双排桩在相邻为施工场地的基坑支护中的应用

赖忠良

(福州市一建建设股份有限公司 福建福州 350001)

引 言

目前，随着国家对海西建设的深入，沿海地区的软土基坑开挖越来越深，基坑占地面积也越来越大，而基坑周边的环境越来越复杂，对周围建(构)筑物的保护要求也随之提高。传统的支护方式在安全性或者经济性方面有一定劣势，在场地条件受限制情况下，双排桩作为一种较为新型的支护方式开始越来越多的应用于软土深基坑并取得了显著的经济效益。

双排桩结构是一种空间组合类围护结构，由前后两排钢筋混凝土桩以及桩顶的刚性连梁组成，沿基坑长度方向形成双排围护的空间结构体系。该结构利用前后两排桩对土压力分布的有效分担，使支护结构的入土深度、桩身的内力分布更为合理，基坑的变形也得到很好控制，方便地下室结构施工，节省工期、费用。双排桩结构作为一种新型的支护方式在区域性应用和适用性方面还需进行更多的研究。目前，在设计理论方面、在影响因素方面，双排桩结构的研究已经取得一些进展，这些成果为双排桩支护结构在基坑工程的合理应用奠定了理论基础。

图1 基坑支护总平图

1 工程概况

1.1 场地周边环境

拟建场地位于福州市马尾区快安，拟建场地原为空地、旧宅基地，地势较为平坦开阔，场地西侧紧邻正在施工的三层地下室，地下室外墙水平间距不到4.5m。

本工程设有两层联体地下室，地下室周边底板面结构标高为 －8.90m(局部 －8.70m、－9.20m)，底板厚400mm，下设150厚素混凝土垫层，垫层底标高为 －9.45m，开挖深度 8.45～8.75m。单桩承台厚 1.20m，多桩承台厚 1.50～2.00m，至承台开挖深度约10.90m。

1.2 工程地质条件

根据勘察野外钻孔取得的地质资料，与基坑开挖有关的岩土层，自上而下分述如下:

①填土、②淤泥质土、③粉砂、④淤泥质土、⑤中砂、⑥粉质粘土、⑦粉砂、⑧卵石。

本场地对开挖有影响的地下水为赋存于(1)杂填土中的浅部上层滞水和赋存于(3)粉砂层中的承压水，承压水位埋深4.00－5.30m(标高1.10－1.20m)。含水层的平均渗透系数K=6.23－7.61(m/d)。

表1 土层参数表

2 基坑支护设计方案

2.1 基坑支护方案的选择

(1)若基坑采用内支撑支护，土方开挖施工难度较大，支护造价偏高。

(2)除西侧距离相邻基坑较近外，该基坑东南北侧，场地条件较好，可以采用桩锚的支护形式，以节省造价和工期。

(3)由于场地西侧条件受限，紧邻另一侧正在施工的基坑，其采用内支撑的支护方式，本基坑若采用锚杆会影响相邻基坑的施工;若整体采用内支撑，则较为浪费;若采用单排桩悬臂支护，变形验算不满足规范要求(见图2、图3，位移达75.66mm，超过福州市建设管理部门相关文件规定)。

综合考虑以上因素，除西侧基坑第一级采用放坡及平台卸载，第二级采用双排SMW工法桩+钢筋混凝土圈梁和连梁;基坑其他范围采用外锚式工法桩围护结构，基坑开挖分2级进行，第一级高度约为2m，剩余高度为第二级.第一级按1:0.5放坡素喷，第二级为工法桩与预应力锚索组合支护。典型剖面单排桩支护图如(图2)、典型剖面双排桩支护图如(图4)。

2.2 基坑支护设计计算

(1)双排桩的排间距确定

桩长为15m时，桩的排间距分别取2m、3m、4m进行验算，计算结果分别见(图 6、7、8、9、14、15)。

从上述计算结果可以看出:排间距为2m时，变形最大较大达46.36mm，不满足要求;排间距为3m，4m的变形分别为31.27mm，32.61m，均能满足。排间距为4m时，对于计算结果影响不大，但连梁的造价增加，由于场地条件受限，排间距不宜采用4m。因此，排间距取3m较为合适。

图2 典型剖面单排桩支护图

图3 典型剖面单排桩支护计算结果图(桩长15米，桩间距0.9米)

图4 典型剖面双排桩支护图

(2)桩长的确定

桩的排间距为3m，桩长分别取12m、15m、18m进行验算，计算结果分别见(图 10、11、14、15、12、13)。

图5 双排桩计算模型

图6 双排桩前排桩计算结果(排间距为2米)

图7 双排桩后排桩计算结果(排间距为2米)

图8 双排桩前排桩计算结果(排间距为4米)

由图及计算结果可以看出，桩长12m，15m，18m时，分别对应的前排桩变形分别为 46.30mm，31.27mm，27.54mm，桩长 12m，变形不能满足;桩长15m，18m变形均能满足要求，桩长18m对计算结果影响不大。故桩长取15m较为合适。

通过以上计算与分析，本基坑支护的双排桩桩长取15m，桩排间距取3m，较为合理。

图9 双排桩后排桩计算结果(排间距为4米)

图10 双排桩前排桩计算结果(桩长12米)

图11 双排桩后排桩计算结果(桩长12米)

图12 双排桩前排桩计算结果(桩长18米)

图13 双排桩后排桩计算结果(桩长18米)

本基坑支护结构的计算采用理正深基坑6.0软件进行计算，双排桩计算模型如(图5)所示，双排桩支护方案位移及弯矩剪力包络图比较如(图14、图15)所示。

图14 双排桩前排桩计算结果

图15 双排桩后排桩计算结果

3 基坑监测

本工程按上述设计方案实施，于2014年支护及地下室施工顺利完成并回填。

通过在基坑周边埋设深层土体水平位移(测斜)，支护结构在深度方向的变形情况如(图16)所示。现场实测前排桩最大变形量为38.09mm，深度为0.5m;计算结果显示，前排桩最大变形量为31.27mm，深度为0.0m。

现场监测的结果与理论值之间的比较可得以下的结论:

(1)前排桩的最大变形量与计算结果较为吻合，但偏大一些。

(2)前排桩的变形趋势与理论较为一致，呈“开口型”，最大变形量的位置接近基坑坑顶位置。

(3)桩顶的监测值比理论稍大些。

(4)通过与现场监测的结果进行比较，采用该简化计算模型进行分析，是具有一定的可靠度。

4 结论与建议

(1)与悬臂单排桩相比，双排桩支护结构能有效地控制基坑侧向变形和减小桩身弯矩，减少基坑开挖工程对周边环境的影响。但在周边环境特别复杂的情况，必须与挖土施工方案相结合，才能最大程度的发挥双排桩支护结构的性能表现。

(2)增加连梁刚度，可使前、后排桩的水平位移减小，但当增加到一定程度后，对桩身水平位移的限制并不明显。在实际工程中，可权衡考虑控制造价。

(3)双排桩的冠梁与连梁截面高度不宜太小，才能达到钢结构的作用。

(4)双排桩之间排距的变化直接影响桩体两侧土压力的变化。排距过小，主要表现悬臂式特性，而排距过大，后排桩主要起拉锚作用。当排距适当时，双排桩支护结构有较好的性能表现。

本基坑工程采用了双排SWM工法桩结合桩锚的支护方案，较好的节省了支护工程的工期和造价，为福建沿海软土地区的深基坑工程提供了很好的借鉴和参考价值。

图16 典型实测水平位移——深度曲线图

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