桩撑与双排桩组合支护在武汉某基坑中的应用研究

孙盼 刘海涛

摘要：本文以武汉市中心某深基坑工程为例，分析了桩撑支护结构、双排桩支护结构的特点，创新的将两种结构组合应用于工程，采用有限元软件预分析支护结构位移变形，并在基坑运行期间进行实测。通过分析与对比，验证了该组合支护方案可有效控制基坑变形，为施工提供了便利，降低了支护造价。

关键词：双排桩；组合支护；变形控制

引言

桩撑支护与双排桩支护在基坑工程中应用较为广泛，双排桩为悬臂式支护结构，具有支护结构位移较大，不占用基坑内空间的特点；而桩撑支护为支点式支护结构，支护结构位移较小，但支撑体系占用基坑内的空间；两者各有优点和局限性，将双排桩与桩撑两种支护形式组合使用时可充分发挥两者优点，也是一种快捷高效的支护形式。

1工程概况

某 地产公司拟在武汉市汉口解放大道与新马路交汇处兴建某工程，总建筑面积约8万㎡，由3栋25-31F高层住宅楼组成，设置2层地下室。基坑平面尺寸约为147×68㎡的规则矩形，开口面积约为1万㎡，周长约为420m，开挖深度为7.55～10.85m，属于深基坑。基坑北侧、西侧为城市主干道，南侧临近既有剧院主体建筑，基坑平面形状及周边环境见图1。场地位于典型的长江Ⅰ级阶地之上，工程地质典型剖面见图2。下部砂层中含有丰富的承压水，与长江有密切水力联系，基坑重要性等级为一级。

图2 基坑典型工程地质剖面图

图1 基坑平面及周边环境图

2 双排桩与桩撑优缺点分析

双排桩、桩撑支护形式若单独应用在基坑支护工程中，其突出特点与局限性见表1。

表1 桩撑与双排桩支护结构优缺点

桩撑支护结构	双排桩支护结构
不侵入周围用地范围，支撑体系需因地制宜的布置以传递相对两侧的土压力。	占用地下室外侧至红线范围内约4~6米宽空间，平面布置不受基坑形状限制。
为避免支撑与主体结构向上施工冲突，支撑需尽量避开主楼区域。效率一般,造价较低。	支护结构刚度大，支护结构独立，与挖土、主体施工等无冲突，工期短，具有高效性，造价较高。
需进行拆换撑一系列工序，工期长，对主体施工有影响。	无换撑、拆撑问题，基坑运行过程具有连续性。
通过桩和支撑梁体系承担土压力。支撑作为支点约束支护结构上部位移，位移较小。	通过门式刚架刚度承担土压力。下部嵌固段约束支护结构上部位移，位移较大。

3桩撑与双排桩组合支护设计方案

对于本基坑如果四周采用全面支撑支护，则基坑两侧长边中部需大面积设置桁架式对撑，使基坑开挖和地下室施工效率较低，工期缓慢，且不利于挖机及塔吊等设备在支撑体系下工作。为解决这一难题，在长边中部组合设置了双排桩支护，见上图1所示。造价增加较少但将基坑自由施工作业面由45%拓展至70%以上，组合后取长补短充分发挥了两者的优势，大大提高了施工的效率，缩短了工期。

工程地质条件：坑壁为松散填土、可塑粉质粘土，局部夹淤泥薄层。；基底为可塑偏软粉质粘土、松散粉土、稍密粉砂及中密粉细砂；工程地质条件较差。

水文地质条件：地下水为填土层中的上层滞水及下部砂性土孔隙承压水；承压水对基坑体系影响较大。

基坑工程特点：① 基坑开挖度较大（7.55～10.85m）；②坑壁地质条件较差，为软弱土层，对基坑开挖不利；③ 基坑周边环境复杂，地下管网较多，且位于闹市中心；④基坑已揭露隔水层，须进行隔渗与深井降水。

支护结构设计：桩撑段采用直径1.0m钻孔灌注桩，间距1.4m；双排桩段采用直径1.0m钻孔灌注桩，前排间距1.4m，后排2.8m，排距3m；桩顶均设置冠梁，尺寸1.2×0.8m，支撑梁尺寸1.0×0.8m，均采用C30砼；坑内设置管井降水，坑外紧贴支护桩设置2排深层搅拌桩组成竖向隔渗帷幕；深层搅拌水泥采用P.O42.5MPa，水泥用量为50kg/m。

4 支护结构位移分析与监测结果比较

采用天汉（V2007）平面杆件有限元分析，双排桩按照边桁架考虑，计算结果见图3。

支护结构位移有限元分析：设置支撑部位位移较小，约5～18mm；双排桩部位位移较大，约为29～37 mm；均满足变形控制要求。后期施工监测结果分析：监测点显示支撑部位位移3～11mm，双排桩部位位移21～41 mm，与预分析较为吻合，说明该组合支护方案

可

图3 基坑支护体系位移变形模拟图

有效的保护周边环境。

结语

结

图3 支护结构有变形分析平面图

合武汉市中心某基坑工程，为有效的控制基坑变形，保护周边环境，创新性的采用桩撑与双排桩组合支护方案，并对不同部位的两种支护结构实施监测。通过平面杆系有限元预分析，结果显示组合支护可满足变形控制要求。基坑实施期间对支护结构变形实施监测，监测结果表明，该支护方案可有效控制支护结构变形，位移量3～41 mm，符合工程要求；桩撑段位移量较小，约3～11mm；双排桩段位移较大21～41 mm，与预分析较为吻合，该组合支护方案可有效的保护周边环境。该方案便于施工，造价经济，工艺成熟可为同类工程提供借鉴。

参考文献

[1]赖冠宙,房营光,史宏彦. 深基坑排桩支护结构空间共同变形分析[J]. 岩土力学,2007,08:1749-1752.

[2]平扬,白世伟,曹俊坚. 深基坑双排桩空间协同计算理论及位移反分析[J]. 土木工程学报,2001,04:79-83.