双排桩基坑支护结构在软弱土层中的设计与应用

邝立智（广东省建科建筑设计院有限公司，广东 广州）



双排桩基坑支护结构在软弱土层中的设计与应用

邝立智（广东省建科建筑设计院有限公司，广东 广州）

双排桩在基坑支护工程中的应用越来越普遍，但由于其在软弱土层中的变形量较大，因此其工程应用受到了较多限制。本文提出了将常规的前后排桩连梁调整为连板，并在前后排桩之间设置格栅式搅拌桩水泥加固土的技术措施，通过工程实践及监测数据证明了该技术措施能有效减少双排桩在软弱土层中的变形量。

双排桩；软弱土层；变形控制

1　前言

随着越来越多地方法律、法规明文规定基坑支护结构不得超出本项目用地红线或进入已有建筑物投影范围，锚拉式支护结构的使用受到了更多限制。支撑式支护结构由于影响基坑开挖及地下结构施工、支撑拆除工序繁复，所以施工工期较长；而且在基坑面积及跨度很大、基坑深度不大的情况下，支撑式支护结构在造价上无优势。因此，双排桩支护结构的应用越来越普遍。但若软弱土层深厚且基坑开挖深度较大，常规双排桩的变形量将较难控制从而限制其工程应用。本文以某工程为实例，提出某种降低软弱土地层中双排桩基坑支护结构变形量的工程技术措施。

2　工程概况

本项目位于佛山市南海区，设置2层地下室。基坑大致成长方形，长边尺寸约310m，短边尺寸约190m，基坑支护周长约1300m，基坑开挖深度约9.05m。基坑东、南、西侧均为已有建筑，基坑北侧为市政路，基坑周边环境情况见图1。

图1　基坑周边环境图

3　工程地质概况

根据本项目岩土工程勘察报告，在钻探深度范围内，本项目典型地质情况如图2所示，图示基坑开挖深度及坑底一定深度范围内均为软弱淤泥土层。

图2　典型地质剖面图

4　基坑支护设计方案

由于项目所在地法律、法规明文规定锚杆（索）不得超出本项目用地红线或进入已有建筑物投影范围，且软弱土层厚度较大，锚索难以在不入侵已有建筑物投影范围的情况下达到设计所需抗拔力。而基坑面积及跨度较大，若采用内支撑将严重影响土方开挖及地下结构施工，工期要求难以满足。因此，本项目采用双排桩（直径1.0m，前排桩间距1.2m，后排桩间距2.4m，前后桩排距5d）+桩外侧一排搭接式大直径搅拌桩止水帷幕的支护截水方案。但由于软弱土层较为深厚，上述双排桩支护方案根据现行规范计算公式所得出的最大水平位移数值高达109.6mm，无法满足二级基坑60mm的变形控制要求。若进一步加大支护桩直径或减少桩间距虽能减少基坑变形但造价增大明显，而前后桩排距也已达到最优排距的上限值［1］。为降低双排桩变形量以保护周边建筑群，本项目采用如下工程技术措施：①将常规的前后排桩连梁调整为连板，在混凝土方量不变的前提下增大前后排桩的整体连接刚度，从而减少前排桩的变形量S1［2］。②在前后排桩之间沿软弱土层深度范围设置格栅式搅拌桩水泥加固土，具体做法详见图3～4；水泥加固土提高了双排桩计算模型［3］中的土弹簧刚度系数k，从而减少桩间土的压缩量（即前后排桩相对位移量）S2，对于软弱土层该效果尤其明显。由于双排桩支护结构最大水平位移位于后排桩，而后排桩位移S3=S1+S2，因此通过上述工程技术措施理论上可有效降低基坑水平位移量。根据加固后水泥土的压缩模量ES重新计算k值，并代入现行规范公式进行复核计算，得出的最大水平位移数值为78.6mm。

图3　基坑支护剖面图

图4　水泥加固土横断面图

后期施工作业严格按上述设计方案实施，并安全顺利地开挖至基坑底设计标高（图5～6）。根据第三方监测单位所提供的监测数据（表1）显示，在基坑土方开挖至设计标高且基坑支护结构变形稳定后，基坑顶部实测最大水平位移数值仅为52.7mm，比加固前理论计算所得的最大水平位移数值109.6mm减少56.9mm，工程实践证明上述技术措施能有效减少基坑在软弱土层中的变形量。此外，根据水泥加固土压缩模量ES复核计算所得的理论最大水平位移值78.6mm较为贴近实测值52.7mm，因此仅需采用水泥加固土的压缩模量代替原状土的压缩模量即可在设计计算过程中将水泥加固土的作用考虑在内，无需复杂的建模计算［4］。

5　结论

（1）通过将常规的前后排桩连梁调整为连板，并在前后排桩之间设置格栅式搅拌桩水泥加固土，增加了前后排桩的连接刚度及桩间土的压缩刚度，从而达到降低双排桩变形量的目的。工程实践结果证明了上述技术措施的有效性，可用作同类工程项目参考。

图5　现场照片一

图6　现场照片二

表1　基坑顶部典型水平位移监测点最大监测值汇总表

（2）现行规范并未考虑桩间水泥加固土对变形控制的正面作用，设计计算时可根据水泥加固土的压缩模量ES计算土弹簧刚度系数k值，无需复杂的建模计算即可将水泥加固土的加固作用考虑在内。

［1］孙 涛.双排桩支护排距的优化研究.岩土工程学报，2012.

［2］林 鹏.双排桩支护结构在软土基坑工程中的应用分析.岩土工程学报，2010.

［3］中华人民共和国住房及城乡建设部.《建筑基坑支护技术规程》（JGJ 120-2012），2012.

［4］陈晨.双排桩支护结构在软土基坑中的应用及分析，中国岩土，2013.

所获荣誉及奖励：2012年获技术专利：一种地下室底板与地下连续墙连接节点 （201210575094）；2015年度广东省优秀工程勘察设计奖工程勘察类三等奖。

Design and Application of double-row piles retaining structure in soft soil

Kuang lizhi（Jianke Architectural Design Institute of Guangdong Province CO.LTD Guangzhou）

Double-row piles in retaining structure is applied more and more widely，but because of its large deformation amount in the soft soil，its engineering application is subject to more restrictions.This paper presents the technical measures that adjust connecting beam of front and back row piles to connecting plate and set grid type mixing pile cement reinforcement soil between front and back row piles，through the engineering practice and the monitoring data prove the technical measures can effectively reduce the deformation of double-row piles in soft soil.

double-row piles；soft soil；deformation control

邝立智（1982-），男，岩土工程师，工学硕士，主要从事岩土工程设计及勘察工作。

TU473.1

A

2095-2066（2016）09-0001（起始页码）-02

2016-3-8