长短组合双排桩基坑支护体系构建与应用

长短组合双排桩基坑支护体系构建与应用

解君彩

山东省深基建设工程有限工程 山东省济南市250013

摘要：支护桩是一种常用的基坑支护结构形式，双排桩是指沿基坑侧排列设一定间距前后排桩和桩顶梁组成的刚架结构。基于此，本文详细论述了长短组合双排桩基坑支护体系构建与应用。

关键词：长短组合双排桩；基坑支护；发展

双排桩支护结构是一种应用广泛的基坑支护体系，与常规限定的排桩等长、等距、对称等布置不同，工程中逐渐出现非等长、非等距、连接处非连梁等不规则双排桩支护结构，改造后由于其灵活性及经济性，取得了良好的支护效果。

一、长短组合双排桩基坑支护技术

　　1、技术简介。长短组合双排桩基坑支护体系是深基坑施工中常用支护体系，采用长短桩双排桩相结合，形成稳定桩墙支护体系，长短桩可按不同地质条件及工程要求组合布置。具体来说，长短组合双排桩基坑支护技术步骤为：①确定桩位置与数量。施工前，勘测分析基坑地形、土层、水位等，以确定其位置及数量。②钻掘桩孔。钻机在桩位依次钻掘长短桩孔。③安装桩筋。在桩孔内安装钢筋，并将其固定在桩孔底部钢筋架上。④浇注混凝土。长短桩孔浇注混凝土，并按要求振捣养护。总体而言，长短组合双排桩基坑支护技术具有施工简单、支护效果好、抗震性强的优点，广泛用于施工中。然而，这项技术还需考虑土壤条件、桩材、数量等，以确保基坑支护结构稳定安全。

在现代城市建设中，建筑物高度及规模在不断提高，为满足这些大型建筑需要，建筑深基坑施工需越来越深。深基坑施工需高强度桩墙等支护措施来保证施工安全及工程质量。长短组合双排桩基坑支护体系以其支撑力强、施工效率高、适应性强、经济性好等特点，成为现代深基坑支护施工中常用技术。可见，长短组合双排桩基坑支护体系是一种高效、经济、稳定的基坑支护技术，应用广泛，适用于各种地质条件及工程要求。

2、技术方案设计

①长短组合双排桩施工。长短组合双排桩的应用原理是基于双排桩，经在长短桩间设连接件，将两组桩连接形成整体，以提高桩整体刚度及抗拔能力。经长短桩的结合，能充分利用两种桩的优点，提高支护整体稳定性及承载力，使其适用于较大深度与荷载的基坑支护。同时，连接件的设置也起到减少桩周土体变形作用，保证了基坑支护结构稳定安全性。

②桩顶连梁施工。顶梁单独施工，与桩顶连接固定。长短组合双排桩施工完后，要进行桩顶连梁施工。采用钢筋及混凝土浇筑施工技术桩顶连梁，连接各桩形成整体结构，确保支撑性能。

3、长短组合双排桩对比及优化

①不同构型支护体系。通过对原始设计的审查，发现主要问题是支护桩嵌固埋深不足及桩身强度不足。若在传统情况下，最好解决方案是重建支撑桩。然而，基坑开挖较深，原有Φ800mm间距1400mm支撑桩，桩间隙为600mm，所以在桩间增加新桩可能性几乎为零，给设计施工带来困难。经实例分析，确定在现有支护桩外侧增设一排支护桩，形成双排桩支护结构。

先用传统双排桩体系，在满足规范要求情下，经试验计算确定埋深至少为11.5m，即施工桩长不宜小于28.5m，尝试增加一排与现有规格相同的Φ800mm长22m支护桩，形成双排桩支护结构。结果表明，整体稳定性和抗倾覆稳定性满足要求，桩顶水平位移满足要求。然而，埋深不足以确保内部土体稳定性。当基坑深度接近19.1m时，并未贸然采用。在此基础上，增设一排长桩，形成长短组合双排桩结构形式。为确保安全，对新增桩在单独作用下工作条件进行审查。结果表明，埋深14.9m能满足整体稳定性及抗倾覆稳定性要求，但变形大。这种情况下的试算是为确保双排桩不会发挥其最大作用，并在不失控情况下保持外排桩基本安全。

设计时，分析桩身上应力，发现增加埋深对调整桩身应力无显著影响。通过计算分析，证实双排桩刚架结构中桩与单排桩应力特性存在显著差异：锚式单排桩仅在水平荷载作用下产生弯矩及剪力，双排桩刚架结构在水平荷载作用下产生弯矩与剪力，且剪力远低于单排桩。

②长短组合双排桩定型及优化。因双排桩基嵌固检验与单排悬臂桩基嵌固检验类似，与单排桩相比，双排桩抗倾覆稳定性计算考虑了土体和桩身重量影响，提出了双排桩抗倾覆稳定性的计算公式。研究表明，采用长短双排桩结构，在双排桩顶部设连接梁，使内外双排桩形成整体，实现支撑结构的整体稳定性和变形控制。

在优化设计中，主要侧重于桩体，尤其是后排桩的加强。总剪力矩小，且集中在中部。由于上下部位受力小，因此在桩体采用上、中、下部位不同配筋。对已建前排桩基，通过附加锚索调节弯矩后，仍能保证原有钢筋受力，并设混凝土腰梁，提高支撑结构整体变形协调能力。最终方案为采用复合双排桩支护结构，前排桩22.0m，桩径0.8m，桩间距1.4m，后排桩32.0m，桩直径0.8m，间距1.4m。对改变的设计方案进行具体论证，研究后认为需采用此项技术，并同时强化变形监控及坚持信息化施工，予以推广应用。

二、长短组合双排桩基坑支护技术施工监控

长短组合双排桩基坑支护技术是在基坑周围设不同长度桩，形成双排桩墙的支护技术，施工监控是保证施工安全的重要手段。

1、基本监测参数。①基坑变形监测：基坑变形是基本监测参数，旨在监测基坑周围地面、建筑物、桩体变形，经变形量量化分析来评估开挖对周围结构的影响。②基坑土压力监测：其是监测桩周土压力和基坑外土压力，各种土压力变化可帮助工程师及时发现存在的问题。③桩身变形监测：长短组合双排桩在支护中可能存在一定受力情况，所以需监测桩身变形，确保其安全可靠。

2、监测仪器与设备。①变形监测仪器：分为传统、电子仪器，其中，传统仪器包括水准仪、经纬仪等，电子仪器包括全站仪、激光测距仪、位移计等。②土压力监测仪器：包括土压计、压力传感器等，用于监测挖掘机压力、桩周土压力，基坑外土压力等信息。③桩身变形监测仪器：包括测斜仪、激光测量仪等。

3、监测与控制方法。①实时监测：监测数据可经网络实时传输到监测中心，让工程师及时发现问题并调整。②系统控制：通过对监测数据的分析，工程师能在一定程度上控制挖掘机施工速度及振幅，减少基坑变形和土体位移。③紧急处置措施：当基坑变形超过警戒线时，需立即采取紧急处置措施，以确保工人人身安全及土体稳定性。

4、实际施工与效果监测。经质量验收合格后，整个工程完工。使用一段时间后，效果明显：基坑内土方稳固，墙体平整，无倾斜、开裂、坍塌现象；建筑结构稳定，在荷载条件下保持良好整体性及稳定性；使用时经相应监测，未发生危险，充分保证施工质量。

三、长短组合双排桩基坑支护技术未来发展方向

长短组合双排桩基坑支护技术是一种先进地下工程支护技术，未来发展方向为：①提高支护效能：随着科技发展及人们需求增长，长短组合双排桩基坑支护技术需提高支护效能，包括提高桩承载力及刚度等。②生态环保：环保已成为各行业重要发展方向，长短组合双排桩基坑支护技术也不例外。在未来发展中，需注重环保指标，减少废弃物排放，提高工程建设可持续性。③智能化：智能化技术是未来工程建设趋势，长短组合双排桩基坑支护技术也需学习这些技术，如经传感器实时监控混凝土强度及桩的变形，优化支护方案，提高施工效率与质量。④风险因素控制：在未来长短组合双排桩基坑支护技术发展中，风险因的控制较重要。如施工时可能会遇到地下水、软土和断层等问题，需采取适当措施控制风险，确保项目稳定安全性。在长短组合双排桩基坑支护技术的未来发展中，需注重提高技术水平，开发新材料新技术，提高支护效能，促进智能化和环保等发展，以满足不断变化市场需求并应对未来的挑战。

参考文献：

[1]吴刚.深基坑双排桩支护结构上的变形和土压力研究[J].岩土力学，2016，29(11):3089-3094.

[2]杨德.双排桩支护结构受力特征与土压力计算分析[J].建筑科学，2016(09):12-15+6.