深基坑双排桩支护结构设计研究

2021-07-31邱朗

工程技术研究 2021年11期

邱朗

长沙理工大学土木工程学院，湖南长沙 410114

双排桩支护结构是最近几年随着深基坑工程出现的一种新型支护方式，与传统结构相比，结构方式发生了一定的改变，由之前的单排桩支护转变为两排平行桩，并和基础中的冠梁以及连梁共同形成新的门式框架结构。双排桩作为一种全新的空间组合结构，凭借着其自身的优势，在外部荷载的作用下双排桩能够对自身的内力进行自动调整，能够适应更加复杂以及多变的荷载条件，且周围支护体系所带来的水平挠度变化小，故双排桩支护结构形式应用范围越来越广泛。

1 双排桩支护结构技术简介

1.1 双排桩支护结构技术概述

双排桩技术由于其稳定性较强，使用时间较长，在确保基坑工程安全的同时能够确保工程的施工质量而被大量使用。在日常的深基坑施工过程中，如果处理不善，极有可能会出现支架侧向位移发生突变的情况，严重的还会使整个上部结构出现坍塌，工程人员通过不断地积累摸索，发现了使用双排桩结构能够防止坍塌现象的出现，此外还可以增强冠梁以及连梁二者之间的稳定性能。虽然双排桩支护形式与其他支护结构相比优点更多，但是在结构设计的过程中一定要避免出现问题，以防影响后续的施工以及深基坑的安全性，在搭建过程中要严格按照施工标准进行，除了要充分考虑技术方面的因素，还要与周边的环境充分融合，从而全面提高施工质量。

1.2 设计原则

在进行双排桩设计时，要严格遵循设计原则，不仅要充分考虑施工现场的深基坑规模，还要对周围的土质以及地质情况进行综合考察，确定能否应用双排桩支护结构，并根据相关基坑以及支护设计防范进行施工。支护结构表面的承载力也是需要重点考虑的一个方面，如果承载力超过所能允许的限制，那么就极有可能出现支护结构坍塌的情况，提升支护结构的承载力，防止安全事故发生是需要重点遵循的原则。此外，施工单位还要根据可能出现侧变形的因素制订相关解决方案，避免出现因侧变形过大而发生倒塌的情况。双排桩支护结构剖面示意如图1所示。

图1 双排桩支护结构剖面示意图

1.3 双排桩支护技术应用注意事项

双排桩支护结构除了要确保基坑工程的安全性以及稳定性，还需将基坑工程支护成本考虑在内，这样才能够实现经济效益的最大化。结构材料以及市场价格是需要考虑的一个部分，专业人员以及管理人员聘用成本也是需重点考虑的部分。在施工过程中，适当加快施工进度能够节省人员成本，与此同时还能够将节省下的施工成本投入施工设备采购中，但是要确保双排桩支护的安全，防止盲目追求施工进度、节省成本而忽视施工过程中的安全性。此外，还应及时关注国家的政策动向，根据国家制定的政策方针帮助企业更好地获得经济利益以及企业声誉，同时提高深基坑支护结构过程中的施工质量以及整体施工水平。

2 双排桩基坑支护体系施工

2.1 施工顺序

常见的深基坑双排桩支护主要按照以下施工顺序：灌注桩支护→基坑设计以及标高设计→土方开挖至设计标高→地下室结构施工→土方回填等。

2.2 双排桩支护体系施工要点

（1）多孔桩必须分开建造，并在一定时间内填充混凝土以形成孔，桩底的沉积物不得超过50mm的设计要求。

（2）桩顶超长混凝土应大于1m，桩身混凝土填充系数应不小于1.15。

（3）环形梁和桩顶连接梁最外层钢筋保护层的厚度为30mm，纵向钢筋安装长度符合相关要求，并且接头位置需错开。

（4）钻孔桩和桩顶上的环形梁连接梁已安装到位，并且仅在强度达到设计要求后方可进行土方工程。

（5）土方开挖应遵循开挖前支护、分层分块、跳槽开挖、严格禁止超挖的原则，首先需要建造基坑保持结构，并使基础垫层靠近维护结构。

（6）屋面混凝土强度符合设计要求，地下室侧壁防水工程完成后，应及时回填均匀，分层夯实，每层厚度小于30cm，压实系数不小于0.94。

2.3 基坑监测

进行基坑监测时，监测方案一般由监测单位提出，经设计单位确认无误后实施，基坑支护监测过程中的主要监测内容主要包括支护结构的水平和竖向的位移变形、基坑的底部水平位移、基坑开挖深度3倍范围内的建筑物裂缝等，以上内容都需要严格测控，避免出现质量问题。

3 深基坑双排桩支护结构的设计

该工程项目位于河北廊坊市高新技术产业区，施工范围建筑面积为1600m2，该项目设计工作是针对某房地产五座楼所在地库进行基坑支护设计，为了保证设计项目的经济性与安全性，必须做好双排桩支护结构的各结构设计以及应力分析。工程项目所在的施工现场地下水属于第四系的松散层孔隙潜水，水位埋深为2.0～4.3m，高程为8.32～ 10.05m。

3.1 支护结构荷载计算

在施工过程中，外部环境的影响是影响深基坑双排桩支护结构变形的原因之一。只有保证支护结构整体荷载能力符合设计要求才能够确保双排桩的支撑效果，因此在深基坑双排桩支护结构设计中，有必要计算桩基支护的荷载能力。在深基坑双排桩支护结构的荷载能力计算过程中，支护设计人员必须采用计算结果的平均值来保证数据的准确性，同时要事先制订详细的应急部门方案。

3.2 支撑结构强度设计

支护结构强度设计是深基坑双排桩支护设计中的重要问题。设计中的强度要求是根据深基坑承载力的各种因素和国家标准的要求确定的。支撑结构的强度设计直接影响基础工程的使用寿命和质量。因此，支护设计人员必须在强度设计过程中调查场地的地质条件，确保支护结构符合工程要求。

3.3 设计要求

当前，双排支护结构是基坑支护中使用较多的支护形式。最终的支撑结构主要取决于埋在土壤中的部分所提供的阻力，以平衡基坑侧壁的支撑。结构施加的土压力也是需重点考虑的问题，土方深度是结构的关键。基坑支护结构简单，基坑深度不大，在当前的施工建设中已被广泛使用。

在设计双排支护结构时，软土区基坑的深度不应超过5m，对于普通黏土和深层地下水，基坑的深度不应超过10m。由于桩顶的水平位移较大，结构本身的变形较大，尤其是随着基坑开挖深度的增加变形越大，迫切需要解决这一问题，传统解决方法为在原始悬臂桩壁上添加内部支撑或锚固，而采用双排桩支撑结构也是一种非常有效的解决方法。

3.4 适用条件

双排桩支撑结构中，双排桩具有较大的刚度和较小的位移，适用于基坑侧壁。当应用于深基坑时，不需要拉杆和锚，与单排桩相比，采用双排桩结构施工周期更短，成本更低。

3.5 设计成果

此项目通过设计得出了如下最佳方案：为了保证支护效果，双排桩桩径设计为80cm，桩间距设置为1.7m，双排桩的排距为1.6m，桩身所用混凝土材料强度为C25，桩长为20m。项目部针对双排桩支撑体系整体应力分布情况进行了模型分析，对各节点荷载进行了验算，使双排桩在实际施工中的承载能力符合工程要求，整体桩基支护结构稳定性符合设计规范要求，设计成果具有应用价值。