雙排樁在軟土深基坑支護(hù)中的應(yīng)用

何勝暉

（廣東省有色礦山地質(zhì)災(zāi)害防治中心 廣州510060）

0 前言

目前，對于基坑開挖較深而又受到場地較狹小及臨近建筑物地下樁基或管線的影響的項目，往往采用雙排鋼筋混凝土樁進(jìn)行支護(hù)。如果場地有含水層，則應(yīng)增加基坑防滲工程設(shè)計［1］，對于雙排樁在基坑支護(hù)中的研究較多，但對于在巨厚軟土層中的深基坑支護(hù)中采用雙排樁支護(hù)的成功實例不多。本工程案例除了在坑內(nèi)用水泥攪拌樁加固得以增大被動土壓力，減小了支護(hù)樁的深度，從實際的樁頂位移和沉降觀測結(jié)果證明是可行的，并且發(fā)現(xiàn)隨著雙排樁排距增大樁深減小，可以盡量的做到經(jīng)濟(jì)合理，技術(shù)可靠。

1 工程概況

某工程位于廣東清遠(yuǎn)市，地下室周邊總長1 006 m，地下室總面積約47 000 m2，地下室2 層，底板底開挖深度8.5 m。場地地層主要為填土、淤泥質(zhì)土、粘性土、圓礫卵石、基巖。部分地段可放坡開挖。場地東面和南面鄰近高層建筑（基礎(chǔ)為管樁），不允許施工錨索，加上可用空間只有3～4 m，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比分析，采用“雙排樁+鋼架梁”支護(hù)結(jié)構(gòu)比“單排樁+內(nèi)支撐”支護(hù)方案更優(yōu)，施工便利性也更好?；又ёo(hù)設(shè)計安全等級為一級。

2 場地工程地質(zhì)條件

根據(jù)本場地巖土工程勘察報告，場地地層從上至下主要為：

⑴填土：厚度0.5～5.9 m，素填土為主，欠壓實。

⑵淤泥質(zhì)土：灰黑色，流塑狀；厚度8.8～15.6 m，平均厚度11.05 m。

⑶ 圓礫卵石：厚度0.5～6.8 m，平均厚度2.2 m。中密狀，間隙充填粘性土和少量砂土。

⑷殘積粉質(zhì)粘土：褐紅色，可塑，0.42～11.37 m，平均厚度3.25 m。

⑸中微風(fēng)化角礫巖：揭露厚度0.9～6.1 m，巖質(zhì)硬，局部裂隙較發(fā)育。

場地地下水主要賦存于圓礫卵石層，一般位于基坑開挖深度以下7～10 m?？刹豢紤]地下水對支護(hù)結(jié)構(gòu)的影響。

3 雙排樁支護(hù)設(shè)計及變形監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 計算參數(shù)

選取本支護(hù)段物理力學(xué)性狀最差的勘察地質(zhì)孔作為計算剖面，其計算參數(shù)如表1（主要以勘察報告提供）所示。

表1 物理力學(xué)性狀最差勘察地質(zhì)孔參數(shù)Tab.1 Calculation Parameters of Geological Hole

地下水水位為坑外-2.0 m，坑內(nèi)-8.6 m。因基坑開挖深度范圍內(nèi)和坑底下存在巨厚淤泥質(zhì)軟土層，被動土壓力過小，會大幅增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的深度，增加成本。為此，設(shè)計時在坑底以下使用了水泥攪拌樁搭接格構(gòu)墻（人工加固土），墻寬5.3 m，墻深7.7 m；把被動土壓力土層的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)提高至經(jīng)驗值c=15 kPa，φ=15°。

3.2 設(shè)計計算［2］

⑴雙排樁，混凝土C25，樁徑1.0 m，樁心距1.3 m，計算簡圖如圖1所示。

⑵作用在后排樁的主動土壓力按朗肯土壓力理論計算：

作用在前排樁的被動土反力按Ps=ksν+Ps0計算；

前、后排樁間土對樁側(cè)的壓力按下式計算：

式中：kc為樁間土水平剛度系數(shù)，kc=Ec/（sy-d）；sy為雙排樁的排距；d為樁徑；△ν為前后樁水平位移的差值；Pc0為前后排樁間土對樁的初始壓力；ks為土的水平反力系數(shù)；Ps0為初始分布土反力。

⑶雙排樁的嵌固深度Ld應(yīng)符合下式要求：

式中：Ke為嵌固穩(wěn)定安全系數(shù)，安全等級為一級≥1.25，二級≥1.20，三級≥1.15；

3.3 計算結(jié)果

根據(jù)商業(yè)計算軟件進(jìn)行計算（簡化Bishop法），在不同的排距情況下，滿足抗傾覆穩(wěn)定性、整體穩(wěn)定性、抗隆起穩(wěn)定性等條件下的支護(hù)樁的嵌固深度、位移和沉降［3］如表2所示。

表2 計算成果［3］Tab.2 Calculation Results

可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)雙排樁排距增大時，支護(hù)樁的嵌固深度減小，同時支護(hù)結(jié)構(gòu)體頂部位移和沉降略有增大，但不是很明顯；但當(dāng)排距增大至3.5 m 以上后，由于雙排樁樁間土受約束力變?nèi)?，沉降反而略有增大?/p>

3.4 基坑變形監(jiān)測結(jié)果分析［4］

雙排樁支護(hù)段的變形監(jiān)測點有WY1～WY8，WY37和WY34。由于WY34 點受施工影響被毀壞，坡頂位移及沉降觀測點如圖2所示。

經(jīng)過從開挖土方至地下室底板澆筑完，2 層地下室均施工出地面后，坡頂?shù)奈灰萍俺两道塾嬛等绫?所示。

3.5 結(jié)果分析

從表3 中可以發(fā)現(xiàn)，坡頂位移（累計）實測值均遠(yuǎn)小于理論計算的位移值。WY1 和WY37 因在未完全完成支護(hù)樁的情況下進(jìn)行了挖土，導(dǎo)致前期位移和沉降過大，后來待完成支護(hù)樁及鋼架連接梁后，再觀測位移和沉降均累計小于10 mm，所以其實際的累計位移和沉降也應(yīng)該與其他觀測點差異不大。

表3 坡頂?shù)奈灰萍俺两道塾嬛礣ab.3 Accumulated Value of Slope Top Displacement and Settlement

4 結(jié)論

⑴在施工空間較窄且無法施工錨索錨定的深基坑支護(hù)，可采用“雙排樁+鋼架連接”的支護(hù)形式進(jìn)行支護(hù)設(shè)計，但應(yīng)與“單排樁加內(nèi)支撐”或“連續(xù)墻”等支護(hù)形式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)對比后合理選用。

⑵對于深厚軟土層，為增大支護(hù)結(jié)構(gòu)的被動土壓力，可以在坑內(nèi)底部以下設(shè)置水泥攪拌樁格構(gòu)式擋墻［5］，墻身深度以穿過軟土進(jìn)入下部性狀較好土層0.5 m以上為宜。

⑶當(dāng)雙排樁的排距增大時，支護(hù)樁的嵌固深度變小。可對照現(xiàn)場實際情況優(yōu)化，以降低造價。

⑷雙排樁支護(hù)體結(jié)構(gòu)頂部的位移實測值比理論計算值小大約50%，沉降實測值遠(yuǎn)小于理論計算值。本工程實例的數(shù)據(jù)可供類似地質(zhì)條件的基坑支護(hù)設(shè)計參考，但針對不同的地質(zhì)條件應(yīng)謹(jǐn)慎采用。