双排桩与止水帷幕复合支护的基坑围护设计研究
张亚为
【摘 要】摘 要:通过台州市某基坑实例，研究了双排桩与止水帷幕复合支护的基坑围护中各排桩体的荷载分担系数变化规律，分析了双排桩在基坑开挖完成后的内力位移分布特点，并预测了基坑开挖所引起的地面沉降量和沉降范围，研究成果可为类似工程建设提供一定的参考依据。 【期刊名称】山西建筑 【年(卷),期】2014(000)019 【总页数】2
【关键词】关键词:双排桩，基坑围护，分担系数，地面沉降量
0 引言
随着国民经济的快速发展，大量的基础建设项目在有限土地资源的城市中密集并大量的开展［1-3］。城市建设中必然会遇到大量的基坑支护设计难题，在基坑围护设计时，一方面要保证基坑自身的变形以及由基坑变形引起的临近建筑物变形需满足设计要求，另一方面还需确保基坑开挖过程中降水对周边建筑物的影响［4，5］。双排桩与止水帷幕复合支护可以很好的满足基坑稳定性以及止水防渗的要求［6-8］。
本文结合台州市某实际基坑为例，针对双排桩与止水帷幕复合支护的基坑围护设计方案，分别对基坑开挖过程中以及开挖完成后各排桩体的荷载分担，桩体的内力和位移，以及基坑开挖所引起的周边建筑物沉降影响进行了系统的研究。
1 工程概况
拟建场地位于椒江区与路桥区交汇部，地块交通便利，环境较好。场地原始地
貌以耕地为主，其东北角为未拆迁的民宅，场地局部地块已用碎块石填筑了施工道路。
拟建场地地貌属温黄海积平原，场地的现状黄海高程在2．76 m～4．30 m之间。根据地下水的赋存条件、水理性质、水力特征、含水介质、地层时代及成因等因素，区域勘探深度内地下水可分为上层滞水和下部孔隙承压水。 勘察期间测得各钻孔的地表水、上层滞水等的混合水位埋深为0．20 m ～1．30 m 之间(高程约在1． m～3．30 m)。上层滞水水位年变幅度1．50 m左右，水位动态与大气降水、农田灌溉、河床水位关系密切。基坑所处场地的工程地质及水文地质参数如表1所示。
2 基坑围护设计
2．1 设计方案的选择
结合基坑的所处场地的工程地质及水文地质条件推荐主要采用双排钻孔桩与坑外止水帷幕的复合支护方案。双排桩与止水帷幕复合支护的原理是利用钻孔灌注桩的刚性与止水帷幕的柔和相结合来形成基坑的支护结构。主要由两排桩之间被加固的原生土体和作为主要组成部分的双排桩以及用来连接桩与桩的帽量和连梁，再加上止水帷幕所构成。 2．2 典型剖面计算
基坑支护典型剖面如图1所示，结合该工程的设计需要，基坑的开挖深度为12．4 m，钻孔灌注桩的入土深度为36．8 m，穿越4个不同土层(如表1所示)。两排钻孔灌注桩间的距离为2．4 m。
将两排钻孔灌注桩及桩土间的作用简化成图2的计算模型，由于后排桩体并不像前排桩体具有等同开挖深度的临空面，但基坑开挖后又会切实影响到后排桩
体，所以在具体的计算过程中可以根据土体的内摩擦角、桩间距以及基坑开挖深度设置等效开挖深度。
双排桩支护过程中主要需考虑各排桩在围护基坑稳定性的分担量，桩体自身的内力位移，以及基坑开挖所引起的地面沉降。 2．3 计算结果分析
拟将基坑开挖分4个工况逐步开挖完成，通过计算分析两排桩在开挖过程中以及开挖完成后的分担系数如表2所示。在基坑开挖至5 m深度时基坑侧壁土体的荷载主要由第一排桩体承担，但随着开挖深度的逐步进行，第一排桩体的荷载分担系数逐渐减小。第二排桩体开始承受荷载，最大的分担系数为0．254。 分别采用弹性法土压力模型和经典法土压力模型计算基坑开挖完成后桩体上的内力和位移［9，10］，如图3所示。其中弹性法土压力模型算得前排桩基坑内侧最大弯矩为1 061．25 kN·m，基坑外侧的最大弯矩为6．35 kN·m。而基于经典法土压力模型算得前排桩基坑内侧最大弯矩为205．23 kN·m，计算结果明显偏于保守。后排桩基于弹性法土压力模型算得基坑内侧最大弯矩为722．67 kN·m，基坑外侧的最大弯矩为475．55 kN·m，同样采用经典法土力学模型会得到较为保守的弯矩值。为了基坑开挖能够安全顺利的进行，在具体的设计过程中需采用弹性法土力学模型所算取的设计值，并参考经典法土力学模型的计算结果。
图4为基坑开挖后基坑周边地面沉降的预测，同样采用了三角形法、指数法和抛物线法［9，10］等多种方法对其进行综合评定。地表沉降量与沉降点距基坑边距离呈反比关系。三种方法所得出的沉降范围均为距基坑边约30 m的范围内。其中指数法所预测的基坑周边最大沉降值最大，约为55 mm。抛物线预
测的基坑周边最大沉降量最小，约为30 mm。
3 结语
本文结合台州市某基坑实例，以双排桩与止水帷幕复合支护的基坑围护设计方法，分析了两排桩体在基坑开挖过程中以及开挖后的荷载分担系数，并基于弹性法土压力模型和经典法土压力模型，算得两排桩体的最大弯矩、位移以及剪力。最后采用了三角形法、指数法和抛物线法等多种计算方法综合分析了基坑开挖对周边建筑物的影响，其影响半径约为30 m。研究成果对该基坑工程的安全开展有着重要的指导意义，同时可为类似工程建设提供一定的参考依据。 参考文献:
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DOI:10.13719/j.cnki.cn14-1279/tu.2014.19.050