袁 飞

(大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司,辽宁省大连市 116023)

文章编号：1006—2610(2015)03—0085—04

某工程深基坑双排桩支护结构设计

袁 飞

(大连理工大学土木建筑设计研究院有限公司,辽宁省大连市 116023)

随着高层建筑和地下空间工程的发展，涌现了大量的深基坑工程，有明显的场地限制和严格的变形控制要求，而双排桩作为一种新型的支护结构，具有侧向刚度大、能有效限制侧向变形、便于挖土和缩短工期等优点，支护效果明显。结合工程实际应用，说明双排桩的支护设计方法和施工方便、挡土结构受力条件好、保持基坑稳定等优点，并取得了良好的支护效果。

深基坑；双排桩；支护结构

随着基坑工程的不断发展，支护形式从最早的放坡开挖到悬臂式支护结构、内撑式支护结构、土钉墙支护结构等等。双排桩支护结构在近几年工程中也得到了广泛应用，它是在地基土中设置2排平行桩，前后2排桩桩体成矩形或梅花形布置，在桩顶用刚性冠梁将2排桩连接，沿坑壁平行方向，形成门字形空间结构。由于双排桩支护结构具有较大的侧向刚度，可有效限制支护结构的侧向变形，其支护深度比一般的悬臂式结构要大。因此，在施工场地周边环境受限制或对变形有严格要求的深基坑工程中，有更明显的支护效果。

1 工程概况

某项目位于填海区，规划总用地面积18 500 m2，拟建建筑物设3层地下室，基坑开挖深度约12 m，基坑周长约505 m，尺寸为120 m×130 m，呈矩形，基坑工程安全等级为一级。由于回填土料以风化石为主，局部下卧淤泥质土，地下水位高且水量丰富，周边场地受用地红线的限制，深基坑须采用可靠的支护措施。目前本项目的北侧相隔1条规划道路为欧力士在建工地，基坑深度约20 m，规划路下已建综合管廊；场地东侧局部地段遗留有原码头的沉箱基础。基坑的其余侧均邻规划道路，现未有重要建构筑物，详见图1所示。

图1 基坑位置示意图 单位：m

2 工程地质及水文地质条件

2.1 场地地形、地貌及地层

场地原始地貌为近岸海域水下岸坡，经人工填海后形成，现状地面较为平坦，最大高差1.50 m。根据勘察结果，本场地地层如下。

(4) 强风化辉绿岩(βu):① 强风化辉绿岩，黄褐色、灰绿色，辉绿结构，块状构造，主要由辉石和长石组成，风化强烈，岩芯呈碎屑状。该层分布不连续，属于极软岩，破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级；② 中风化辉绿岩，灰绿色，辉绿结构，块状构造，主要由辉石、长石组成，风化较强烈，岩芯呈碎块状和短柱状。属于软岩，较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

(5) 全风化板岩(Zwhc):① 全风化板岩，黄褐色，变余泥质结构，层状构造，薄层状，泥质为主，冲击呈柱状，手捻易成土状，夹强风化岩层；② 强风化板岩，黄褐色，变余泥质结构，层状构造，以泥质为主，节理、层理发育，岩芯呈碎片和碎块状。场地大部分钻孔有揭露，属于极软岩，破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级；③ 中风化板岩，黄绿色、灰褐色，变余泥质结构，层状构造，薄层夹中层状，泥质为主，岩芯呈碎块状和短柱状。属于软岩，较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。

2.2 水文地质条件

场地未见地表径流，地下水主要为赋存于杂填土、淤泥质粉质黏土中的孔隙潜水和全风化板岩、强风化板岩和强风化辉绿岩中的基岩裂隙水，水量丰富，主要补给来源为场地北部的海水，大气降水也对场地有一定的影响。场地地下水与海水联通，地下水位受潮汐控制，勘察期间观测水位变幅1～2 m，埋深为3.20～5.40 m。

场地在滨海地带，地下水受潮汐影响。据大连市区南部海岸老虎滩地区海潮观测资料表明，年平均潮位-0.066 m，年最高潮位1.954 m，年最低潮位-2.816 m，年平均高潮位0.964 m，年平均低潮位-1.116 m，受台风影响时，最大海浪高达8 m。

3 基坑支护设计

3.1 设计原则

(1) 根据基坑的规模、周边环境等条件，参照有关规范的规定，基坑工程安全等级定为一级，结构重要性系数1.1，除北侧外周边无重要建(构)筑物，建议监测控制变形等级按二级执行。

(2) 支护结构使用年限1.5 a，按临时结构考虑。

(3) 支护结构设计荷载主要为水、土压力，按规范要求各个土层分别按“水土合算、水土分算”，荷载分项系数取1.25。

(4) 基坑支护结构截面设计按承载力极限状态考虑，基坑外侧附加荷载取均布10 kPa。

(5) 基坑侧壁距建筑地下室基础外边线1.5～2.5 m。

3.2 计算参数的选取

本基坑各岩土层支护设计参数详见表1。

表1 岩土层支护设计参数表表

3.3 基坑支护设计方案

根据工程进度要求及地质条件和周边环境等因素，经多方案研究比选后，选择双排桩支护方案。

(1) 前排桩采用咬合桩，直径1.2 m，“一荤(B桩)一素(A桩)”布置，间距0.95 m。咬合桩AB桩分2序施工，一序桩为A桩，大部分地段为素混凝土桩，局部地质条件较差地段内部设置矩形钢筋笼，二序桩为B桩即钢筋混凝土桩。详见图2所示。

图2 咬合桩分布示意图

(2) 后排桩采用冲孔桩，直径1.2 m，布置间距根据场地地质条件的不同，分别采用1.9、3.2和3.8 m。

(3) 前后排桩之间采用800 mm厚的混凝土板连接。

3.4 基坑截排水

基坑开挖范围大部分为杂填土层，含石块较多，渗透系数1.6×10-1cm/s，属于强透水层。基坑北侧存在市政管线，对沉降要求严格，不允许大量降水。本基坑采用咬合桩作为围护结构可兼做截水帷幕。截水帷幕深度穿过强透水层(填土层)，进入弱透水层(强风化板岩、中风化辉绿岩)，基坑内部土方开挖采用井点降水。基坑的坡顶及坡脚要求设置排水沟。

3.5 计算分析

3.5.1 计算原理

根据文献[1]，前后排桩呈矩形布置(见图3、4)，那么主动土压力可以假设作用在后排桩上，桩间土压力同样取Δσ，则前后排桩的土压力分别为：

前排桩Paf=Δσa=βσa

后排桩Paf=σa-Δσa=(1-β)σa

图3 双排桩计算分析模型图

图4 双排桩土压力比例系数计算简图

双排桩前后桩土压力分配比例系数见表2。

表2 本项目双排桩前后桩土压力分配比例系数表

3.5.2 计算模型

计算软件采用SaP2000v11.08版，计算模型采用空间结构模型，分别模拟前后排桩，基坑底部采用土弹簧模拟，计算模型见图5。

图5 SaP2000 计算模型简图

3.5.3 断面计算与分析

以北侧断面为例，钻孔柱状图及双排桩受力分布如图6、7。

图6 钻孔柱状图(1∶200) 图7 双排桩受力分布简图

计算方法采用瑞典条分法，应力状态采用总应力法进行断面计算，抗倾覆稳定性验算、抗隆起验算、抗管涌验算均满足规范要求(计算过程略)。

5 施工应急预案

针对本工程实际，分析存在以下风险：基坑侧壁漏水流沙、基坑变形过大影响结构安全和周边环境等。有关应急预案的对策要求如下：

(1) 基坑侧壁漏水流沙

1) 开挖后立即挂网封闭，减少暴露时间；

2) 漏水点塞编织袋防止流沙，桩后注浆堵漏；

3) 以预防为主，避免漏水，不允许发生流沙。

(2) 基坑变形超标

基坑的变形是支护结构安全性能最直观的反映，所以必须按设计要求布置各监测项目，按设计要求的观测频率进行监测。当变形和内力监测一项或多项超过设计给出的警戒值时，应立即报告监理、设计、施工和建设方，必要时召开会议说明情况，分析原因，采取有针对性的对策。

1) 当变形超标或速率增大是由于基坑土方开挖造成时，应及时予以回填。

2) 当大雨期间，基坑土体软化，承受的水压力超过设计值时，基坑可能产生过大的变形，应做好基坑抽排水措施，配备备用电源，并做好地表排水。当自然灾害不可抗拒时，应在基坑内注水，防止整体失稳。

3) 当施工期间出现局部结构变形或内力超标时，应采用堆砂包反压等措施进行及时处置。

5 结 语

双排桩作为一种新型的支护形式，具有侧向刚度大、施工方便、不设支撑、受力条件和整体稳定好以及节约造价等优点，成为深基坑支护的优选方案之一，尤其在软土地区应用广泛。但双排桩支护结构的受力机理相对单排桩来讲较为复杂，设计计算在土压力分担、桩土相互作用的考虑方面还需深入研究。

[1] 刘国彬,王卫东.基坑工程手册[M].2版.北京:中国建筑工业出版社,2009.

[2] 聂庆科,梁金国,等.深基坑双排桩支护结构设计理论与应用[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[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.

[4] 俞美华,宁万辉.止水帷幕和管井降水在深基坑支护中的应用[J].西北水电，2009,(06):53-56.

Design of Support Structure of Double-row Piles for Deep Foundation Pit

YUAN Fei

(Civil and Architectural Design Institute Co., Ltd., Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116023,China)

With development of high building and underground space works, the deep foundation pit works occurs in a large quantity, which are with obvious site restriction and strict deformation control requirement. As a new support structure, the double-row piles are with high lateral rigidity, convenient for excavation as well as can effectively restrain lateral deformation and shorten construction period. The support effect is significant. In combination of engineering practice, design of double-row piles support as well as features of convenient construction, good action condition of the retaining structure, and keeping stability of the foundation pit are described. An expected support effect achieved is demonstrated.

deep foundation pit; double-row pile; support structure

2014-10-22

袁飞(1979- )，男，黑龙江省绥化市人，高级工程师，从事岩土工程设计工作.

TU473.2

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.03.024