双排桩在软土深基坑支护中的应用

何胜晖

（广东省有色矿山地质灾害防治中心 广州510060）

0 前言

目前，对于基坑开挖较深而又受到场地较狭小及临近建筑物地下桩基或管线的影响的项目，往往采用双排钢筋混凝土桩进行支护。如果场地有含水层，则应增加基坑防渗工程设计［1］，对于双排桩在基坑支护中的研究较多，但对于在巨厚软土层中的深基坑支护中采用双排桩支护的成功实例不多。本工程案例除了在坑内用水泥搅拌桩加固得以增大被动土压力，减小了支护桩的深度，从实际的桩顶位移和沉降观测结果证明是可行的，并且发现随着双排桩排距增大桩深减小，可以尽量的做到经济合理，技术可靠。

1 工程概况

某工程位于广东清远市，地下室周边总长1 006 m，地下室总面积约47 000 m2，地下室2 层，底板底开挖深度8.5 m。场地地层主要为填土、淤泥质土、粘性土、圆砾卵石、基岩。部分地段可放坡开挖。场地东面和南面邻近高层建筑（基础为管桩），不允许施工锚索，加上可用空间只有3～4 m，经技术经济对比分析，采用“双排桩+钢架梁”支护结构比“单排桩+内支撑”支护方案更优，施工便利性也更好。基坑支护设计安全等级为一级。

2 场地工程地质条件

根据本场地岩土工程勘察报告，场地地层从上至下主要为：

⑴填土：厚度0.5～5.9 m，素填土为主，欠压实。

⑵淤泥质土：灰黑色，流塑状；厚度8.8～15.6 m，平均厚度11.05 m。

⑶ 圆砾卵石：厚度0.5～6.8 m，平均厚度2.2 m。中密状，间隙充填粘性土和少量砂土。

⑷残积粉质粘土：褐红色，可塑，0.42～11.37 m，平均厚度3.25 m。

⑸中微风化角砾岩：揭露厚度0.9～6.1 m，岩质硬，局部裂隙较发育。

场地地下水主要赋存于圆砾卵石层，一般位于基坑开挖深度以下7～10 m。可不考虑地下水对支护结构的影响。

3 双排桩支护设计及变形监测结果分析

3.1 计算参数

选取本支护段物理力学性状最差的勘察地质孔作为计算剖面，其计算参数如表1（主要以勘察报告提供）所示。

表1 物理力学性状最差勘察地质孔参数Tab.1 Calculation Parameters of Geological Hole

地下水水位为坑外-2.0 m，坑内-8.6 m。因基坑开挖深度范围内和坑底下存在巨厚淤泥质软土层，被动土压力过小，会大幅增加支护结构的深度，增加成本。为此，设计时在坑底以下使用了水泥搅拌桩搭接格构墙（人工加固土），墙宽5.3 m，墙深7.7 m；把被动土压力土层的抗剪强度指标提高至经验值c=15 kPa，φ=15°。

3.2 设计计算［2］

⑴双排桩，混凝土C25，桩径1.0 m，桩心距1.3 m，计算简图如图1所示。

⑵作用在后排桩的主动土压力按朗肯土压力理论计算：

作用在前排桩的被动土反力按Ps=ksν+Ps0计算；

前、后排桩间土对桩侧的压力按下式计算：

式中：kc为桩间土水平刚度系数，kc=Ec/（sy-d）；sy为双排桩的排距；d为桩径；△ν为前后桩水平位移的差值；Pc0为前后排桩间土对桩的初始压力；ks为土的水平反力系数；Ps0为初始分布土反力。

⑶双排桩的嵌固深度Ld应符合下式要求：

式中：Ke为嵌固稳定安全系数，安全等级为一级≥1.25，二级≥1.20，三级≥1.15；

3.3 计算结果

根据商业计算软件进行计算（简化Bishop法），在不同的排距情况下，满足抗倾覆稳定性、整体稳定性、抗隆起稳定性等条件下的支护桩的嵌固深度、位移和沉降［3］如表2所示。

表2 计算成果［3］Tab.2 Calculation Results

可以发现，当双排桩排距增大时，支护桩的嵌固深度减小，同时支护结构体顶部位移和沉降略有增大，但不是很明显；但当排距增大至3.5 m 以上后，由于双排桩桩间土受约束力变弱，沉降反而略有增大。

3.4 基坑变形监测结果分析［4］

双排桩支护段的变形监测点有WY1～WY8，WY37和WY34。由于WY34 点受施工影响被毁坏，坡顶位移及沉降观测点如图2所示。

经过从开挖土方至地下室底板浇筑完，2 层地下室均施工出地面后，坡顶的位移及沉降累计值如表3所示。

3.5 结果分析

从表3 中可以发现，坡顶位移（累计）实测值均远小于理论计算的位移值。WY1 和WY37 因在未完全完成支护桩的情况下进行了挖土，导致前期位移和沉降过大，后来待完成支护桩及钢架连接梁后，再观测位移和沉降均累计小于10 mm，所以其实际的累计位移和沉降也应该与其他观测点差异不大。

表3 坡顶的位移及沉降累计值Tab.3 Accumulated Value of Slope Top Displacement and Settlement

4 结论

⑴在施工空间较窄且无法施工锚索锚定的深基坑支护，可采用“双排桩+钢架连接”的支护形式进行支护设计，但应与“单排桩加内支撑”或“连续墙”等支护形式进行经济技术对比后合理选用。

⑵对于深厚软土层，为增大支护结构的被动土压力，可以在坑内底部以下设置水泥搅拌桩格构式挡墙［5］，墙身深度以穿过软土进入下部性状较好土层0.5 m以上为宜。

⑶当双排桩的排距增大时，支护桩的嵌固深度变小。可对照现场实际情况优化，以降低造价。

⑷双排桩支护体结构顶部的位移实测值比理论计算值小大约50%，沉降实测值远小于理论计算值。本工程实例的数据可供类似地质条件的基坑支护设计参考，但针对不同的地质条件应谨慎采用。