第４Ｏ卷第１９期 ２ ０ １ ４年７月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ０Ｊ．４０ Ｎｏ．１９ Ｊｕ１． ２０１４ ・８９． 文章编号：１００９－６８２５（２０１４）１９・００８９—０２ 双排桩与止水帷幕复合支护的基坑围护设计研究 张亚为 （上海林同炎李国豪土建工程咨询有限公司，上海２０００９２） 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。 关键词：双排桩，基坑围护，分担系数，地面沉降量 中图分类号：ＴＵ４６３ 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 。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 ．５ Ｊ。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 。 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一１．３０ １１１之间（高程约在１．８９ ｍ一３．３０ 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。 表１ 工程地质和水文地质参数 层号 含水量 天然重度ｒ 固结快剪 渗透系￣（／ｅｍ・８ ｏ／％ ｋＮ／ｍ３ Ｃ／ｋＰａ ６／（。） 垂直Ｋ脚 水平 ０ ① ３７．５ ｌ８．１６ ２８．５ ｌ３．８ ８．８Ｅ一０８ ８．４Ｅ一０８ ② ５１．２ １６．８５ ｌ１．３ ８．８ １．３Ｅ一０７ １．１Ｅ一０７ ③ ３６．６ １８．１６ １４．４ １３．４ ④ ２４．８ ｌ９．６４ ３８．５ １６．６ 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 收稿日期：２０１４—０４—１８ 作者简介：张亚为（１９８４一），男，博士 文献标识码：Ａ 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 ｎ１．，穿越 ４个不同土层（如表１所示）。两排钻孔灌注桩问的距离为２．４ ｍ。 １３．４０ 图１典型剖面计算示意图（单位：ｍ Ｊ 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。 鋈 图２双排桩计算模型 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 ・９０・ 第４０卷第１９期 ２ ０ １ ４年７月 山 西 建 筑 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 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 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 型所算取的设计值，并参考经典法土力学模型的计算结果。 减小。第二排桩体开始承受荷载，最大的分担系数为０．２５４。 表２开挖不同深度两桩体的分担系数 工况号 ｌ ２ ３ ４ 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 ’ 等多种方法对其进行综合评定。 深度／ｍ 等效深度／ｍ ５．０ ７．５ ｌＯ．Ｏ ｌ２．４ ０．Ｏ００ １．２３２ ３．８０３ ６．２４４ 分担系数 １ １．ｏｏＯ ０．９７３ ０．８５５ ０．７４６ 分担系数 ２ Ｏ．０ｏ０ ０．０２７ ０．１４５ ０．２５４ 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 １５８．５３ ｋＮ ｌ２Ｏ．０Ｏ ｋＮ ／ 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 支反力／ｋＮ 一 Ｔ 剪力／ｋＮ （－４６Ｏ．３６）一（３３２．７９ （一１８８．５９）一（６０．２３ ｍ 一 ㈠ 供一定的参考依据。 参考文献： ２３３４．２３４３． 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 Ｔ 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 —６ｏｏ ６００ １ ２００ ０ １ ２０ｏ 一２．０ １Ｏ ［１］ 张玉成，杨光华．软土基坑设计若干关键问题探讨及基坑设 计实例应用分析［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２０１２，３１（１１）： ２０ ３０ ３６．８０ ［２］ 兰守奇，张庆贺．地铁车站深基坑地下连续墙变形监测［Ｊ］． 低温建筑技术，２００９，３１（６）：８１．８３． 弯矩他Ｎ－ｍ １ ０６１．２５）一（７２５．６８） （一２０５．２３）一（４６６．６７） 一［３］ 芦 森，温锁林，方永生．某深基坑工程设计施工与监测 ［Ｊ］．低温建筑技术，２００５（１）：８３—８５． 图３内力位移包络图 距坑边距离／ｍ ０ ——［４］ 王洪新．基坑宽度对围护结构稳定性的影响［Ｊ］．土木工程 三角形法最大 沉降量３８ ｍｍ 学报，２０１１，４４（６）：１２０．１２６． ２０ 童４０ 删 世６Ｏ 指数法最大 沉降量５７ ｌｌｌｍ ［５］ 龚晓南．深基坑工程设计施工手册［Ｍ］．北京：中国建筑工 业出版社．１９９８． 熙８０ ｔＯ０ …．一抛物线法最大 沉降量２１ ｍｍ ［６］ 白 冰，聂庆科．考虑空间效应的深基坑双排桩支护结构计 算模型［Ｊ］．建筑结构学报，２０１０（８）：１１８—１２４． ［７］ 林圈４地表沉降图 鹏，王艳峰．双排桩支护结构在软土基坑工程中的应用 分析［Ｊ］．岩土工程学报，２０１０，３２（２）：３３１—３３４． 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 ［８］ 杜秀忠，杨光华．双排桩支护在某水利基坑中的应用［Ｊ］．岩 开挖完成后桩体上的内力和位移 ’ ｊ，如图３所示。其中弹性法 土工程学报，２０１２，３４（ｓｕｐ）：４９０－４９４． 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 ［９］ 李广信．高等土力学［Ｍ］．北京：清华大学出版社有限公司， 坑外侧的最大弯矩为６８９．３５ ｋＮ・ｍ。而基于经典法土压力模型 ２００４． 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 ［１０］ＬＵＯ Ｚ．Ｊ．，ＺＨＡＮＧ Ｙ．Ｙ．，ｗｕ Ｙ．Ｘ．．Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｎｕｍｅｒｉ． 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 ｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｓｅｅｐａｇｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｄｅｅｐ 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 ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｄｅｗａｔｅｆｉｎｇ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ， ２０ｏ８，Ｓｅｒ．Ｂ，２０（５）：５９６－６０２． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｄｏｕｂｌｅ．ｒｏｗ ｐｉｌｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｃｕｒｔａｉｎ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｒｅｔａｉｎｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ＺＨＡＮＧ Ｙａ－ｗｅｉ （Ｌｉｎ Ｔｏｎｇ—ｙａｎ＆Ｌｉ Ｇｕｏ—ｈａｏ Ｃｉｖｉｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００９２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｓｏｍｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｉｎ Ｔａｉｚｈｏｕ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ｌａｗ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｏａｄｉｎｇ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｖｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｒｏｗｓ ｏｆ ｐｉｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ—ｒｏｗ ｐｉｌｅ ａｎｄ ｗａｔｅｒｐｒｏｏｆ ｃｕｒｔａｉｎ，ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ｄｉｓｔｉｂｕｔｉｒｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｏｕｂｌｅ—ｒｏｗ ｐｉｌｅ ａｆｔｅｒ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ，ｆｏｒｅｃａｓｔｓ ｔｈｅ ｇｒｏｕｎｄ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｓｃｏｐｅｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｘｃａｖａ． ｔｉｏｎ，ａｎｄ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｒｅｓｕｌｔ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｓｏｍｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｓｉｍｉｌａｒ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｄｏｕｂｌｅ—ｒｏｗ ｐｉｌｅ，ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｐｉｔ ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ，ｓｈａｒｅ ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ，ｇｒｏｕｎｄ ｓｅｔｔｆｌｅｍｅｎｔ
