杨上清

[上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海市 200092]

0 引 言

近年来，随着城市建设的发展，基坑工程数量不断增加，而基坑周边的环境也日趋复杂，常常出现同一基坑在不同部位采用不同围护形式的情况，因此不同围护部位的支撑设置问题常常成为工程难点。双排桩是一种常用的基坑围护形式，其具有侧向刚度大的特征，即使不设置支撑，也能够有效的控制整个基坑的侧移和沉降[1]。因此，在难以设置支撑的工程中得到了广泛的应用[2-5]。

1 工程概况

邳州铁路综合客运枢纽工程是集铁路、社会车辆、出租、公交、汽车客运等于一体的综合客运枢纽工程。该工程总体布局以北侧的铁路站房为依托，铁路站房南侧南广场作为主广场，南广场地下一层建设地下车库，含社会停车位、出租车位等区域，建筑面积约52 500 m2（图1）。

图1 铁路枢纽总图

如图1 所示，落客平台及南广场下部均为一层地下车库（简称为地下车库），该地下车库紧邻北侧铁路站房，两者竣工时间一致。但铁路站房工程启动时间较早，因此南侧地下车库施工时，需对已实施的铁路站房结构进行保护，且不能占用铁路站房施工空间。此为本工程的难点。

2 地质情况

本次勘探深度范围内土层均为第四纪全新世（Q4）至第四纪晚更新世（Q3）沉积物，其中①层为杂填土，①-1层为河流底部淤泥；②-1～②-6层为第四纪全新世（Q4）沉积土，③-1～③-5层为第四纪晚更新世（Q3）老堆积土。现将本场区勘探深度范围内揭露的岩土层自上而下分述如下：①层杂填土：杂色，以建筑垃圾为主，局部为黏性土，土质不均。②-1层黏土：灰黄色～灰色，可塑，局部软塑，有光泽，干强度高，韧性高，局部夹薄层。②-2粉砂：灰黄色，稍湿，稍密，矿物成分以石英长石为主，级配差。②-2A中粗砂：灰黄色，稍湿，稍密，矿物成分以石英长石为主，级配差。②-3黏土：灰黄色～灰色，软塑，有光泽，干强度高，韧性高，局部夹薄层。②-4黏土：灰褐色，可塑～硬塑，有光泽，干强度高，韧性高。②-5粉质黏土：灰色，可塑，局部软塑，稍有光泽，干强度中等，韧性中等。②-6中粗砂：灰黄色，饱和，中密，以石英长石为主，级配差。③-1含砂黏土：灰黄色，硬塑，有光泽，干强度高，韧性高。③-2中砂：灰黄色，饱和，密实，以石英长石为主，级配差。③-3黏土：黄褐色，硬塑，有光泽，干强度高，韧性高，局部含砂姜。各层土的物理力学参数见表1所示。

表1 土层物理力学参数表

3 基坑支护设计

3.1 围护形式选择

本工程场区内现状主要分布为农田，以及部分简易房屋、村舍和厂房，场地整体比较平整。地下车库基坑东、南、西三侧，整平后标高为23.5 m，基坑开挖深度约6.85 m。基坑北侧与高铁站房相邻，高铁站房基于防洪的需要，其室外地面标高高于周边路面4.2 m，即填土后，整平标高为27.7 m。因此，地下车库北侧紧邻站房填方区域，其基坑深度较其他三边有较大增加，开挖后基坑深度为10.23 m。

地下车库东、南、西三侧场地空旷，采用放坡开挖的围护形式，基坑北侧由于紧邻高铁站房，采用垂直围护。基坑东、南、西三侧由于未设置支撑，北侧的垂直围护不能与其余三边形成封闭的支撑体系，因此无法采用常规的围护+ 支撑的支护形式。同时北侧站房采用了桩基础，限制了地下车库锚索的使用，所以最终北侧采用不需要支撑的双排桩围护形式。围护平面示意图见图2 所示。

图2 地下车库围护平面示意图

3.2 双排桩支护计算

高铁站房施工围挡距离地下车库北侧结构外边线5.6 m，在保证前后排桩间距最大的前提下，将前后排桩中心距确定为3.5 m。根据地质情况，采用同济启明星软件对北侧双排桩基坑进行计算，以得到合理的桩长、桩径及桩间距。

3.2.1 确定桩长

根据地质参数，保持桩径为1 m、桩间距为1.2 m不变，仅改变桩长建立计算模型。对不同桩长情况下的桩顶侧移进行统计，结果见图3 所示。从图3 可以看出，当桩长从18 m 逐渐增加到23 m 时，桩顶侧移迅速减小。当桩长大于23 m 时，侧移减小趋势接近线性，即每增加1 m 桩长，侧移仅减小1 mm。因此，当桩长大于23 m 时，桩长的增加对于桩顶侧移的影响已不明显。同时，当桩长为25 m 时，基坑抗倾覆安全系数才能满足规范要求，因此，最终确定桩长为25 m。

图3 桩长- 桩顶位移关系图

3.2.2 确定桩径

保持桩长为25 m、桩净距为0.2 m 不变，仅改变桩径建立计算模型。对不同桩径下的桩顶侧移进行统计，结果见图4 所示。从图4 可以看出，随着桩径增加，桩顶侧移逐渐减小，且当桩径大于1 m 时，桩顶侧移增加趋势逐渐趋于平缓。桩径的增加，势必导致造价的大幅提高，因此，在满足造价要求的同时，应尽可能选择较大桩径。当桩径为1 m 时，桩顶侧移较小且造价较低，因此最终确定桩径为1 m。

图4 桩径- 桩顶位移关系图

3.2.3 确定桩距

保持桩长为25 m、桩径为1 m 不变，仅改变桩距进行计算。对不同桩距下的桩顶侧移进行统计，结果见图5 所示。从图5 可以看出，随着桩距的增加，桩顶位移不断加大，当桩间距超过1.8 m 时，桩顶侧移增加趋势有大幅提高。为尽量减小桩顶侧移，最终将桩间距确定为1.2 m。

图5 桩距- 桩顶位移关系图

3.3 双排桩设计方案

根据双排桩计算结果，地下车库北侧双排桩围护方案如下（剖面见图6）：双排桩均为ϕ1 m@1.2 m，前后排桩中心距为3.5 m，桩长均为25 m。紧邻前后排桩，均设置长度为17.2 m 的ϕ850@600 三轴搅拌桩止水帷幕，冠梁顶为3 m 高钢筋混凝土挡土墙结构。钻孔灌注桩采用C30 水下混凝土，压顶板、冠梁及挡土墙采用普通C30 混凝土。

图6 地下车库北侧双排桩桩围护剖面图（图中标高单位为m，其余单位为mm）

按照设计实施后，高铁站房与地下车库同时实施，相互影响小，同时地下车库基坑开挖后，高铁站房已实施结构未受到明显影响，保证了站房结构和基坑的安全性。

4 结 论

当高铁站房和地下车库同时实施时，合理的建造顺序应为“先深后浅”，即先施工基坑深度较大的地下车库，随后施工基坑深度较浅的北侧站房。但由于项目进度的原因，高铁站房先于地下车库实施，造成地下车库基坑在设计时，需要兼顾基坑开挖对北侧既有站房的施工空间和结构安全的影响，同时考虑地库基坑本身不能设置支撑的特点，最终确定了双排桩的围护方案。

通过计算对比，分析了不同的围护桩桩长、桩径、桩间距对桩顶位移的影响，并综合考虑造价的影响，最终确定围护桩参数如下：桩长25 m，桩径1 m，桩间距1.2 m。实际运用结果表明，双排桩围护很好地满足了工程的需要，保证了站房和地下车库的施工进度及安全性，能够为类似项目提供很好地借鉴。