双排桩在厦门市某广场基坑工程的应用_陈秀清.pdf

2020年第9期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-04-08修回日期 2020-04-08 作者简介 陈秀清 （1987-） ， 女 （汉族） ， 福建漳平人， 工程师， 现从事岩土工程技术工作。 双排桩在厦门市某广场基坑工程的应用 陈秀清* （福建省水文地质工程地质勘察研究院， 福建 漳州 363000） 摘要 厦门市某广场深基坑工程地下室面积大、 跨度大、 形状不规则、 深度大且西侧道路下为在建 地铁， 介绍了双排桩在该基坑支护的实际运用， 可为相关工程提供借鉴。 关键词 深基坑； 在建地铁； 双排桩 中图分类号 TU441 文献标识码 B 文章编号 1004-5716202009-0007-04 1概述 随着城市建设的迅速发展， 城市地上空间利用日 趋紧张， 使得地下空间不断开发利用。有限的用地， 使 得建筑趋于高层化、 基坑趋向深度化、 大面积化。就厦 门市某广场基坑为例， 基坑北侧长约187.20m， 南侧长 约109.20m,面积约19185.00㎡； 地上41层， 地下3层， 基坑开挖深度为14.47～21.30m， 详见图1。场地除东 侧北段为空地外， 四周均为已建市政道路， 距红线4～ 15m,其中西侧道路下为正在建设的地铁路线。本项目 基坑四周市政道路， 地下埋设有下水管道、 电力电缆、 通信电缆等； 基坑围护桩穿越土层较多， 基坑周边荷载 分布不均， 而基坑西侧道路为正在建设的地铁路线， 支 护结构不能超越红线， 这些都给本工程基坑支护结构 提出了难度和挑战。 2工程概况 该工程场地原始地貌单元属残坡积台地， 现场地 近期人工建设回填、 整平改造， 地势总体呈北侧较高、 南侧较低。拟建基坑场地岩土层自上而下主要有 素 填土①， 厚度为0.5～11.5m； 粉质粘土②， 厚度为1.3～ 16.1m； 残积砂质粘性土③， 厚度为2.8～29.7m； 全风化 花岗岩④， 场地内大部分地段有揭露， 揭露厚度为1.8～ 14.2m； 砂砾状强风化花岗岩⑤， 场地内大部分钻孔有 揭露 （部分钻孔未揭穿） ， 揭露厚度为0.4～17.5m； 碎块 状强风化花岗岩⑥， 场地内仅少数钻孔有揭露 （部分钻 孔未揭穿） ， 揭露厚度为1.5～3.6m； 中风化花岗岩⑦， 场地内仅北侧部分钻孔有揭露 （均未揭穿） ， 揭露厚 度为 2.8～16.0m， 顶板埋深为 7.0～37.6m， 顶板标高 为-17.3～15.08m。各岩土层的主要物理、 力学指标详 见表1。基坑开挖范围主要土层为素填土①、 粉质粘土 ②、 残积砂质粘性土③。 建设场地无强透水层， 场地地下水主要为潜水， 局 部微承压， 水量不大， 稳定水位埋深为3.41～10.62m， 标高为10.82～12.86m。 3设计方案 单排桩内支撑或单排桩预应力锚索这两种支 图1基坑平面布置图 7 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 护结构可以有效地解决基坑强度和变形问题。 单排桩内支撑方案技术成熟， 可以有效控制基坑 位移， 支护结构的施工不会影响西侧地铁工程施工， 但 存下以下限制因素 ①本基坑长187.20m、 宽109.20m， 面积大、 跨度大、 形状不规则， 基坑全面积设置内支撑 的工期长、 难度大； 基坑深度为14.47m～21.30m， 需要 设置多层内支撑， 内支撑设置、 拆除工作量大， 工期较 长。以上两方面因素也都大大增加了支护的造价； ② 基坑北侧的地层良好， 地面下11.00m为中风化岩， 排 桩嵌岩增加了施工难度和施工造价； ③基坑支护结构 施工、 土方开挖及主体施工分别为不同施工单位， 协调 困难， 不利于成本和工期的控制。从造价和工期考虑， 本项目未采用排桩内支撑支护结构。 基坑西侧道路下正在建设地铁， 排桩预应力锚索 支护结构中锚索较长一般会超出用地红线， 影响正在 建设的地铁工程的正常施工。因此基坑西侧不允许锚 杆施工。双排桩支护形式所需施工场地较小， 对环境 要求较低， 不会破坏基坑周边的市政设施也不会影响 西侧地铁工程的施工， 故本工程西侧考虑使用双排桩 支护形式。 双排桩作为近年来兴起的一种基坑支护结构， 是 一种具备空间性和多余约束的悬臂式支护结构， 具有 场地限制条件少、 支护效果突出等优点。双排桩之间 的相互作用， 相互配合， 在受力时， 双排桩结构能产生 与主动土压力反向作用的力偶， 大大提高了支护结构 整体稳定性， 提高基坑的安全可靠性， 减小基坑位移和 变形， 减小桩身的内力。 综上， 本项目基坑西侧采用放坡双排桩支护形 式； 北侧基坑底部为基岩， 采用放坡土钉墙支护， 东侧 及南侧设计采用排桩锚索放坡支护。 本文主要阐述基坑西侧支护形式 放坡双排桩支 护。西侧基坑放坡深度6.95m， 采用矩形格构式双排冲 （钻） 孔灌注桩作为围护桩， 桩顶设置冠梁， 前后排桩采 用1300mm钻孔灌注桩， 有效桩长26.00m， 嵌固深度 为15.30m， 前排桩、 后排桩桩中心距均为1.60m,前后 桩排距4.00m， 详见图2。桩芯混凝土强度为C30。支 护 桩 桩 顶 设 置 钢 筋 混 凝 土 冠 梁 ， 尺 寸 1500mm 1400mm， 前后排桩桩顶设置连梁， 尺寸 1000mm 1400mm， 详见图3。 西侧基坑开挖深度18.36～18.95m， 施工过程通过 集水明排结合局部采用管井降水， 基坑外侧水位深度 为地面以下6.80m， 基坑内侧降水至基坑底以下0.50～ 1.00m。基坑四周设计计算时均有考虑车载或堆载， 荷 载大小 20kPa， 荷载距基坑内边缘 20.00m， 作用宽度 10.00m。基坑侧壁安全等级一级， 重要性系数取1.10， 依据 建筑基坑支护技术规程 （JGJ120-2012） 进行如 下计算 本次土压力计算采用弹性法计算 （m法） ， 基本假 设如下 ①假设土体为弹塑性体， 其弹性模量和泊松比 不因外部条件的改变而改变； ②假设双排桩支护结构 符合平面应变问题； ③假设桩顶与冠梁刚性连接， 不发 生转动而产生弯矩； ④忽略渗流的影响。 确定嵌固深度 双排桩按 建筑基坑支护技术规程 JGJ120- 2012式4.12.5取嵌固安全系数K1.251≥1.25， 计算得 嵌固深度Ld13.870m。 根据 建筑基坑支护技术规程 4.2.7条规定 悬臂 式结构嵌固深度不宜小于 0.8h （h 为基坑深度） Ld≥ 土层名称 素填土 粉质粘土 残积砂质粘性土 全风化花岗岩 砂砾状强风化花岗岩 碎块状强风化花岗岩 中风化花岗岩 重度γ （kN/m3） 19 19.9 18.9 20 22 24 26 抗剪强度 粘聚力C （kPa） 14.5 29.7 26.5 26 28 32 内摩擦角Ф （） 18 20.1 22.5 25 30 35 冲 （钻） 孔灌注桩 极限侧阻力标 准值qsik （kPa） 18 60 60 75 100 130 200 极限端阻力标准 值qpk （kPa） 1000 1400 3000 5000 9000 与锚固体摩 阻力qsk （kPa） 20.0 45.0 45.0 90.0 150.0 200.0 400.0 与土钉摩阻 力值qsk （kPa） 20.0 45.0 45.0 90.0 150.0 200.0 400.0 表1岩土层的主要物理、 力学指标 8 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 0.8h15.16m。 综上取Ld15.300m， 依据 建筑基坑支护技术规 程 （JGJ120-2012） 相关规定， 计算结果详见图4。 抗倾覆稳定性验算 抗倾覆稳定性系数 KQ 1.364＞1.25,满足规范要求。 整体稳定性分析计算， 采用瑞典条分法， 取土条宽 度1.00m， 圆弧半径R36.444m。 整体稳定安全系数 Ks2.314＞1.35,满足规范要 求。 4实测结果与计算值的比较 本工程监测从2013年11月19日开始， 至2016年 12月16日， 共历时约37个月， 监测次数468次。在基 图2双排桩支护结构剖面图 （单位 mm） 图3双排支护桩平面布置图 （单位 mm） 9 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 坑开挖、 降水施工过程中， 采用信息施工法进行施工， 运用多手段进行基坑监测。西侧双排桩支护段共布置 深层水平位移监测点5个,编号CX1～CX5。最大桩顶 水平位移发生在监测点CX3， 为26.63mm， 小于本文提 出的计算模型的计算值为28.98mm和控制值30mm， 详见图5。监测结果表明， 基坑最大水平位移变形均在 允许范围内。 5结论 （1） 在基坑面积大、 跨度大、 周边环境条件复杂且 不具备锚杆施工条件的情况下， 可考虑双排桩支护形 式， 方案可行。 （2） 在单排桩内支撑支护形式中， 若排桩嵌岩施 工难度大且内支撑造价高的情况下， 可考虑双排桩支 护形式， 方案可行。 （3） 对比内支撑支护形式， 双排桩具有节省造价、 缩短工期的优点。 （4） 双排桩可以有效减小基坑侧向变形， 本工程双 排桩计算最大桩顶水平位移基本与实际相符。可为相 关工程提供借鉴。 参考文献 [1]中国建筑科学研究院.JGJ120-2012建筑基坑支护技术规程 [S].北京 中国建筑工业出版社， 2012. [2]郭彪， 周虎东， 张弘， 朱力军.紧邻地铁车站深基坑双排桩支 护结构变形性状研究[J].西部探矿工程， 2016 （4） 17-23. [3]马勋， 徐光黎.深基坑双排桩支护结构计算方法及工程运用 [J].人民长江， 20121020-23. 图4位移弯矩剪力计算结果 图5监测点CX3桩水平位移监测值和理论值对比图 10 ChaoXing