雙排懸臂樁在深基坑支護中的應用

張勇，胥慧

（中建材西南勘測設計有限公司，成都 610051）

關鍵字：深基坑；雙排懸臂樁；基坑支護

隨著城市經濟的發展，帶地下室的高程建筑大量出現?；又ёo工作為整個建設項目中重要的組成部分，但基坑工程具有風險大、投資高的特點。為了滿足基坑變形的需要，在不適用錨索支護的膨脹地區且內支撐嚴重影響后續施工的情況下，單排懸臂樁已經不適宜滿足基坑支護要求的情況下，雙排懸臂樁能有效的克服單懸臂排樁的不足條件。該支護結構我們可以理解為單排懸臂樁向基坑外平移，并且在樁頂采用連系梁把前后兩排連接起來，形成門架式結構（韓雪松等，2010；杜秀忠等，2012；徐凱等，2013；衛建軍和孫利亞，2011）。雙排懸臂樁充分發揮了整體的剛度與空間效應，具有較大的側向剛度，對側壁變形不敏感，能有效的控制基坑變形（陳九鴻，2012；朱彥鵬和魏升華，2010）。因此，當施工空間、地質條件有較強限制時，可以取得明顯效果。

1 工程概況

香榭蘭庭項目位于成都市成華區新客站片區，場地為膨脹土地區，場區地質較差。表1 為具有代表性的巖土體參數統計值。

表1 巖土體參數統計值

項目二期地上包括4 棟高層（26-37F）住宅及1 棟4 層商業建筑，均帶兩層地下室?；诱嫉孛娣e約1.4 萬m2，開挖深度為7.5～10.7 m，地下室平面圖見圖1。西側為青城山路，東側為龍泉山路，南側為大渡河路，北側為岷江路?；颖眰扔猩澈颖こ啥夹驴驼酒瑓^高架橋南匝道，匝道S25 墩、S26 墩、S27 墩、S28 墩、S29 墩、S30 墩基礎距基坑邊緣較近，各承臺基礎下為兩根直徑為1.5 m 的基礎樁，其基礎承臺邊緣距最近樁邊距約為2.2 m，場地四周有市政道路，公路中心線距離該擬建場地規劃紅線均為8.0 m，且地鐵將從基坑東側地下室下穿過。

圖1 地下室平面圖

2 基坑護壁支護設計

2.1 雙排樁的計算模型

雙排樁的計算模型如圖2、3。

圖2 圓形截面排樁計算寬度

圖3 雙排樁結構計算模型

前、后排樁的樁間土體對樁側的壓力可按下列公式計算：

式中：pc為前、后排樁間土體對樁側的壓力；可按作用在前、后排樁上的壓力相等考慮；kc為樁間土的水平剛度系數；△vc為前、后排樁水平位移的差值：當其相對位移減小時為正值；當其相對位移增加時，取△vc=0；pco為前、后排樁間土體對樁側的初始壓力（kPa）。

前、后排樁間土體對樁側的初始壓力可按下列公式計算：

式中：pak支護結構外側，第i 層土中計算點的主動土壓力強度標準值（kPa）；h為基坑深度（m）；φm基坑底面以上各土層按土層厚度加權的等效內摩擦角平均值(°)；α為計算系數，當計算的大于1 時，取=1。

2.2 護壁方案的確定

從基坑周邊環境、地質分析，該基坑北側有高架橋匝道，墩基礎距基坑邊緣較近，對高架橋沉降、變形有嚴格控制，西側地質條件較差，預防基坑變形引起市政道路的沉降、裂縫，南側有地鐵下穿支護結構。以上幾點就是在基坑設計中重點考慮的方面。

本基坑設計的思路就是通過降低支護系統水平位移，進而控制周邊市政道路和高架橋的水平位移和沉降變形。11 m 左右的深基坑一般采用單排樁加錨索或加內支撐的方案。但是該項目處于膨脹土地區，不準采用錨索支護（中國建筑科學研究院，2012；伊超，2010），加內支撐對后續施工工序影響大，施工進度慢。通過多次現場踏勘，結合巖土工程勘察報告，認真分析，提出了雙排懸臂樁支護方案。該支護結構我們可以理解為單排懸臂樁向基坑外平移，并且在樁頂采用連系梁把前后兩排連接起來，形成門架式結構，達到良好的支護效果。圖4 為支護結構平面圖，圖5、圖6 分別為雙排樁剖面圖及大樣圖，圖7為工程地質剖面圖。本工程采用的是樁徑1.2 m 混凝土灌注樁，樁間距2.0 m，排間距2.4 m，開挖后樁間土采用掛網噴漿支護。

圖4 基坑支護平面圖

圖5 雙排樁剖面圖

圖6 雙排樁大樣圖

圖7 工程地質剖面圖

2.3 方案的分析與計算

目前雙排樁的分析與計算，存在多種理論方法，主要有二維、三維有限元模擬及根據實測數據結果反分析等方法，雙排樁整體穩定性等效為重力式擋土墻進行計算?；油鈧韧馏w載荷采用主動土壓力，內側土體采用被動土壓力。由于基坑周圍土層具有微透水性，故采用水土分算算法（畢俊翔等，2022）。若采用只單排樁的基坑會出現嚴重變形，超過規定允許值，圖8 為理正計算所得單排樁位移圖，可知最大水平位移為111.3 mm。圖9、圖10 為理正計算所得雙排樁彎矩圖和位移圖，從圖中我們知道，最大彎矩為1 077 kN·m，最大水平位移為23.2 mm。因此在不能采用支錨等其他形式的時候，雙排樁可以有效的解決單排樁變形過大的問題，保證了基坑的安全，有效運行。

圖8 單排樁計算位移（mm）

圖9 雙排樁計算彎矩（kN·m）

圖10 雙排樁計算位移（mm）

3 基坑變形監測

基坑支護結構完成后，在開挖工程中及開挖完畢后，支護結構的變形監測是基坑工程重要的組成部分，可以通過監測結果了解基坑所處的安全程度，并為后序施工提供動態信息，及時調整施工方案。該基坑變形監測點設置在樁頂冠梁上，共布置35 個監測點，監測點平面布置見圖11，在基坑開挖階段進行實時監測。

圖11 監測點平面布置圖

本文僅選取基坑北側部分靠近高架橋匝道和西側地質條件較差的樁頂位移變化的監測數據進行介紹分析?；颖眰扔?013 年12 月26 日開挖，采取分層開挖每層開挖深度不超過3m，每層開挖后變形量會增加，北側3～6 號監測點在2014 年1 月21 日趨于穩定?；游鱾扔?013 年12 月30 日開挖，監測點29～32 號在2014 年1 月22 日趨于穩定。圖12、圖13 分別為3～6 號監測點位移變化圖與29～32 號監測點位移變化圖。

圖12 3～6 號監測點位移圖

圖13 29～32 號監測點位移圖

從監測點變形結果可以看出最大變形不超過12 mm，理論計算出來的變形超過了23 mm，說明實際變形是多種結果組合在一起的。導致這種原因有可能是計算模型有誤差，或者計算參數與實際有差距等。

整個工程結束后我們從監測結果分析與周邊實際調查情況得出，該工程雙排樁支護結構穩定，樁頂位移變形小，設計方案滿足要求，不過方案有待優化的可能。

4 結論

（1）本項目基坑跨度大、開挖深度深，所在地層地質條件較差，采用懸臂雙排樁支護結構經濟基本合理，不僅解決了基坑變形影響，而且為后序施工帶來了便利，能為相近的工程提供一定的參考價值。

（2）懸臂雙排樁支護結構樁頂位移變形位移一般較大，在基坑開挖的工程中要充分利用原有效空間結構，采用分層開挖，開挖一層支護一層樁間土，并及時加強坑底支頂作用。

（3）從監測結果來看，位移變形成臺階式，在每次開挖的時候變形突然加劇，然后趨于穩定，開挖下一層是再變形，再趨于穩定。分層開挖是很有必要的，有助于減小基坑的整體位移量。

（4）從監測數據來看，監測位移與計算位移有一定差距，同時在開挖工程中支護樁、冠梁、連梁未有裂縫出現，說明懸臂雙排樁方案位移與彎矩理論計算是有待優化的可能的，需要不斷進行實踐檢驗的。

（5）理論計算與實際監測位移有差異，這可能是由于計算模型不夠完善或參數不完全符合實際，還需要進一步對計算模型研究與參數進行研究。