试论双排桩在软土基坑支护中应用

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【摘要】中心区某一工程所处区域工程地质条件较复杂，存在性质很差的软土层，而工期要求又紧。本文根据工程实际情况，采用双排预应力钢筋混凝土管桩作为基坑支护结构体系，较好地解决了软土基坑支护的工程问题。

【关键词】双排桩；软土基坑；基坑支护

1 引言

双排桩支护结构是一种新型的支护结构，它是由两排平行的钢筋混凝土桩以及在桩项的压顶梁和联系梁形成的空间门架式支护结构体系。这种结构有较大的侧向刚度，可以有效地限制支护结构的侧向变形。

它具有施工方便，不用设置内支撑，挡土结构受力好等优点。但由于受到造价偏高等因素的影响，实际工程中使用较少，已有的工程实例多是采用双排灌注桩，采用双排预应力管桩较少。本文所述工程根据具体工程地质条件情况，结合工期要求，采用双排预应力管桩作基坑支护体系，获得了较佳的效果[1,2]。实践表明，在某些特定条件下应用双排桩支护具有特殊的效果，优势明显。

2 工程概况

工程位于中心区，规划用地面积约10.5万m2，总建筑面积40万m2，分三期建设，拟建为多层、小高层及高层(32层)建筑物群。工程一期在建，本基坑支护设计针对二期工程进行，基坑开挖深度最大为5.8m。基坑深度范围内及下卧层的工程地质状况依次为：

2.1 素填土：主要由粘性土、砾质粘性土组成，松散～稍密，平均厚度2．01m。

2.2 淤泥、淤泥质粘土：灰黑色，主要成分为粘粒、粉粒，含有机质，流塑～软塑状，分布于整个场地，层厚2．5～12．80m。

2.3 粉质粘土、粘土：主要成分为粘粒，软塑一可塑，层厚0．40-6．40m。

2.4 粗砂、砾砂：主要成分为粗砂、砾砂，稍密～中密，层厚1．10～11．00m。

2.5 砂质粘性土、粘性土：由粘粒和少量砂组成，可塑～硬塑，层厚0．40～13．20m。场地地下水位较高，在勘察期间测得地下稳定水位标高3．60-0．10m。

3 基坑支护方案

3.1 支护方案概述

基坑支护设计的难点在于，基坑所处的地层为呈流塑一软塑状的淤泥层。某设计院在一期基坑支护方案设计时，由于对淤泥层重视不够，导致基坑在开挖到3m多时产生了整体滑移破坏，造成了重大经济损失[3,4]。

通过对工程地质资料和周围环境的具体分析，结合该工程地下室基坑开挖的工期及有关技术要求，确定基坑支护采用双排预应力管桩，并结合换填放坡的方式。具体为：

3.1.1 东南面基坑支护：该面是基坑支护的主要部分，长约249m，紧邻城市道路，工期要求非常紧。经多种方案分析比较后，确定采用双排门架式预应力管桩作支护主体，中间加搅拌桩止水挡淤的支护型式，并考虑基坑开挖换填的影响。该支护结构由前后排预应力管桩及桩顶钢筋混凝土冠梁组成刚架，利用桩的插入深度及基坑下较好的土体形成抗侧移体系，使受力变形合理。

3.1.2 西北面及二、三期连接段的基坑支护：由于该面为规划道路用地，场地空旷，采用边开挖边换填的方式加固基坑底地基，增加被动区土压力，基坑采用自然放坡形式。开挖从中部开始，逐渐向两边推进。换填深度2～3m。

3.2 支护结构技术参数

预应力管桩：选用抗弯能力高的A B型，桩径Φ500=，桩长13m，桩顶入土1500mm。双排桩呈梅花形布置，排桩间距1100mm，前后排桩距1800mm，桩顶伸入冠梁500mm。

搅拌桩：桩径由550mm，长10m，搭接100mm，水泥参量60kg／m。

冠梁：宽2500mm，高600mm，混凝土强度C 25。

3.3 支护体系施工

预应力管桩采用打入式入土，严格按施工要求控制桩位及桩身垂直度：搅拌桩严格控制水泥浆、水灰比和钻杆提升速度；冠梁施工中着重保证桩与梁连接处达到刚结要求，以确保内力的传递。

3.4 基坑开挖及相应措施

该工程基坑面积大，支护结构周边长，地下水位埋深浅。基础桩基是采用预应力管桩，基坑开挖后再进行管桩施工，施工中，基坑软弱地基需要处理，对此，采用换填碾压的方式处理基坑软基。基坑采用中心岛开挖形式，从中部向四周推进，边开挖边换填边压实。先用表层素填土置换淤泥，换填深度2.3m，然后再在表层回填约50cm厚的碎砂石，并进行压实。靠近基坑支护体系时，从边角向中间分段开挖，每段长度不能太长(

4 工程效果评价

虽然该工程的基坑所处地层为性质较差的软弱土层，且工期要求紧，但采用双排预应力管桩作支护结构体系取得了较好的效果，基坑支护变形在l一3cm之间，中间部分位移较大，靠近转角处较小。目前该工程地下室正在进行施工。

5 结语

根据工程地质条件和施工工期要求，结合场地环境采用双排预应力管桩支护型式获得了较好的效果：

5.1 双排预应力管桩可用于软土基坑支护，它具有变形小，整体自稳性好，节省支撑，工期短的优点。

5.2 在软土地基中，止水帷幕一方面可起止水作用，另一方面可防止挤土，因此对保证基坑的顺利、安全开挖有重要作用，不能忽视。

5.3 双排桩的桩顶冠梁(压顶梁和联系梁)是保证双排桩整体刚度，控制侧向位移的重要结构，设计、施工中必须给予高度重视。

5.4 软土地基开挖换填时应注意开挖方式，控制好开挖范围和换填时间。

参考文献

[1] 戴智敏, 阳凯凯. 深基坑双排桩支护结构体系受力分析与计算[J]. 信阳师范学院学报(自然科学版), 2002,15(3).

[2] 卫建军, 孙利亚. 双排桩支护结构的应用研究[J]. 中国安全生产科学技术, 2011,7（11）.

[3] 王军, 王磊, 肖昭然. 双排桩支护排距的有限元分析与研究[J]. 地下空间与工程学报, 2005,1(z1).

[4] 崔宏环, 张立群, 赵国景. 深基坑开挖中双排桩支护的的三维有限元模拟[J]. 岩土力学, 2006,27(4).