双排微型桩+锚杆在基坑工程中的应用

张道勇，朱林英，申海平

(1.中机国际工程设计研究院有限责任公司，湖南 长沙 410007; 2.湖南省地球物理地球化学调查所，湖南 长沙 410000)

随着地下空间的利用开发力度加大，很多项目都需要进行专项基坑支护，而基坑工程作为一种临时工程，建设方都寄希望确保安全的情况下，尽量减少工程造价，以减少工程投资。微型桩作为一种新型的支护方式在基坑工程中已得到较为大量的应用[1]，其优点是施工工艺简单，速度快，特别是在不具备做桩锚且对周边变形要求严格的实际环境中应用较多[2]。而往往单排微型桩自身的抗弯(剪)性能有限，对基坑深度较深，变形要求更为严格情况下，其适用性有限，因此为了解决上述问题，特采用双排微型桩+锚杆支护，加强其侧向刚度[3]。

1 计算原理分析

关于双排桩的理论计算，目前仍处在一种模糊状态[4]，目前计算是将双排桩当做一个刚架结构，利用其抗侧移刚度远大于单排悬臂结构，桩顶位移明显小于单排悬臂桩等优点。且由于微型桩桩身直径相较于桩间距满足基坑设计规范要求，同样将其当做一刚架结构，其计算模型仍是采用双排桩土的侧限约束假定，认为桩间土对前后排桩的土反力与桩间土的压缩变形有关，将桩间土看做水平单向压缩体，按土的压缩模量确定水平刚度系数，同时考虑基坑开挖后桩间土应力释放后仍存在一定的初始压力，计算土反力时反应及其影响，初始压力按照桩间土自重占滑体自重的比值关系确定。双排微型桩桩顶通过结构板或者连梁连接，微型桩及连接构件均是采用钢筋混凝土结构，可参考类似双排桩的计算原理。

2 工程实践

2.1 工程概况

长沙市芙蓉区某项目，场地原始地貌属河流侵蚀堆积地貌，为浏阳河冲积阶地，现状已基本推填整平。拟建项目室外设计地坪标高为34.60 m，设2层地下室，其基坑底开挖标高为25.80 m，基坑开挖支护高度5.20 m～8.80 m。基坑西侧为市政道路，南侧一局部紧邻已建售楼部，基坑侧壁安全等级为一级，重要性系数为1.1。

2.2 场地工程水文地质条件

2.2.1 地层条件

根据勘察报告，基坑开挖范围的地层情况如下：

杂填土：黄褐、灰褐、灰色、褐红等色，稍湿，主要由黏性土夹碎砖、碎混凝土、煤渣等组成，硬杂质含量约10%～30%，系新近机械堆填而成，结构松散，性质不均匀，未完成自重固结。拟建场地内全部钻孔遇见该层，层厚2.80 m～6.40 m，平均厚度：4.71 m。粉质黏土：褐色、褐黄色，可～硬塑状态，摇振不反应，切面稍有光泽，中等干强度，中等韧性，局部底部含薄层粉土。拟建场地内普遍分布，层厚1.00 m～6.20 m，平均厚度：3.33 m。粉细砂：黄褐色，稍湿，松散～稍密状，矿物成分以石英为主，混黏性土，粉砂为主，细砂次之，由上自下泥质含量40%～20%不等。拟建场地内普遍分布，层厚0.80 m～3.80 m，平均厚度：1.87 m。圆砾：黄褐色，湿～饱和，稍密～中密状，粒径一般2 mm～20 mm，其次达30 mm～50 mm，呈亚圆形，成分主要为石英及硅质岩，砾石含量约50%～70%,颗粒间由中砂及少量黏粒充填，局部中砂较集中，泥质含量约5%～10%。拟建场地内普遍分布，层厚约1.40 m～5.00 m，平均厚度：2.49 m，层底标高为17.78 m～24.69 m。强风化泥质粉砂岩(K)：褐红色，粉细粒结构，呈薄～厚层状，泥质胶结，部分为钙质胶结或见白色方解石晶粒，遇盐酸起泡,风化裂隙很发育，岩体破碎,岩质极软,岩体基本质量等级为Ⅴ级,冲击反弹，回转钻进，岩芯多呈块状～柱状，局部可见溶蚀小孔，小孔孔径约2 mm～5 mm，遇水浸泡易软化崩解,失水干裂。RQD值约40～50。采取率约70%～80%。拟建场地内普遍分布，层厚1.80 m～12.60 m，平均厚度：6.73 m，层底标高为9.25 m～21.79 m。

2.2.2 水文地质条件

项目建场地距离浏阳河东岸防洪大堤约300 m，本场地地下水与浏阳河水力联系较为密切，场地内地下水会受到浏阳河水位及大气降水影响，地下水位随浏阳河水位丰水期及枯水期的变化而改变。

地下水类型主要为粉细砂及圆砾中的孔隙潜水，水量丰富，具微承压性。勘察期间测得初见水位埋深为5.00 m～10.60 m，相当于标高24.56 m～28.79 m；稳定水位埋深为3.00 m～9.20 m，相当于标高27.66 m～28.83 m。稳定水位位移基坑底以上2 m～3 m。

2.3 设计参数

依据勘察报告，各土层参数见表1。

表1 岩土物理力学参数表

2.4 支护方案比选

本项目西南侧基坑深度约7.2 m，紧邻已建2层售楼部。支护方案选择时，分别考虑桩锚支护、单排微型桩+锚杆、双排微型桩+锚杆，止水均采用高压旋喷止水帷幕，由于微型桩桩径与桩间距相比符合规范要求，因此单(双排)微型桩+锚杆计算方法参照基坑设计规范中排桩或双排桩的计算方法，计算软件采用理正深基坑和理正超级土钉墙，各方案计算成果简图见图1～图3。结算结果及比选如表2所示。

表2 基坑支护比选方案表

2.5 设计方案

根据方案对比，方案二虽造价最低，但基坑变形较大，坑顶变形大于0.5%H，方案二的变形小于0.3%H，符合基坑变形要求，因此选择方案三，即选择双排微型桩+锚杆+高压旋喷止水帷幕的支护方案，微型桩施工采用机械成孔，孔径200 mm，钢筋笼主筋采用4E20，箍筋采用Φ6@200 mm，混凝土采用C25细石混凝土浇筑。

在实际设计时根据类似工程经验，微型桩由于桩径小，桩间距偏大，桩间土易从桩间挤出，因此设计时双排桩采用梅花形布置。

另外，双排桩一般在桩顶设置冠梁和连梁，本项目考虑到桩径与冠梁高度相差较小，双排微型桩桩顶采用结构板(0.3 m厚)代替冠梁，且板采用双层双向配筋，更加加强了桩身整体稳定性和整体侧向刚度(见图4)。

2.6 实施效果

通过实施本方案，基坑开挖完成后，基坑顶变形较小，控制在预计范围内(12 mm)，基坑侧壁稳定，成桩质量较好，侧壁无桩间土挤出，基坑总体使用安全，极大的降低了工程造价和提升了项目施工进度(见图5)。

3 结论

1)在一定深度基坑工程中，双排微型桩+锚杆应用较好，且工程造价低，施工方便快捷，其理论计算方法及计算模型可采用建筑基坑支护技术规范中的双排桩与锚杆的计算方法。

2)由于微型桩桩身直径较小，排距较小时，为了增加整体刚度，双排微型桩顶可设置结构板代替冠梁和连梁。

3)为了避免桩间土挤出，双排桩可梅花形布置。