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摘要:随着近几年来城市化进程的加快，地下空间开发利用项目逐渐增多，地下空间深基坑支护的质量日益受到人们关注。双排桩由于具有较大的侧向刚度、不需要内支撑等优点，被广泛应用于深基坑支护工程项目中。本文根据工程实例，对双排桩在基坑支护设计中的应用进行探讨。
关键词:双排桩；基坑支护；设计方案
一、工程概况
某项目占地面积约75603m2，地下设有一层地下车库，基坑开挖深度5.05～8.15m，面积约22615m2，周长约610m，基坑南北向长度约176m，东西向宽度约144m，形状较规则，近似矩形。场地东侧基坑边线距红线约4.2m，红线外现状为空地；南侧基坑边线距红线16.0～30.8m，红线外为规划道路；西侧基坑边线距红线4.2～9.6m，红线外为规划河道，河道与本基坑同步施工；北侧基坑边线距红线约4.2m，红线外为新建住宅（地上六层、地下二层、基坑开挖深度8.2m），现已经结构封顶，其地下车库外墙距本基坑边线最近约9.5m，地下一层坡道距基坑最近约为7.5m。临近本基坑区域原住宅项目基坑采用φ1000mm钻孔灌注桩支护。具体见图1。
图1 周边环境图
二、工程地质
拟建场地最西侧地段地形起伏较大，其余场地地势较平坦，场地地面标高24.28～28.41m。
根据勘察资料，该场地岩土层自上而下依次为：
（1）素填土（层号①）：灰黄色、褐色等，较湿，松散，以黏性土为主，局部混少量碎石，其中原住房地段上部主要由水泥路面及碎石组成。该层在场地内普遍分布。
（2）粉质黏土（层号③1）：黄褐色，褐黄色，硬塑(局部可塑)，含铁锰质结核，局部为黏土，见较多高岭土团块。无摇震反应，切面有光泽，干强度及韧性中等～高，自由膨胀率平均值25.5%，无膨胀潜势。该层在场地内普遍分布。
（3）卵砾石（层号③2）：灰色，灰白色，中密～密实，呈椭圆形及圆形状，级配较差，粒径一般2～8cm，大可达15cm,卵砾石主要成分为石英、长石，上部可塑～硬塑黏性土充填，下部中细砂充填。该层主要分布于场地西南侧。
（4）强风化凝灰岩（层号⑤1）：紫灰色、褐灰色，上部岩芯呈密实砂土状，夹少量风化碎石，下部岩芯以碎块状为主，混较多砂土状风化物，局部夹厚约0.5～2.0m中等风化孤石，岩石呈碎块状。属极软岩，岩体基本质量等级为V级。该层在场地内普遍分布。
三、水文地质
根据勘察报告，潜水主要赋存于①素填土和③1层粉质黏土顶部。孔隙潜水稳定水位埋深1.41～2.39m，相应地下水位标高22.87～26.06m。本次基坑支护设计潜水位取地面以下1.0m。
场地内浅部承压含水层基本由③2层卵砾石层组成，地下室底板埋深18.85～19.45m。经SW1、SW2等简易抽水试验孔实测稳定水位埋深一般在2.58～2.59m之间(标高在24.12～24.76m左右)。最不利水位埋深按2.5m考虑，根据计算，本基坑无突涌可能。
四、设计方案
1、方案选型
本基坑开挖深度5.05～8.15m，基坑东侧为空地，经业主向政府有关部门申请临时用地，可以超出红线；基坑南侧较为宽松，因此东、南两侧均采用两级放坡的支护形式。西侧基坑挖深5.05m，基坑边线距离红线较近，且红线外为河道，采用悬臂单排灌注桩支护形式。
基坑北侧为新建住宅项目（地上六层、地下二层、基坑开挖深度8.2m），现已经结构封顶。其地下车库外墙距本基坑边线最近约9.5m，地下一层坡道距基坑最近约7.5m。因此基坑支护设计时，需要严格控制支护桩的侧向位移。本文将重点讨论该侧基坑的支护结构形式。
北侧开挖深度8.15m，可以采用的支护形式有排桩(SMW工法桩或钻孔灌注桩)加支撑、地下连续墙加支撑、双排桩等。
表1基坑支护型式比选表
图2 双排桩典型剖面图
3、计算分析
本工程采用理正深基坑7.0分析软件进行计算，假定条件如下：1)竖向开挖过程的基坑支护按支承在弹性地基上的梁系结构进行内力和变形分析，模拟实际的施工工序，对不同工况计算内力和变形。2)坑外水位：地下水位按地表下1.0m计。3)超载：一般地面附加荷载取20kPa，周边已建建筑按每层15kPa计算。4)坑外土压力按朗肯土压力、三角形土压力模式计算，③2层卵砾石采用水土分算；其他土层采用水土合算。C、φ值取固结快剪指标。5)根据《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120一2012)规定，本基坑安全性等级为二级，重要性系数取1.0。6)设计有效期：一年。土层的物理力学参数见表2。
表2土层的物理力学参数
注：1.表中Ck、φk取值为标准值，其余指标为平均值；2.渗透系数为室内试验的最大平均值；3.（）内为经验值。
计算可得：前排桩位移23.74mm，基坑内侧最大弯矩228.76kN•m，基坑外侧最大弯矩241.04kN•m，最大剪力124.03kN；后排桩位移23.74mm，基坑内侧最大弯矩185.66kN•m，外侧最大弯矩92.25kN·m，最大剪力67.33kN。结果见图3。
从上面计算结果可知，北侧采用双排桩形式能满足基坑的受力和变形要求。
图3 双排桩的内力包络图
4、降水处理
根据本场地水文地质条件及北侧住宅项目施工经验，对基坑地下水采用以下措施处理：1)基坑地下水主要采用明沟+集水井的方法处理；基坑底部每隔20～30m设置一个集水井，并根据现场实际情况设置排水明沟（明沟距离坡角不小于1.0m）；2)桩间设置泄水孔，内设阻泥滤水层，以防排水过程中带出泥砂；3)集水井中的水应及时抽排到基坑影响范围外；4)坑顶设置截水沟，防止雨水流入基坑。
5、基坑监测
基坑开挖及地下室施工期间，需全面监测基坑支护结构以及周围环境。监测内容包括:桩顶的垂直和水平位移；桩体侧向变形(测斜)、深层测斜、建筑物沉降、地面沉降以及周边管线监测。
五、施工过程中应注意的问题
近年来，基坑事故大多由于施工不当造成，为了保证基坑的整体稳定性，需要注意以下几个方面:
1)土方开挖:应分层进行，严禁一次开挖到底。土方开挖时，挖掘机械不得碰撞支护结构。
2)降水排水:坑顶需要设置截水沟，防止雨水等流入基坑中；桩间应设置带有反滤层的泄水孔；坑底设置集水井，积水明排。
3）基坑监测:在基坑开挖及地下室施工期间，需要全面监测基坑支护结构及周围环境，及时汇报监测数据，以保证工程顺利实施。
六、结语
根据本工程基坑特点、周边环境，同时考虑安全、造价、工期、施工便捷性等因素，在北侧基坑采用双排桩悬臂支护形式。实践表明，该侧采用双排桩能很好控制变形，对北侧住宅项目的影响很小，同时能缩短施工工期，为主体结构的顺利施工奠定基础。
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论文作者:范泰华
论文发表刊物:《防护工程》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/17
标签：基坑论文; 场地论文; 边线论文; 弯矩论文; 红线论文; 地下论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第20期论文;