雙排樁支護體系在諾展星座深基坑支護中的應(yīng)用

張 弘 智

(貴州新中水工程有限公司，貴州 貴陽 550000)

0 引言

21世紀是地下空間的世界，隨著地鐵及地下城的興建，地下空間的開發(fā)和利用越來越受到重視，基坑開挖深度已發(fā)展至20 m～30 m，甚至更深?；庸こ叹哂型顿Y大、風險大的特點，因此選取安全可靠、經(jīng)濟合理的基坑支護方案已成為基坑支護工程的關(guān)鍵。雙排樁支護結(jié)構(gòu)是一種新型的支護結(jié)構(gòu)型式，具有側(cè)向剛度大，所需支護空間小，支護深度較深，土方開挖方便等特點，并在一些實際工程中取得了較好的效果[1]。通過武漢諾展星座基坑項目，介紹了雙排樁支護結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計方案，對該雙排樁支護結(jié)構(gòu)設(shè)計進行了計算分析，并和監(jiān)測結(jié)果進行對比，對雙排樁支護設(shè)計特點進行了分析。

1 工程概況

諾展星座項目位于武漢市洪山區(qū)，場區(qū)位于武漢長江Ⅰ級階地，具有典型的二元結(jié)構(gòu)，地表有一定厚度的填土，地表以下30 m～60 m處為基巖，各土層物理力學指標匯總?cè)绫?所示。地下水類型主要為上層滯水和孔隙承壓水，上層滯水主要賦存于填土層中，無統(tǒng)一自由水面，埋深淺，孔隙承壓水主要賦存于粉細砂層中，與長江水體有直接的水力聯(lián)系，承壓水頭年幅變化3 m～5 m。

項目主要由8棟住宅樓和商業(yè)裙樓組成，整體設(shè)置兩層地下室，基坑支護周長約為755 m，基坑開挖面積約31 560 m2，開挖深度約為10.40 m～14.30 m，輪廓較規(guī)則，基坑北側(cè)為另外一個施工空場地，目前尚未施工；基坑東側(cè)為羅家港排水走廊；基坑南側(cè)為市政規(guī)劃道路，道路對面為一6層居民樓；基坑西側(cè)為市政規(guī)劃道路。

表1 基坑支護設(shè)計巖土參數(shù)表

2 支護方案設(shè)計

2.1 支護方案確定

從基坑整體而言，北側(cè)及西側(cè)施工開挖條件略微寬松，東側(cè)羅家港排水走廊及南側(cè)市政規(guī)劃道路為重要保護對象，開挖條件緊張，圍墻范圍內(nèi)無重要管線及建筑物，基坑輪廓較為規(guī)則。

基坑設(shè)計的主導思想是通過減少支護結(jié)構(gòu)的水平位移，進而控制周邊建筑及道路的沉降及水平位移，確?；釉谶\行期間，基坑內(nèi)基礎(chǔ)及地下室順利安全施工[2]。近年來，隨著武漢基建的發(fā)展，深基坑技術(shù)也取得了長足的發(fā)展，針對本基坑具體的工程地質(zhì)條件，在方案比選階段提出了兩種主要的支護方案，一種是樁撐型式，一種是雙排樁+角撐型式，詳見圖1，圖2。樁撐支護可適用于不同深度的基坑，尤其適用于平面尺寸狹長的基坑，但施工周期很長，尤其對后續(xù)施工影響很大；雙排樁支護適用于開挖深度10 m以內(nèi)，外環(huán)境較好的地區(qū)基坑，支擋結(jié)構(gòu)對場地施工比較便利，對變形控制比樁撐型式較差。本基坑東西向最小跨度約為124 m，基坑開挖面積大，建設(shè)方?jīng)Q定分兩期開挖，且對工期要求緊。通過施工工序的對比，雙排樁能節(jié)省三個月的施工工期，經(jīng)過成本核算，雙排樁每延米造價可節(jié)約20%，約400萬元。綜合以上條件考慮，最終選用雙排樁+角撐的方案。本工程選用φ800 mm的混凝土灌注樁，前排樁樁間距為1.2 m，后排樁樁間距2.4 m，排距4.0 m，兩排樁之間設(shè)三軸攪拌樁，樁間咬合250 mm，格柵狀布置，圖3為雙排樁支護結(jié)構(gòu)的大樣圖。

2.2 分析與計算

對于雙排樁的計算與分析，目前工程界存在多種理論與方法，主要包括采用二維、三維有限元模擬以及根據(jù)實驗或?qū)崪y結(jié)果反分析等方法[3-6]，本工程雙排樁采用武漢市通用有限元軟件“天漢2016”，所使用的理論為極限平衡法，根據(jù)作用于巖土體中潛在破壞面上塊體沿破壞面的抗剪力與該塊體沿破壞面的剪切力之比，求該塊體的穩(wěn)定性系數(shù)，本基坑的重要性等級為一級，最危險截面的安全系數(shù)不小于1.30，樁間土加固因是格柵式的，在參數(shù)輸入時進行了相應(yīng)比例的折減，采用水土合算法，坑外加15 kPa的施工荷載，圖4，圖5為計算所得到的雙排樁位移圖及彎矩圖。由計算結(jié)果可得，位移最大的地方位于樁頂，水平位移32.2 mm，彎矩最大的位于地面以下15.1 m，彎矩為243 kN·m。雙排樁與單排樁的最大位移均位于樁頂，但雙排樁的樁身彎矩遠遠小于單排樁的。

3 基坑開挖與監(jiān)測

基坑支護設(shè)計一般是1/3的計算，1/3的經(jīng)驗，1/3的監(jiān)測，固基坑支護結(jié)構(gòu)及周邊建筑的變形觀測是支護工程設(shè)計和施工的重要組成部分。通過觀測可及時掌握基坑的穩(wěn)定狀態(tài)、安全程度和支護效果，為設(shè)計調(diào)整和施工提供信息，指導施工方案的調(diào)整。本基坑分兩期開挖，在一期開挖過程中，基坑變形觀測在樁頂梁上布置22個變形觀測點同時對周邊建筑也按要求設(shè)觀測點，在基坑開挖階段持續(xù)進行跟蹤測量。本文選取G9，G14，G15，G16號點進行觀測，觀測結(jié)果見圖6。由觀測結(jié)果可以看出，位移最大點位于樁頂，這與理論計算結(jié)果是一致的，在基坑開挖初期，位移不大，隨著開挖深度的增加，位移變化較大，當基坑開挖到底且底板做起來后，位移逐漸穩(wěn)定，由觀測結(jié)果與理論計算比較可知，實際位移小于理論計算，說明方案仍有可優(yōu)化的余地。但考慮到施工中的一些不可控因素，方案基本上是合理可行的。

4 結(jié)語

1)本基坑開挖面積大，開挖深度深，工程地質(zhì)條件復雜，周邊環(huán)境條件緊張，采用雙排樁+角撐的支護體系，很好的解決了這些問題，對類似基坑支護設(shè)計和施工有一定的的參考價值。

2)本基坑開挖深度為11.6 m，雙排樁的支護深度一般不超過10 m，本基坑中將樁頂標高降低2.5 m，從而滿足了雙排樁支護深度的要求，也降低了樁身所受彎矩，減小了樁身位移。局部角撐位置，樁頂放坡空間不足的，將樁后水泥土攪拌樁樁頂提高1.5 m，從現(xiàn)場開挖的情況看，是可以滿足要求的。

3)通過雙排樁樁間設(shè)置三軸攪拌樁，有效的提高了支護體系抗側(cè)向變形能力，樁間土的加固強度，按置換率進行折減。

4)通過實測位移數(shù)據(jù)的分析，其位移略小于理論計算值，雙排樁的支護方案基本上合理可行。

參考文獻：

[1] 蔡袁強，王立忠，陳云敏，等．軟土地基深基坑開挖中雙排樁式圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)用實錄[J]．建筑結(jié)構(gòu)學報，1997，18(4)：70-76.

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[3] 崔宏環(huán)，張立群，趙國景.深基坑開挖中雙排樁支護的三維有限元模擬[J].巖土力學，2006,27(4):662-666.

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