【中圖分類號(hào)】：TU753 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】：A 【文章編號(hào)】：1008-3197（2025）04-51-07

【DOI編碼】：10.3969/j.issn.1008-3197.2025.04.012

Deformation Monitoring and Calculation Analysis of Deep Foundation Pit under Different Pile -support Combination Systems

WEIWeiwei，YANGPo，ZHANGLIjiang，HUYue，WANGZhenhui，HULei （China Construction International Construction Co.LTD.，Suzhou 215oO4，China）

【Abstract】： Taking adeep foundation pit project in Suzhou as a case study，this paper compares the supporting systems of single-row piles with two levels of concrete supports and double row piles withone level of concrete support during theexcavationof thesame foundation pitthrough on-sitedeformationmonitoring.Theresultsindicate thatthe axial forceinthefirst-level supports forboththesingle-rowpileand double-row pilesystems gradually increases with the increase of excavation depth offoundation pit，and theaxial forceper linear meter in the supports ofthe double-row pilesystem is greater than thatinthe single-rowpilesystem.The deep horizontal displacement and vertical displacement of both supporting structures increasewith increasing excavation depth of the foundation pit，and influenced bythe time-dependent efects of excavation，uneven deformations occur in the supporting structures onboth sides ofthe foundation pit.Theoreticalcalculation and analysis demonstrate that the measured deformation of the single-row pile support structure agrees well with the calculated values，while a relativelysmalldiscrepancy exists for the double-row piles，highlighting the importanceof carefully selecting the compression modulus of the soil between the piles.Both supporting structures effectively control the deformation of the deep foundation pit.

Key words】：deep foundation pit;single row pile;double row pile;deformation monitoring;concret

隨著城市地下空間的開發(fā)，基坑工程密集化且向著“深、大、長\"特點(diǎn)發(fā)展，深基坑支護(hù)形式直接影響著周邊環(huán)境及基坑開挖的安全性、經(jīng)濟(jì)性和施工的便利性[～3]。排樁-內(nèi)支撐支護(hù)體系因可靠性高、不侵越紅線、施工工藝簡(jiǎn)單、工程造價(jià)較低等優(yōu)點(diǎn)而得到越來越廣泛的應(yīng)用[4～5]。

不少學(xué)者通過數(shù)值分析、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和理論計(jì)算探討了排樁-支撐的內(nèi)力分布和變形規(guī)律。房師軍等依托于地鐵明挖深基坑工程排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，并結(jié)合數(shù)值分析方法，分析各施工階段樁體變形規(guī)律，得到隨著基坑開挖和支撐的架設(shè)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形曲線由基坑剛開挖時(shí)未架設(shè)支撐時(shí)的斜曲線線性變化逐漸向“弓\"字形轉(zhuǎn)化且最大水平位移發(fā)生的位置也隨之下移，約在開挖深度的2/3處；彭文韜等基于數(shù)值分析軟件對(duì)基坑中排樁-內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力及變形分布規(guī)律進(jìn)行分析總結(jié)，得出開挖過程中在冠梁及內(nèi)支撐梁的協(xié)調(diào)作用下，樁頂?shù)膹澗睾苄?，各樁都存在反彎點(diǎn)并都處于基坑開挖面附近，支撐軸力隨基坑開挖逐漸增大，最大值發(fā)生在冠梁沿基坑邊中部附近；肖桃李等通過數(shù)值模擬手段對(duì)基坑施工開挖過程中內(nèi)支撐排樁結(jié)構(gòu)體系的受力與變形進(jìn)行研究，結(jié)果表明，隨開挖進(jìn)行，排樁及內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)位移不斷增大且內(nèi)支撐有效抑制排樁變形，從而使排樁呈“鼓肚狀”，最大變形位置約位于0.71倍的開挖深度處。

同時(shí)，雙排樁支護(hù)體系因其抗側(cè)移剛度大，可增加無支撐排樁的支撐深度，在基坑工程中也得到較多成功應(yīng)用[9～10]。有學(xué)者對(duì)雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在基坑工程中的受力變形等情況開展了研究：初振環(huán)等通過數(shù)值分析結(jié)合理論方法研究了緊鄰地鐵車站基坑懸臂雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)變形特征，得到雙排樁變形呈撓曲線分布，上大下小，前排樁最大水平位移發(fā)生在一定深度處，后排樁最大水平位移位于樁頂且后排樁受到樁間土的制約因素，水平位移略小于前排樁;林鵬等[12]基于軟土地區(qū)基坑工程情況，比較分析雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)及控制變形的作用，得到在開挖深度 6～7m 基坑中，雙排樁懸臂支護(hù)較單排樁變形減少約一半，能較好控制支護(hù)結(jié)構(gòu)變形且對(duì)周邊環(huán)境影響較小；邱佳榮等3應(yīng)用數(shù)值軟件對(duì)影響雙排樁支護(hù)效果的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析研究，得到排距應(yīng)在 4D～6D（D 為樁徑）時(shí)，樁和土體能夠共同作用，支護(hù)結(jié)構(gòu)發(fā)揮好的作用效果；提高連梁剛度，能較快減小前、后排樁的側(cè)向位移，但增加到一定程度后效果甚微，加固被動(dòng)區(qū)土體深和寬度在 3m 左右較為合適；吳剛等4借助彈性地基梁法理論，考慮滑移面和排距對(duì)作用在前后排樁上的土壓力的影響，提出了雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算模型，并與工程實(shí)測(cè)值進(jìn)行驗(yàn)證比較，得到計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果基本一致。

目前針對(duì)單排樁-支撐或雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的應(yīng)力分布及應(yīng)變規(guī)律研究多數(shù)是針對(duì)單個(gè)支護(hù)體系結(jié)合具體工程開展研究，很少在同一工程中對(duì)單排樁-支撐與雙排樁-支撐應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行對(duì)比分析，以探究?jī)煞N支護(hù)形式工程應(yīng)用價(jià)值。本文以蘇州某深基坑工程為背景，分析同一基坑開挖過程中單排樁 +2 道混凝土支撐與雙排樁 + 一道混凝土支撐不同支護(hù)體系實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)變化規(guī)律，并進(jìn)行對(duì)比分析；同時(shí)采用計(jì)算軟件對(duì)基坑施工中2種支護(hù)形式結(jié)構(gòu)的變形進(jìn)行分析，結(jié)合其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)加以驗(yàn)證，為類似深基坑工程中單排樁與雙排樁組合支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。

1工程概況

1.1基坑情況

基坑開挖深度 6.55～10.30m ，開挖面積約18867m² ，基坑周長約為 651m ?；又ёo(hù)體系位鉆孔灌注樁（單排/雙排） + 注漿鋼管斜撐/1～2道水平混凝土支撐，單排樁主要為 ?800mm@1 000mm 的鉆孔灌注樁，雙排樁后排樁為 ?700mm@2000mm 的鉆孔灌注樁，水平混凝土支撐為 800mm×800mm ，斜撐為 ?377 mm×10mm 的Q235鋼管；止水帷幕采用 ?85mm0@ 1 200mm 三軸攪拌樁，水泥摻量為 22% ，樁長 16～ 20.5m 。見圖1。

1.2地質(zhì)條件

擬建場(chǎng)地屬于三角洲沖積、湖積平原地貌類型。場(chǎng)地較為平坦，主要由黏性土、粉性土和砂土組成。見表1。

表1各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

1.3水文條件

擬建場(chǎng)地內(nèi)的地下水主要為淺部潛水和（微）承壓水。潛水主要賦存于淺部填土中，穩(wěn)定水絕對(duì)標(biāo)高為 1.67m ，埋深相對(duì)標(biāo)高 -2.2m 。微承壓水主要分布于淺部第 ⑤ 層中，埋深絕對(duì)標(biāo)高為 0.66～0.71m ，相對(duì)標(biāo)高 -3.14～3.09m 。

1.4周邊環(huán)境

基坑北側(cè)為蘇州地鐵3號(hào)線，距離基坑約 40m 南側(cè)為黃花涇河流，距離基坑約 150m 。

1.5監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

基于對(duì)不同排樁-支撐組合體系受力變形的研究，只針對(duì)單排樁 +2 道混凝土支撐及雙排樁 ⁺¹ 道混凝土支撐區(qū)域進(jìn)行相關(guān)項(xiàng)目監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要內(nèi)容包括：鋼筋混凝土支撐軸力、圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移、圍護(hù)結(jié)構(gòu)豎向位移。見圖2。

圖2監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

2監(jiān)測(cè)分析

基坑總體分2個(gè)區(qū)域（陰影與非陰影區(qū)域）開挖。見圖3和表2。

圖3基坑開挖

表2基坑開挖工況

2.1支撐軸力分析

混凝土支撐報(bào)警值第一道支撐為 8000kN ，第二道支撐為 12000kN 。

支撐軸力整體上均隨著時(shí)間增加而逐漸增大，最大值為單排樁第一道支撐，約為 7600kN ，未超過報(bào)警值。第一道支撐軸力在基坑開挖前期增加迅速，中期趨于變化緩慢，后期因陰影區(qū)域底板完成，部分支撐拆除，軸力增加放緩，單排樁與雙排樁第一道支撐最終軸力相近，但考慮水平向作用范圍，雙排樁第一道支撐每延米支撐軸力約為 262.45kN/m ，大于單排樁第一道支撐每延米軸力 186.27kN/m 。第二道支撐軸力的最大值約為 6500kN ，小于同一圍護(hù)條件下第一道支撐軸力，其值約占報(bào)警值的 54.2% ，第二道支撐軸力在施工底板期間有一段快速增長，從施工角度可知，基坑開挖至坑底后，需盡快封閉底板，減少暴露時(shí)長。見圖4和圖5。

圖4支撐軸力隨時(shí)間變化曲線

圖5每延米支撐軸力隨時(shí)間變化曲線

2.2支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移分析

根據(jù)基坑各斷面開挖工況，選取開挖至第一層土、開始開挖第二層土、開挖至坑底、底板完成等工況節(jié)點(diǎn)進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)深層土體位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析。

2.2.1單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移分析

開挖深度增加，支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移變大，單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)剖面監(jiān)測(cè)點(diǎn)P6和P18深層水平位移最大值分別為 10.3，12.4mm ，均小于預(yù)警值，分別位于 ^-4，-8m 處。當(dāng)開挖至坑底施做底板期間，支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移也在不斷增加，即所謂的時(shí)間效應(yīng)[；因此，基坑施工中要減少基坑暴露時(shí)間，這也與上述支撐軸力后期增加相對(duì)應(yīng)。此外，單排樁基坑剖面對(duì)稱兩側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移變形規(guī)律不一致，是受基坑整體圍護(hù)變形和相鄰地塊深基坑施工影響所影響。單排樁監(jiān)測(cè)點(diǎn)P6樁頂位移開挖期間由 -0.2mm 到 -5.1mm ，向坑外變化，施工底板期間緩慢向坑內(nèi)變化，最終達(dá)到 1.6mm ；而監(jiān)測(cè)點(diǎn) P18 樁頂位移施工期間一直在坑內(nèi)變化，且整體樁身水平位移變化規(guī)律呈“弓形”，最大水平位移發(fā)生的部位隨基坑施工下移。見圖6。

圖6單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移

注：“+\"表示基坑內(nèi)位移，“-\"表示基坑外位移

2.2.2雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移分析

隨著開挖深度增加，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移也逐漸變大，監(jiān)測(cè)點(diǎn) P8 和 P16 深層水平位移最大值分別為 4.6，8.3mm ，占預(yù)警值的 15.3% 和 27.7% ，均位于 -7.5m 處。雙排樁監(jiān)測(cè)點(diǎn) P8 樁頂向坑外變形，達(dá)到 -3.1mm ；監(jiān)測(cè)點(diǎn) P16 樁頂位移朝坑內(nèi)變形，最大值為 1.1mm 。此外，雙排樁基坑剖面對(duì)稱兩側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移變形規(guī)律與單排樁剖面較相似， P8 側(cè)樁頂位移值大于 P16 側(cè)，這可能是因?yàn)镻8監(jiān)測(cè)點(diǎn)側(cè)土方較 P16 側(cè)先開挖，暴露出土體的斜撐使樁身頂部出現(xiàn)向坑外的位移，且?guī)?dòng)另一側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)移動(dòng)，基坑整體向一側(cè)發(fā)生傾斜變形，隨著坑內(nèi)繼續(xù)卸載，使樁身頂部繼續(xù)向坑外變形，對(duì)稱側(cè)因土體及斜撐的抗力作用，變形較小。見圖7。

圖7雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移

注：“+\"表示基坑內(nèi)位移，“-\"表示基坑外位移

2.2.3支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移對(duì)比

同一工況下，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)深層土體位移基本小于單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)深層土體位移，基坑?xùn)|西側(cè)雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)深層土體最大水平位移分別約占單排樁的 37.1% 和 80.6% ，這是因?yàn)橄啾容^單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)，雙排樁提供了較大的圍護(hù)水平剛度，能夠有效抑制樁后深層土體發(fā)生水平位移。

此外，隨著基坑開挖，基坑?xùn)|側(cè)向坑外變形，西側(cè)向坑內(nèi)變形，表明基坑整體向東側(cè)發(fā)生傾斜變形，這可能是受東側(cè)相鄰地塊深基坑施工影響，但隨著底板施工和部分斜支撐拆除，基坑整體緩慢地向西側(cè)變化。見圖8。

注：“+\"表示基坑內(nèi)位移，“-\"表示基坑外位移

2.3支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向位移分析

預(yù)警值為累計(jì) ±30mm 。單排樁和雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)各測(cè)點(diǎn)豎向位移均上升，隨著施工進(jìn)行，上升位移值不斷增大。監(jiān)測(cè)期間， W8、W12、W26 和 W30 各測(cè)點(diǎn)豎向位移最大值分別為 21.3，18.2，11.1，13.6mm ，均未達(dá)到預(yù)警值。在同一基坑縱邊上，單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向位移均大于雙排樁，這可能是因?yàn)殡p排樁中后排樁與連梁共同作用抵制前排樁上升。此外，同一基坑剖面上，東側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)測(cè)點(diǎn)（ W8 與 W12 上升位移量大于西側(cè)（W26與 W30 ），最大差值分別為11.2、7.7mm ，表明基坑?xùn)|西兩側(cè)出現(xiàn)了不均勻上升現(xiàn)象，可能是由于東側(cè)先于西側(cè)先開挖，王體卸載回彈及受斜撐影響所導(dǎo)致；因此在基坑施工中，要切實(shí)考慮時(shí)間效應(yīng)影響。見圖9。

圖9單排樁與雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向位移

注：+\"表示上升，“-\"表示下降

3 計(jì)算與實(shí)測(cè)對(duì)比

借助計(jì)算軟件，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算得到數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。單排樁支護(hù)體系內(nèi)力變形計(jì)算主要采用等剛度法進(jìn)行樁身換算，再通過平面彈性地基梁法進(jìn)行結(jié)構(gòu)荷載下平面應(yīng)變分析；雙排樁計(jì)算采用考慮前后排樁相互作用的計(jì)算模型，在前后排樁之間設(shè)置彈性約束，反應(yīng)前后排樁之間土體壓縮性的影響[17]。

單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算能夠較好吻合，實(shí)測(cè)與計(jì)算最大深層土體水平位移值分別為12.4，14.29mm ，差值約 15% 。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)小于計(jì)算數(shù)值，最大位移值相差 10mm ，這可能與計(jì)算中樁間土體的壓縮模量選取有關(guān)，但樁身發(fā)生最大水平位移的位置實(shí)測(cè)與計(jì)算相一致。見圖10。

a）單排樁

圖10支護(hù)結(jié)構(gòu)深層土體位移實(shí)測(cè)與計(jì)算對(duì)比

4結(jié)論

1單排樁與雙排樁第一道支撐軸力隨基坑開挖深度增加而逐漸增大，雙排樁支撐軸力略小于單排樁第一道支撐，但每延米支撐軸力雙排樁大于單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)。

2）兩者支護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移均隨著基坑開挖深度增加和支護(hù)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)暴露時(shí)長影響增大，且相同工況下，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)深層土體位移小于單排樁。3）單排樁和雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向位移均隨施工進(jìn)行而增大，單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)豎向位移均大于雙排樁，受基坑開挖時(shí)空效應(yīng)影響，基坑兩側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)變形不均勻。

4）通過數(shù)值計(jì)算，得出單排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)深層土體水平位移實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)與計(jì)算具有較好吻合度；而雙排樁有一定差異，但發(fā)生最大水平位移的位置相同，因此，雙排樁計(jì)算過程中要注意樁間土模量選取。

參考文獻(xiàn)：

[1]萬星，戈銘，賀智江，等.南京軟土地區(qū)基坑墻體變形性狀研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2019，41（S1）：85-88.

[2]鄭剛.軟土地區(qū)基坑工程變形控制方法及工程應(yīng)用[J].巖土工程學(xué)報(bào)， 2022，44（1）：1-36+201.

[3]帥紅巖，陳少平，曾執(zhí).深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)變形特征的數(shù)值模擬分析[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2014，36（S2）：374-380.

[4]袁海慶，張光文.排樁-內(nèi)支撐深基坑支護(hù)體系的等效轉(zhuǎn)換與簡(jiǎn)化計(jì)算[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2011，33（5）：725-729.

[5]李釗，劉君剛，董澤中，等.排樁支護(hù)工程的研究現(xiàn)狀[J].湖北理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2023，39（5）：20-24+48.

[6]房師軍，付擁軍，姚愛軍.某地鐵工程深基坑排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形規(guī)律分析[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2011，33（S1）：223-226.

[7]彭文韜，魏昆.深基坑排樁-內(nèi)支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)空間變形的應(yīng)用研究[J].工業(yè)安全與環(huán)保，2018，44（1）：69-73.

[8]肖桃李，汪中林，程成，等.基于MIDAS/GTS的單支點(diǎn)內(nèi)撐式排樁結(jié)構(gòu)的力學(xué)變形特性研究[J].施工技術(shù)，2018，47（1）：50-53+59

[9]聶慶科，胡建敏，吳剛.深基坑雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)上的變形和土壓力研究[J].巖土力學(xué)，2008，（11）：3089-3094.

[10]連峰，劉治，付軍，等.雙排樁支護(hù)工程實(shí)例分析[J]巖土工程學(xué)報(bào)，2014，36（S1）：127-131.

[11]初振環(huán)，陳鴻，王志人，等.緊鄰地鐵車站基坑雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)性狀分析[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2012，34（S1）：474-479.

[12]林鵬，王艷峰，范志雄，等.雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在軟土基坑工程中的應(yīng)用分析[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2010，32（S2）：331-334.

[13]邱佳榮，陳征宙，胡謝飛，等.基坑工程中雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用分析[J].建筑科學(xué)，2013，29（7）：104-108.

[14]吳剛，白冰，聶慶科.深基坑雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算方法研究[J].巖土力學(xué)，2008，（10）：2753-2758.

[15]劉興旺，施祖元，益德清，等.軟土地區(qū)基坑開挖變形性狀研究[J].巖土工程學(xué)報(bào)，1999，21（4）：456-460.

[16]劉杰，姚海林，任建喜.地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測(cè)與數(shù)值模擬[J].巖土力學(xué)，2010，31（S2）：456-461.

[17]劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊(cè)[M].2版.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.