江门市建筑设计院有限公司 广东江门 529000
摘要：随着城市化建设进程的加快和建筑工程的发展，高层建筑、地下建筑和隧道建筑不断涌现，深基坑工程数量也在逐渐增加，其可以节约地上土地资源，充分利用地下空间。深基坑双排桩作为一种新型支护结构，具有限制侧向变形、刚度大、便于操作等优点，支护效果明显。本文对其支护结构优化设计进行探讨。
关键词：深基坑；双排桩支护；优化设计
前言
在基坑工程的发展过程中，支护形式逐渐发展并完善，近几年，双排支护结构在深基坑工程中获得了广泛应用。双排桩支护结构能够有限限制支护结果发生侧向变形，具有较大的侧向刚度，相比较一般的悬臂式结构其支护深度大，因而在深基坑工程中支护效果明显。
一、双排桩支护结构简介及特点
双排支护技术是支护技术中一种新型技术，在建筑工程尤其是深基坑工程中应用较为广泛，具有可观的发展前景。双排桩支护结构可以理解为在原来密集单排桩的基础上将中部分桩向后移动一定的距离，形成两排平相桩，同时和桩顶的冠梁和连梁组成门式框架支护结构[1]。在双排桩支护结构中，冠梁能够将桩顶梁连接在一起，刚性较强，能够在很大程度上限制结构发生变形，从而提高了其侧向刚度。双排桩支护技术适用于严格控制变形、环境多样的工程建设中，相比较其他支护技术具有以下优点：（1）与支撑式支挡结构相比，由于基坑内不设支撑，不影响基坑开挖、地下结构施工，同时省去设置、拆除内支撑的工序，大大缩短了工期。在基坑面积很大、基坑深度又不是很大的情况下，双排桩刚架支护结构的造价也低于支撑式支挡结构。（2）与单排悬臂桩相比，双排桩为刚架结构，其抗侧移刚度远大于单排悬臂桩结构，其内力分布明显优于悬臂结构，在相同的材料消耗条件下，双排桩刚架结构的桩顶位移明显小于单排悬臂桩，其安全可靠性、经济合理性均优于单排悬臂桩。（3）与锚拉式支挡结构相比，在某些情况下，双排桩刚架结构可避免锚拉式支挡结构难以克服的缺点。例如：在拟设置锚杆的部位有已建地下结构、障碍物，锚杆无法实施；拟设置锚杆的土层无法提供设计要求的锚固力；拟设置锚杆的土层为高水头的沙层（不能采用降水），锚杆无法实施或实施难度、风险大；地方法律、法规规定支护结构不得超出用地红线。
二、基坑支护设计
1.设计原则
支护结构通常使用年限为1.5a，依据临时结构考虑；支护结构设计荷载主要为水土压力，依据规范要求各个土层分别按“水土分算、水土合算”，其荷载分项系数为1.25；按照相关规定，同时依据深基坑周边环境和规模，将基坑工程安全等级设为1级，结构重要性系数为1.1；基坑侧壁距离建筑地下室的基础外边线为1.5-2.5米；依据承载力极限状态来考虑基坑支护结构截面设计，基坑外侧附加荷载均设定为10Kpa[2]。
2.计算参数的选取
（1）工程概况
江门市某工程规划总用地面积为17800平方米，拟建筑物设2层地下室，基坑开挖深度大约为8米，基坑周长大约为506米，尺寸为130*120米。基坑为矩形，其工程安全的等级为1级。基坑地下水位较高且水量较为丰富，回填涂料主要为风化石，局部下卧淤泥质土，其周边场地受到用地红线的限制，在这种情况下需要采用可靠的支护措施。在该项目南侧相隔一条规划道路为在建工地，其基坑深度约为18米，规划路下已经建有综合管廊。该场地西侧局部地段遗留有原码头的沉箱基础。场地其余侧临近规划道路，其中没有重要建筑物。
（2）设计参数
依据基坑工程实际情况设计各个岩土层支护参数，具体如表1所示：
3.基坑支护设计方案及优化
依据深基坑工程地质条件、周边环境以及工程进度要求，在对比多种方案后选择双排桩支护结构方案。（1）后排采用冲孔桩，直径为1.3米，依据场地地质条件的不同布置实际间距，分别设置为1.8、3.1、3.7米。（2）前排采用咬合桩，直径为1.3米，AB桩之间距离为0.94米。咬合桩AB桩分成两道工序施工，一序桩为A桩，其大部分地区为素混凝土桩，有些地质条件较差的地段中设置了矩形钢筋笼；二序桩为B，均为钢筋混凝土桩[3]。（3）采用厚度约为800毫米的混凝土板连接前后排桩。在对基坑支护方案进行分析计算的过程中，需要考虑桩径、桩长、以及桩距等影响因素，其中任意参数发生变化时都会引起计算结果的改变，因而需要在满足工程规范要求和安全的前提下对支护方案进行优化。在进行方案优化的过程中，首先要符合相关规范要求，如：抗隆起稳定系数要在1.8以上；在嵌固深度验算中保证其最小安全系数在1.25以上；抗倾覆安全稳定系数要在1.25以上；抗承压水头稳定性安全系数要在规范要求1.1以上。此外，在保证基坑工程安全稳定的前提下，还需要考虑工程材料的市场价格，尽可能缩短工期，保证顺利施工。在对方案进行优化设计时需要在完全符合国家相关技术规范标准要求下，综合考虑社会效益、经济效益、兼顾周边建筑物、基坑底不出现突涌现象、管线的稳定性和安全性等原则，最终得出最佳方案。
三、施工应急预案
依据该工程的实际情况，对可能存在的风险进行了分析，主要包括基坑变形过大影响结构安全和周边环境、基坑侧壁漏水流沙等，针对以上风险制定了相应的应急预案措施：（1）基坑变形超标。基坑变形直接决定了支护结构的安全性，因而需要依据实际设计要求对各监测项目进行布置，同时依据要求的观测频率进行监测。当内力和变形监测过程中一项或多项超过设计要求给定的值时，需要及时向监理、设计、施工以及建设单位报告有关情况，必要时召开会议说明情况并分析原因，从而及时制定针对性的解决措施。在大雨期间，基坑土体会软化，当其承受的水压力超过一定值时可能会发生较大的变形，因而需要配备好备用电源，做好基坑排水措施，同时做好地表排水工作；当出现自然灾害时，需要在基坑中注水，保证其整体稳定；当由于基坑土方开挖而造成速率增大或变形超标时，需要及时回填；当施工期间出现局部内力超标或结构变形时，可以通过堆砂包反压等进行处理。（2）基坑侧壁漏水流沙。在漏水点塞入编织袋，桩后注浆堵住漏点，防止流沙；开挖后立即将挂网封闭，尽可能减少暴露时间；做好预防措施，避免漏水。
结论
现阶段，双排桩作为深基坑工程中一种新型的支护方式，具有施工便捷、侧向刚度大、受力条件和整体稳定、造价低等优势，在软土地区应用较为广泛。然而这种支护结构受力机理相对复杂，还需要在桩土相互作用、土压力分担等方面进行设计计算研究。
参考文献
[1]封盛，辛业洪.深基坑双排桩支护结构优化设计[J].基建优化，2001，06：22-25.
[2]袁飞.某工程深基坑双排桩支护结构设计[J].西北水电，2015，03：84-86.
[3]龙少林.双排组合灌注桩在广济涌水闸重建工程中的设计与应用[J].西北水电，2011（03）：57-59.
论文作者:张萍
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/6
标签：基坑论文; 结构论文; 工程论文; 深基坑论文; 悬臂论文; 单排论文; 刚度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第21期论文;