双排桩应用于深厚淤泥质土中的实践与研究

胡 锐

中交第四公路工程局有限公司

1 前言

在深厚淤泥质土地区的污水提升泵站泵房水池构造中，由于淤泥质土层深厚，流塑性大，不宜成坡，临周边道路及河堤较近，可用场地狭小，周边环境复杂，同时受泵房水池功能性的要求，水池一般较深，若采用传统的钢板桩支护结构，虽造价低，但围护结构安全系数低、纵横支撑钢管及腰梁等辅助措施使施工困难、止水效果差、钢板桩入土困难等不利条件，若采用双排桩支护结构则造价高，但深厚淤泥质层里挖土困难、工期长、安全性低等问题，双排桩的应用可以较好地解决。

2 工程概况

鄂州市三江港新区疏港三路污水提升泵站水池为钢筋混凝土池壁、底板结构，分沉砂沉泥池、格栅池、提升泵池三腔室，建筑尺寸17.2m×11.95m，T型结构。

3 基坑特点及难点

3.1 地质条件

基坑开挖后揭露土层主要为（2-1）淤泥质粉质黏土，（2-1a)可塑状粉质黏土，（3-1）硬塑粉质黏土，场区土层主要有：<1>填土、<2>粉质黏土、<2-1>淤泥质粉质黏土、<3-1>粉质黏土、<4-1粉质黏土>、<4-2粉质黏土>、<5-1强风化砂岩>。

3.2 水文情况

降水主要集中在每年的4～9 月份，区内河流流量变化直接受大气降水影响，洪水期一般在降水量最大的7、8、9月份出现。

项目区域地表水较丰富，地下水主要分为上层滞水、孔隙潜水、基岩裂隙水三种类型，上层滞水赋存于松散土层中，受下部淤泥质粉质黏土和粉质黏土阻隔，局部易形成上层滞水，主要来源由大气降水下渗，及渠、塘水入渗补给，排泄形式主要为表层毛细水蒸发或向低洼处渗流，水位随季节变化明显；基岩裂隙水主要分布于下伏基岩裂隙及构造裂隙中，水量较小，二者均接受地表水及上覆地层中孔隙水的补给，向下游低洼处或深度裂隙排泄，水位埋深较大。基坑西南侧临螺蛳港渠河堤，东北侧临当地水渠，地下水水位在地表以下0.5m～2.1m。

3.3 周边环境情况

经现场踏勘泵站水池深基坑放坡范围内无地下管线埋设和当地电力、电信线网经过，在施工过程中影响施工的外部环境有：

基坑所在场地为藕塘，北边和东边为藕塘，南边为螺蛳港河道，堤脚最近距离支护桩边缘3.7m，与河堤高差为3.14m，堤脚处分布约6.5m厚流塑状淤泥质粉质黏土，西边为吴楚大道，但西边的吴楚大道高出施工场地约6.0m，可能增加了基坑的支护难度。

4 支护方案的比选

针对本项目周边环境、地质条件、工期、质量及经济性要求，针对泵站基坑支护常见专项设计方案比选如下。

4.1 双层拉森钢板桩方案

针对泵房西临吴楚大道，北有当地水渠，南靠余湖港渠，施工场地受制约，基坑开挖深度达11.77m，从地勘报告知：该区域有6.5m厚淤泥软弱层，虽造价低，但围护结构安全系数低、纵横钢管使施工困难、止水效果差、钢板桩入土困难等不利条件，不适合。

4.2 单排桩方案

本基坑主体为泵房水池，其内部为空心，不像民用建筑地下室中有地下一层的底板可以用于换撑，因此本基坑在拆撑时，可能出现很大的位移变形，极端情况下可能出现支护桩折断的情况。即使加上换撑，则必须在泵房外墙上留洞口，其在基坑回填时才能拆撑，并封闭洞口，势必增加施工困难。造价低，安全风险性大，不适合。

4.3 沉井方案

该施工区域地质条件差，淤泥质土达6.5m，且流塑性大，地基承载能力差，若采用沉井法施工，则圆形沉井直径将达24m，池壁高且厚，自身荷载大，荷载计算需分格腔室，势必使水池结构施工困难，预留洞口和接缝较大，防渗止水效果不易控制，同时截面积大，下沉过程势必会引发不均匀下沉，不宜控制，施工安全风险高，质量把控难。

4.4 双排桩方案

双排桩方案是由前后排平行的钢筋混凝土灌注桩及桩顶冠梁组成的框架式空间结构，双排桩支护结构由于不需要内支撑，因此有更大的施工空间，挖土方便，有更大的侧向抗弯刚度，从而能有效地限制侧向变形，基坑整体的稳定性、止水性、施工期变形量以及施工难易度都有显著的提高。

5 支护方案的选择和设计

经各方案论证最终确定：污水提升泵站水池基坑开挖支护工程采用放坡+双排钻孔灌注桩作为支护体系，采用5排单轴搅拌桩作为止淤止水帷幕，地下水采用明排处理。基坑工程总体呈规则长方形，南北向约14m，东西向约20m，基坑周长约68m，场地范围内地面标高基本上在13.9m～21.6m之间，最大相对高差8m 左右，基坑面积约280m2，设计±0=21.3m，场地整平地面标高14.0m(-7.3m),基坑开挖深度为地面下9.9m～11.05m。

为防止基坑挂网放坡侧壁出现流土涌水现象，在支护边坡面采用100×50φ1.0mm 钢板网，喷射混凝土强度为C20，喷射厚度80±10mm进行防护处理。

6 基坑监测情况

基坑开挖前一天，对各监测点进行布设，采取采集基准数据，开始对基坑进行定期监测。

6.1 基坑开挖阶段

2019 年8 月3 日至2019 年8 月12 日为基坑开挖阶段，基坑水平位移最大量为：5mm，平均为2.44mm；垂直位移最大量为：-4mm，平均为-0.15mm；基坑未出现涌土、流沙、管涌等现象，周边也未出现地面裂痕，基坑保持稳定。

6.2 基坑运营阶段

截至2019 年08 月12 日基坑开挖至设计标高，底部平整完成，基坑开挖工程已全部完成。8月12日晚，垫层混凝土浇筑完成，8 月24 日底板浇筑完成。从2019 年08 月12 日～2019 年8 月27日。基坑水平位移最大量为：4mm，平均为1.68mm；垂直位移最大量为：-4mm，平均为-0.19mm；基坑保持稳定。2019年08月03日～2019年08月27日，螺蛳港渠河堤与吴楚大道的沉降观测变化范围在0.00mm～15mm之间，保持稳定。

6.3 数据分析结论

监测期间，支护结构的垂直和水平位移正常，周围建筑物和地面沉降正常，各项监测数字均在允许范围之内。

7 结论与建议

7.1 坡顶段换填软土层或延伸支护桩

基坑处于淤泥质粉质黏土地区，强度低，易变形，不宜成坡，对坡面也不宜保护，可将支护桩顶标高延伸至原地面或对放坡段淤泥质土进行换填碾压密实。

7.2 桩间排距适当

双排桩之间排距的大小直接影响桩体两侧土压力的变化，排距过小，受力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特征。

7.3 开挖土方案

基坑必须与挖土施工方案相结合设计，基坑面积较小可采用长臂反铲开挖或下吊挖土设备，上下接力转土倒运；基坑面积较大可采用槽壁侧向垂直开挖，开挖设备下基坑内，基坑预留运土通道，退进方式开挖。

7.4 辅助斜撑和冠梁

受基坑周边地形制约，当产生侧压或监测异常，出现较大位移时，可增加角部斜撑，增强冠梁刚度，可使前、后排桩的水平位移减少；但当增加到一定的程度后，对桩身的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，双排桩的冠梁的断面尺寸不宜过小，才能达到钢结构的作用。

7.5 辅助钢板桩和水泥搅拌桩

当受基坑周边环境条件变化、场地岩土体扰动等因素，可对边坡及坡顶进行卸载或者对边坡上的淤泥质土进行局部反压，基坑外侧增加钢板桩，通过施打水泥搅拌桩改善土体强度，且可和内侧支护桩之间产生内撑的效果。

双排桩支护结构与其他方案相比，能够有效地控制基坑侧向变形和减少桩身弯矩，减少基坑开挖工程对周边环境的影响，采用双排桩配合水泥搅拌站作为止水止淤帷幕的方案，较好的节省了支护工程的工期和造价，为深厚淤泥质土层的深基坑工程提供了很好的借鉴和参考。