王 帥 于 洋 王緒勇 岳智強(qiáng)

1.青島地質(zhì)工程勘察院（青島地質(zhì)勘查開發(fā)局） 山東 青島 266000

2.青島地礦巖土工程有限公司 山東 青島 266000

在城市化進(jìn)程中，在修建高層建筑、地鐵、隧道等工程時(shí)需要開挖深度較大的基坑。在這些工程中，基坑支護(hù)始終是一個(gè)關(guān)鍵的工序。長期以來，基坑支護(hù)技術(shù)在不斷地改進(jìn)和完善，但仍然面臨很多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的基坑支護(hù)方法已經(jīng)難以滿足復(fù)雜工程的施工要求[1]。因此，新型的基坑支護(hù)技術(shù)不斷涌現(xiàn)。長短組合雙排樁基坑支護(hù)體系是一種新興的基坑支護(hù)技術(shù)，該體系遵循“支撐階段-封閉階段-拆除階段”的施工順序，將兩種長度不同的鋼筋混凝土雙排樁進(jìn)行交錯(cuò)排列，采用支撐和封閉系統(tǒng)，可有效地控制土體變形及結(jié)構(gòu)沉降。同時(shí)，該體系施工速度快、安全性高，可以大大提高施工效率。在履行其基本功能的同時(shí)，該體系還大大降低了施工成本，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。本文將具體介紹長短組合雙排樁基坑支護(hù)體系的構(gòu)建與應(yīng)用，包括其原理、施工方法、監(jiān)測以及相關(guān)工程案例。該文旨在為讀者深入了解基坑支護(hù)技術(shù)提供參考，為工程實(shí)踐提供有益借鑒。

1 長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)應(yīng)用案例

1.1 長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)介紹

長短組合雙排樁基坑支護(hù)體系是一種常用于深基坑施工中的支護(hù)體系，該體系主要采用長樁與短樁雙排樁組合的方式，形成一個(gè)穩(wěn)定的樁墻支護(hù)系統(tǒng)，長樁和短樁可以根據(jù)不同的地質(zhì)條件和工程要求進(jìn)行組合布置。具體來說，長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)包括以下幾個(gè)步驟：第一、確定樁的位置和數(shù)量。在施工前，需要對(duì)基坑的地形、土層、水位等進(jìn)行勘測和分析，確定樁的位置和數(shù)量。第二、鉆掘樁孔。鉆機(jī)依次在樁的位置上鉆掘長樁孔和短樁孔。第三、安裝樁筋。在樁孔內(nèi)安裝鋼筋，并將其固定在樁孔底部的鋼筋架上。第四、澆注混凝土。分別在長樁孔和短樁孔內(nèi)澆注混凝土，并按照要求進(jìn)行振搗和養(yǎng)護(hù)。總的來說，長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)具有施工簡便、支護(hù)效果好、抗震性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在建筑施工中得到了廣泛應(yīng)用。但是，該技術(shù)也需要考慮土壤條件、樁的材質(zhì)和數(shù)量等因素，以確?；又谓Y(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和安全。

在現(xiàn)代城市建設(shè)中，建筑物的高度和規(guī)模不斷提高，為了滿足這些大型建筑的需要，建筑深基坑的施工需要越來越深。深基坑的施工需要采用高強(qiáng)度樁墻等穩(wěn)定的支護(hù)措施來保證施工安全和工程質(zhì)量。長短組合雙排樁基坑支護(hù)體系由于其支撐力強(qiáng)、施工效率高、適應(yīng)性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)，成為了現(xiàn)代建筑深基坑支護(hù)施工中常用的一種重要技術(shù)?？傊?，長短組合雙排樁基坑支護(hù)體系是一種高效、經(jīng)濟(jì)、穩(wěn)定的基坑支護(hù)技術(shù)，其應(yīng)用廣泛，適用于各種不同的地質(zhì)條件和工程要求。

1.2 工程背景及要求

某工程需要建設(shè)一座地下停車場，基坑周長約620m，面積約20530m2，車庫地下三層,局部地下四層。工程±0.00的絕對(duì)標(biāo)高為54.30m，現(xiàn)自然地坪絕對(duì)標(biāo)高53.80m左右，車庫筏板頂標(biāo)高39.60m，主樓筏板頂標(biāo)高35.60m，筏板厚700mm，基坑開挖深度北區(qū)約為15.10m，南區(qū)為19.10m。由于場地較為狹窄，且周圍有較多已有建筑物，按照傳統(tǒng)的樁錨和鋼支撐方式較難實(shí)現(xiàn)。因此，需要采用更加適用的支護(hù)方式，以確保施工質(zhì)量與周圍環(huán)境的安全。

1.3 技術(shù)方案設(shè)計(jì)

經(jīng)過多次設(shè)計(jì)優(yōu)化，選擇了長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)。具體方案包括以下幾個(gè)步驟：

1.3.1 長短組合雙排樁施工

長短組合雙排樁的應(yīng)用原理基于雙排樁的基礎(chǔ)上，通過在長樁和短樁之間設(shè)置連接件，將兩組樁連接在一起形成一個(gè)整體，以達(dá)到增強(qiáng)樁的整體剛度和抗拔能力的目的。通過長短組合的方式，能夠充分發(fā)揮兩種樁的優(yōu)點(diǎn)，提高整體支撐的穩(wěn)定性和承載能力，適用于較大深度和較大荷載的基坑支護(hù)。同時(shí)，連接件的設(shè)置也起到了減小樁周土體變形的作用，保證了基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。

1.3.2 樁頂連梁施工

單獨(dú)施工頂梁，與樁頂連接固定。當(dāng)長短組合雙排樁施工完成后，需要進(jìn)行樁頂連梁施工[2]。用鋼筋和混凝土澆筑樁頂連梁，連接所有的樁，使成為一個(gè)整體結(jié)構(gòu)，確保支撐性能。

1.4 長短組合雙排樁對(duì)比及優(yōu)化

1.4.1 不同構(gòu)型支護(hù)體系對(duì)比分析

通過對(duì)原始設(shè)計(jì)的審查，發(fā)現(xiàn)主要問題是支護(hù)樁嵌固埋深不足和樁身強(qiáng)度不足。如果是在傳統(tǒng)情況下，最好的解決方案是重建支撐樁。然而，基坑的開挖已經(jīng)很深了，而且原有Φ800mm間距1400mm的支撐樁，樁間間隙為600mm。因此，在樁間增加新樁的可能性幾乎為零，這給設(shè)計(jì)和施工帶來了困難。通過工程實(shí)例分析，確定在現(xiàn)有支護(hù)樁外側(cè)增設(shè)一排支護(hù)樁，形成雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)。

首先，采用傳統(tǒng)的雙排樁體系，在滿足規(guī)范要求的條件下，通過實(shí)驗(yàn)計(jì)算確定埋深至少應(yīng)為11.5m，即施工樁長不應(yīng)小于28.5m。嘗試增加一排與現(xiàn)有規(guī)格相同的Φ800mm長22m支撐樁，形成雙排樁支撐結(jié)構(gòu)。計(jì)算結(jié)果表明，整體穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性滿足要求，樁頂水平位移滿足要求。然而，埋置深度不夠，無法保證內(nèi)部土體穩(wěn)定。當(dāng)基坑深度接近19.1m時(shí)，并沒有貿(mào)然采用。

在此基礎(chǔ)上，建議增加一排長樁，形成長短組合雙排樁的結(jié)構(gòu)形式。為了確保安全，對(duì)新增樁在單獨(dú)作用下的工作條件進(jìn)行了審查。試驗(yàn)結(jié)果表明，埋深14.9m，可以滿足整體穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性的要求，但變形較大。這種情況下的試算是為了確保雙排樁不會(huì)發(fā)揮其最大作用，并在不失去控制的情況下保持外排樁的基本安全。

在設(shè)計(jì)過程中，對(duì)樁身上的應(yīng)力進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)增加埋深對(duì)調(diào)整樁身應(yīng)力沒有顯著影響。通過計(jì)算分析，證實(shí)了雙排樁剛架結(jié)構(gòu)中的樁與單排樁在應(yīng)力特性上存在顯著差異：錨式單排樁僅在水平荷載作用下產(chǎn)生彎矩和剪力，而雙排樁剛架結(jié)構(gòu)在水平荷載作用下產(chǎn)生彎矩和剪力，剪力遠(yuǎn)低于單排樁。

1.4.2 長短組合雙排樁定型及優(yōu)化

從前一部分的計(jì)算結(jié)果來看，由于雙排樁基的嵌固檢驗(yàn)與單排懸臂樁基的嵌固檢驗(yàn)是類似的，與單排樁相比，雙排樁的抗傾穩(wěn)定性計(jì)算中，考慮了土體及樁身重量的影響，提出了雙排樁的抗傾穩(wěn)定性計(jì)算公式。研究表明，利用長、短雙排雙排樁結(jié)構(gòu)，在雙排樁頂設(shè)置聯(lián)接梁，使內(nèi)、外雙排樁形成一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定與變形控制。

在優(yōu)化設(shè)計(jì)中，主要集中在樁體，特別是后排樁的加強(qiáng)上。總剪力矩和總剪力矩都很小，且集中在中部。由于上、下兩個(gè)部位的受力比較小，所以在樁體中采用了上、中、下三個(gè)部位不同配筋，上段(0.0 ～ -6.0m)和下段(-21.0 ～ -32.0m) 經(jīng)計(jì)算后，可將鋼筋減至一半。對(duì)已建的前排樁基，在通過附加錨索進(jìn)行彎矩調(diào)節(jié)后，仍可保證原有鋼筋的受力，并設(shè)置混凝土腰梁，提高支撐結(jié)構(gòu)的整體變形協(xié)調(diào)能力。

最后的方案是：前排樁22.0m，樁徑0.8m，樁間距1.4m+后排樁32.0m，樁直徑0.8m，間距1.4m長短復(fù)合雙排樁支撐結(jié)構(gòu)。對(duì)改變的設(shè)計(jì)方案作了具體的論證。經(jīng)認(rèn)真研究后，一致認(rèn)為應(yīng)采取此項(xiàng)技術(shù)方法，并同時(shí)強(qiáng)化變形監(jiān)控和堅(jiān)持信息化施工的前提下，予以推廣應(yīng)用。

2 長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)施工監(jiān)測與控制

長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)是一種在基坑周圍設(shè)置長度不同的樁，以形成雙排樁墻的支護(hù)技術(shù)。施工監(jiān)測與控制是確保該技術(shù)施工安全的重要手段，在此介紹其基本監(jiān)測參數(shù)、監(jiān)測儀器與設(shè)備以及監(jiān)測與控制方法[3]。

2.1 基本監(jiān)測參數(shù)

基坑變形監(jiān)測：基坑變形是一種基本的監(jiān)測參數(shù)。變形監(jiān)測旨在監(jiān)測基坑周圍地面、建筑物和樁體的變形情況，通過變形量的量化分析，評(píng)估基坑開挖對(duì)周圍結(jié)構(gòu)的影響。

基坑土壓力監(jiān)測：基坑土壓力監(jiān)測主要是針對(duì)樁周土壓力以及基坑外土壓力的監(jiān)測，各種土壓力的變化情況可以幫助工程師及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的問題。

樁身變形監(jiān)測：長短組合雙排樁在支護(hù)時(shí)會(huì)存在一定的受力情況，因此需要對(duì)樁身變形進(jìn)行監(jiān)測，以確保樁的安全和可靠性。

2.2 監(jiān)測儀器與設(shè)備

變形監(jiān)測儀器：變形監(jiān)測儀器分為傳統(tǒng)儀器和電子儀器，傳統(tǒng)儀器包括水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等，電子儀器包括全站儀、激光測距儀、位移計(jì)等。

土壓力監(jiān)測儀器：土壓力監(jiān)測儀器主要包括土壓計(jì)、壓力傳感器等，用于監(jiān)測挖掘機(jī)的壓力、樁周土壓力、基坑外土壓力等信息。

樁身變形監(jiān)測儀器：樁身變形監(jiān)測儀器包括測斜儀、激光測量儀等。

2.3 監(jiān)測與控制方法

實(shí)時(shí)監(jiān)測：監(jiān)測數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)傳輸?shù)奖O(jiān)測中心，以便工程師及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并作出調(diào)整。

系統(tǒng)控制：根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析結(jié)果，工程師可以在一定程度上控制挖掘機(jī)的施工速度和幅度，減少基坑變形和土體位移。

緊急處置措施：當(dāng)發(fā)現(xiàn)基坑變形超出警戒線，需要立即采取緊急處置措施，以確保工人的人身安全和土體穩(wěn)定性。

2.4 實(shí)際施工與效果監(jiān)測

經(jīng)過數(shù)月的施工，最終在質(zhì)量驗(yàn)收合格后整個(gè)建筑工程完工。在使用一段時(shí)間后，效果明顯：基坑內(nèi)土方穩(wěn)固，墻體平整，無任何傾斜、開裂和坍塌等現(xiàn)象；建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在負(fù)載條件下保持良好的整體性和穩(wěn)定性；停車場使用期間，經(jīng)過相應(yīng)的監(jiān)測，未出現(xiàn)任何危險(xiǎn)情況，施工質(zhì)量得到充分的保證。

3 長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)發(fā)展

3.1 優(yōu)勢分析

長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)是一種先進(jìn)的基坑支護(hù)技術(shù)，長短組合雙排樁基坑支護(hù)具有承載力高、穩(wěn)定性好、施工效率高、成本低廉等優(yōu)勢，適合用于需要較深基坑支護(hù)的場合。具有以下優(yōu)點(diǎn)：

應(yīng)力分布均勻：長短組合雙排樁的間隔互相交錯(cuò)，使得整個(gè)基坑內(nèi)的應(yīng)力分布均勻，從而降低了單排樁的荷載集中率。

支護(hù)性能穩(wěn)定：長樁能夠確保整個(gè)樁身深入地下，增大支護(hù)距離；短樁能夠適應(yīng)土體的變形及地下水的滲流。這種長短組合相結(jié)合的設(shè)計(jì)，讓整個(gè)基坑支護(hù)性能更加穩(wěn)定可靠。

施工周期短：基坑支護(hù)施工周期短，不易受土層變化的影響，能夠滿足高強(qiáng)度迫切施工需求。

3.2 劣勢分析

然而，長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)并不是完美的，它也存在以下缺點(diǎn)：

樁身縱向連接固定困難：長、短樁組合的支護(hù)方式，必須通過頂梁連接起來。連接方法決定其受力性能的優(yōu)劣，連接不到位，則可能影響整體支護(hù)效果。

施工中樁機(jī)能力要求高：長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)需要經(jīng)過高效的施工方式，要求施工單位具備高品質(zhì)的施工水平、先進(jìn)的挖掘機(jī)械和完善的的施工管理體系。

因此，在實(shí)際的基坑支護(hù)施工中，必須全面評(píng)估工程的實(shí)際需求、現(xiàn)場特點(diǎn)和技術(shù)水平，選擇最優(yōu)的基坑支護(hù)方案。

3.3 未來發(fā)展方向

長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)是一種先進(jìn)的地下工程支護(hù)技術(shù)，在未來的發(fā)展中，主要有以下方向。

提高支護(hù)效能：隨著科技的發(fā)展和人們的需求增長，長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)需要提高其支護(hù)效能，包括提高樁的承載力和剛度等方面。

生態(tài)環(huán)保：環(huán)保已成為各行各業(yè)的重要發(fā)展方向，長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)也不例外。在未來發(fā)展中，需要更加注重環(huán)保指標(biāo)，減少廢棄物的排放，提高工程建設(shè)的可持續(xù)性。

智能化：智能化技術(shù)是未來工程建設(shè)的趨勢，長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)也需要借鑒這些技術(shù)。例如，通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)控混凝土的強(qiáng)度和樁的變形情況等，可以優(yōu)化支護(hù)方案，提高施工效率和質(zhì)量。

風(fēng)險(xiǎn)因素控制：在長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)的未來發(fā)展中，風(fēng)險(xiǎn)因素的控制是非常重要的。例如，在施工過程中，可能會(huì)遇到地下水、軟土、斷層等問題，需要通過適當(dāng)?shù)拇胧┛刂骑L(fēng)險(xiǎn)，保證工程的穩(wěn)定性和安全性。

長短組合雙排樁基坑支護(hù)技術(shù)在未來的發(fā)展中，需要繼續(xù)注重提高技術(shù)水平、開發(fā)新的材料和技術(shù)、增強(qiáng)支護(hù)效能、促進(jìn)智能化與環(huán)保等方面的綜合發(fā)展，以滿足不斷變化的市場需求和應(yīng)對(duì)未來面臨的挑戰(zhàn)。

4 結(jié)束語

綜上所述，長短組合雙排樁基坑支護(hù)體系的構(gòu)建和應(yīng)用，是在長期工程實(shí)踐中形成的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和技術(shù)創(chuàng)新。該技術(shù)具有支撐能力強(qiáng)、施工難度小、工期短、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。在建筑、交通、水利等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并在未來的發(fā)展中，在支護(hù)效能、環(huán)保、智能化以及風(fēng)險(xiǎn)因素控制等方面面臨著更大的挑戰(zhàn)和需求。因此，繼續(xù)發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢和特點(diǎn)，注重技術(shù)創(chuàng)新和提高應(yīng)用水平，將有助于推動(dòng)工程建設(shè)的發(fā)展和進(jìn)步。