双排桩于深基坑设计优化的应用

（2p）双排桩于深基坑设计优化的应用艾万民双排桩支护结构是一种空间组合类悬臂支护结构，将密集的单排桩中的部分桩向后移，在桩顶用刚性联系梁把前后排连接起来，沿基坑长度方向形成双排支护的空间结构体系。双排桩支护结构作为一种有效的基坑支护结构，利用了“空间效应” ，与普通排桩结构相比，它具有以下优点：具有较大的侧向刚度，受力条件和稳定性好，可以有效地限制支护结构的变形；支护深度比一般支护结构深，可不设置支撑，施工方便，能有效缩短施工工期。因而双排桩支护形式逐渐成为深基坑支护结构的优选方案之一。塔楼和裙楼，设置 3 层地下室，基坑开挖深度为 下室平面尺寸为 65×134m。本工程场地东侧为另外某大厦工地，距离 20m；南、北侧为已经建成的规划道路，宽度为 30m；西侧为预留建筑用地，距离 10m。场地已进行过初步平整，地势较为平坦。场地周边无受影响的管线。势平坦。该区地层按地质成因依次分为：第四系填土层（、第四系冲（洪）积层（基岩（泥岩和泥质粉砂岩）风化岩带（K） 。表层填土主要为建筑碎石垃圾，厚度约为 3m，填土以下为厚约 6～14m 的细砂层，基坑底部位于本细砂层中。细砂层下为基岩或粗砂层。岩土层主要物理力学参数见下表。图层名称 （g/C（（ ）土与锚固体极限摩阻力τ（填土 10 20～30淤泥 6 10～20细砂 23 40～50中粗砂 30 65～70砾砂 32 70～75粉质粘土（可塑） 8 15 50～60泥岩、泥质粉砂岩强风化层 0 28 100～120本场地钻孔水稳定水位，埋深在 变化，地下水类型有上层滞水、孔隙水和基岩裂隙水。上层滞水主要赋存于填土中，孔隙水主要分布在砂层中。坑深度范围内基本为砂层，且周边用地较为狭窄，经综合比较，本基坑采用双排钻孔桩外加一道混凝土内支撑支护方案（如图 ，止水采用内排桩桩间旋喷桩止水，同时辅以双排桩间搅拌桩止水加固，即可保证支护结构安全，保证在深厚砂层中的止水效果，同时可降低工程费用。本基坑支护方案相比于单排桩+两道内支撑支护具有以下技术优势：（1）在钻孔桩数量基本不变的情况下，拉开桩间距，做成门式双排桩，加大了整个支护结构的悬臂能力，顺挖时可以悬臂较深再施做内撑，回筑时只需施做至负三层地下室顶板即可拆撑悬臂。由于有效利用了双排桩的悬臂能力，由此省去了一道钢筋混凝土内支撑，不仅为土方开挖提供了相对较大的空间，同时节省了施做第二道内撑、等待支撑强度、回筑拆撑等多道工序，可节约 2～3 个月工期。（2）前排桩桩间旋喷止水桩不仅起主要止水作用，同时对桩间土有加固作用；拉大桩间距后，采用搅拌桩地层加固确保双排桩间土体稳定，施做搅拌桩不仅起主要加固作用，同时对止水也有很好的加强作用。搅拌桩、旋喷桩均起了双重作用，不仅止水且加固土层，利用率高。性地基梁法是目前较多采用的一种计算模型，其最大优点是能够考虑土与结构的相互作用。考虑到滑移面的存在使得桩间土作用在前后桩体上的土压力存在差异，针对双排桩通常的工作状态提出一种双排桩弹性地基梁法计算模型，如图 示。 土压力分布情况：前排桩土压力在坑底以上呈三角形分布，最大值为 由式（2）求得，坑底以下桩问土作用与前排桩上的土压力呈矩形分布；后排桩桩后侧主动区土压力在 上呈三角形分布，最大值为 由式（3） 求得，在 下至桩底呈矩形分布，按库仑土压力理论确定的滑移面与后排桩相交处的深度。基坑内侧土体对前排桩的抗力用土弹簧来模拟，桩间土 度以下土体对后排桩的抗力也用土弹簧来模拟，前后排桩体视为竖直放置的弹性地基梁，地基基床系数按“m”法来确定： 1）前桩土压力：  （2）后桩土压力 ： b （3）假定不同深度下 a与 的比值相同，即，其中20L， 2/45为比例系数， 为主动土压力， a为排桩间土对前、后排桩产生的土压力。则式（2） 、 （3）可写为： （4） （5）排桩排距 L 对土压力的影响双排桩排距 L 的大小直接影响到作用在前后排桩上的土压力的分配关系。当双排桩的排距大于 2/45排桩支护结构类似于拉锚结构，此时 1。这也就意味着在排距 L 己经确定的基坑开挖过程中，当开挖深度小于 2/45时，滑移面在前后桩体之间，此时主要是前排桩起到挡土作用；当开挖深度大于 /时的前后桩体才共同承担挡土作用。桩间土等效内摩擦角 对土压力的影响排桩间土等效内摩擦角不同，滑移面角度也不同，如此将影响前、后排桩土压力大小及其分配系数。排间土加固后，假设桩间土等效内摩擦角 1、后排桩背后土等效摩擦角 2，则：2/455合等效内摩擦角 近似取为：t双排桩桩间土加固后其等效内摩擦角 1增大，则0合等效内摩擦角 变大，主动土压力 a减小；此时当双排桩间距 L 一定，且 0时，20增大，当 0时 1。排间土加固后，综合主动土压力 a与比例系数 的变化情况，根据式（4）和（5） ，前后排桩土压力变化如下：前排桩土压力分担系数 变大，但主动土压力变小，由图 知，前排桩总的土压力有所减小；后排桩土压力分担系数（1- ）减小，同时主动土压力变小，因此，后排桩土压力变小较为迅速。双排桩在支护结构优化中的应用进行了分析。双排桩具有较大的侧向刚度，支护结构设计时可充分发挥其悬臂能力，可不设置支撑，或减少支撑道数，这样既方便施工，又有效缩短施工工期，优化作用明显；同时，把止水搅拌桩或旋喷桩移至双排桩间，不仅可以有效止水，亦对桩间土进行了加固，如此可有效减小支护桩所受土压力，从而减少支护桩配筋，经济效益显著。（作者单位：广东省重工建筑设计院有限公司）