)力在地基中的分散和傳播作用以及雙排樁入砂的擠壓作用，認(rèn)為兩者的合力在地面最大，沿基坑的深度方向呈倒三角形分布，用非線性理論對(duì)板樁的本構(gòu)關(guān)系進(jìn)行了處理。同時(shí)將理論計(jì)算結(jié)果與大型和小型的雙排板樁的室內(nèi)模型試驗(yàn)進(jìn)行對(duì)比。

2 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的研究及應(yīng)用展望

盡管雙排樁基坑支護(hù)在工程中有著廣泛的應(yīng)用，但是無(wú)論其實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是理論計(jì)算都還有很大局限性，雙排樁的設(shè)計(jì)計(jì)算方法還不夠成熟，特別是前后排樁上土壓力及樁間土作用機(jī)理尚不夠清楚，實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較少，有待進(jìn)一步研究。而且基坑周邊必須留有一定的空間用于雙排圍護(hù)巧的布置和施工，因此在場(chǎng)地較狹小的情況下，該支護(hù)結(jié)構(gòu)形式的使用受到限制。未來(lái)的雙排樁基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，應(yīng)當(dāng)在已有研究和應(yīng)用成果的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用組合概念在廣義范圍內(nèi)研制和創(chuàng)造新的結(jié)構(gòu)形式，并拓展支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。

3 結(jié)語(yǔ)

近年以來(lái)國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)雙排樁基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)逐漸進(jìn)行了深入的試驗(yàn)研究和理論分析，在許多基坑工程試驗(yàn)案例中都得到了較好的應(yīng)用，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。可以說(shuō)雙排樁基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)是21世紀(jì)一種非常有前景的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)形式。但由于它所涵蓋的內(nèi)容廣泛而復(fù)雜，相關(guān)的設(shè)計(jì)理論和方法還不成熟，這需要在今后的研究應(yīng)用中逐步完善。