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基坑支护中双排桩分析

  • 来源:学术杂志
  • 作者: 赖忠良
  • 发表于:2019-05-30 16:00:50
  • 点击:237

1工程概况

1.1场地周边环境

拟建场地位于福州市马尾区快安,拟建场地原为空地、旧宅基地,地势较为平坦开阔,场地西侧紧邻正在施工的三层地下室,地下室外墙水平间距不到4.5m。本工程设有两层联体地下室,地下室周边底板面结构标高为-8.90m(局部-8.70m、-9.20m),底板厚400mm,下设150厚素混凝土垫层,垫层底标高为-9.45m,开挖深度8.45~8.75m。单桩承台厚1.20m,多桩承台厚1.50~2.00m,至承台开挖深度约10.90m。

1.2工程地质条件

根据勘察野外钻孔取得的地质资料,与基坑开挖有关的岩土层,自上而下分述如下:①填土、②淤泥质土、③粉砂、④淤泥质土、⑤中砂、⑥粉质粘土、⑦粉砂、⑧卵石。本场地对开挖有影响的地下水为赋存于(1)杂填土中的浅部上层滞水和赋存于(3)粉砂层中的承压水,承压水位埋深4.00-5.30m(标高1.10-1.20m)。含水层的平均渗透系数K=6.23-7.61(m/d)。

2基坑支护设计方案

2.1基坑支护方案的选择

(1)若基坑采用内支撑支护,土方开挖施工难度较大,支护造价偏高。(2)除西侧距离相邻基坑较近外,该基坑东南北侧,场地条件较好,可以采用桩锚的支护形式,以节省造价和工期。(3)由于场地西侧条件受限,紧邻另一侧正在施工的基坑,其采用内支撑的支护方式,本基坑若采用锚杆会影响相邻基坑的施工;若整体采用内支撑,则较为浪费;若采用单排桩悬臂支护,变形验算不满足规范要求(见图2、图3,位移达75.66mm,超过福州市建设管理部门相关文件规定)。综合考虑以上因素,除西侧基坑第一级采用放坡及平台卸载,第二级采用双排SMW工法桩+钢筋混凝土圈梁和连梁;基坑其他范围采用外锚式工法桩围护结构,基坑开挖分2级进行,第一级高度约为2m,剩余高度为第二级.第一级按1:0.5放坡素喷,第二级为工法桩与预应力锚索组合支护。典型剖面单排桩支护图如(图2)、典型剖面双排桩支护图如(图4)。

2.2基坑支护设计计算

(1)双排桩的排间距确定桩长为15m时,桩的排间距分别取2m、3m、4m进行验算,计算结果分别见(图6、7、8、9、14、15)。从上述计算结果可以看出:排间距为2m时,变形最大较大达46.36mm,不满足要求;排间距为3m,4m的变形分别为31.27mm,32.61m,均能满足。排间距为4m时,对于计算结果影响不大,但连梁的造价增加,由于场地条件受限,排间距不宜采用4m。因此,排间距取3m较为合适。(2)桩长的确定桩的排间距为3m,桩长分别取12m、15m、18m进行验算,计算结果分别见(图10、11、14、15、12、13)。由图及计算结果可以看出,桩长12m,15m,18m时,分别对应的前排桩变形分别为46.30mm,31.27mm,27.54mm,桩长12m,变形不能满足;桩长15m,18m变形均能满足要求,桩长18m对计算结果影响不大。故桩长取15m较为合适。通过以上计算与分析,本基坑支护的双排桩桩长取15m,桩排间距取3m,较为合理。本基坑支护结构的计算采用理正深基坑6.0软件进行计算,双排桩计算模型如(图5)所示,双排桩支护方案位移及弯矩剪力包络图比较如。

3基坑监测

本工程按上述设计方案实施,于2014年支护及地下室施工顺利完成并回填。通过在基坑周边埋设深层土体水平位移(测斜),支护结构在深度方向的变形情况如(图16)所示。现场实测前排桩最大变形量为38.09mm,深度为0.5m;计算结果显示,前排桩最大变形量为31.27mm,深度为0.0m。现场监测的结果与理论值之间的比较可得以下的结论:(1)前排桩的最大变形量与计算结果较为吻合,但偏大一些。(2)前排桩的变形趋势与理论较为一致,呈“开口型”,最大变形量的位置接近基坑坑顶位置。(3)桩顶的监测值比理论稍大些。(4)通过与现场监测的结果进行比较,采用该简化计算模型进行分析,是具有一定的可靠度。

4结论与建议

(1)与悬臂单排桩相比,双排桩支护结构能有效地控制基坑侧向变形和减小桩身弯矩,减少基坑开挖工程对周边环境的影响。但在周边环境特别复杂的情况,必须与挖土施工方案相结合,才能最大程度的发挥双排桩支护结构的性能表现。(2)增加连梁刚度,可使前、后排桩的水平位移减小,但当增加到一定程度后,对桩身水平位移的限制并不明显。在实际工程中,可权衡考虑控制造价。(3)双排桩的冠梁与连梁截面高度不宜太小,才能达到钢结构的作用。(4)双排桩之间排距的变化直接影响桩体两侧土压力的变化。排距过小,主要表现悬臂式特性,而排距过大,后排桩主要起拉锚作用。当排距适当时,双排桩支护结构有较好的性能表现。本基坑工程采用了双排SWM工法桩结合桩锚的支护方案,较好的节省了支护工程的工期和造价,为福建沿海软土地区的深基坑工程提供了很好的借鉴和参考价值。

作者单位:福州市一建建设股份有限公司



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