基于双排桩支护结构的永久挡墙工程案例

杜祥美

（中煤长江基础建设有限公司，江苏 镇江212000）

0 引言

基坑工程支护结构通常作为临时结构而存在，待施工结束后不易清除，不仅造成资源的浪费，有污染土地的可能，同时影响土地资源的规划。目前已有可回收式锚杆[1]投入使用，以利于地下空间的规划利用，但双排桩永久支护形式受力复杂，影响因素多[2]，工程应用有待研究。

针对某基坑支护实例，综合考虑安全、经济、环境及施工等诸多方面，介绍双排桩前期作为支护结构，后期作为永久挡墙结构桩基础的方案，并给出具体施工要点，可供类似基坑工程参考。

1 工程概况

1.1 项目概况

场地整平标高15.0～13.8m，坑底标高8.5～10.3m，基坑挖深3.6～6.2m，基坑周边环境如图1所示。

图1 周边环境

场地周边环境较为复杂，东侧地下室外墙距红线最近距离为8.0m，红线外为已建道路和3层农贸市场，已建道路由北至南逐渐降低，路面标高16.11～10.11m，红线距离农贸市场最近距离约为16.2m。南侧地下室外墙距离红线最近距离为12.5m，红线外20.2m处为镇大铁路。西侧红线外目前为空地，西南角位置目前为洼地，地下室外墙距离红线最近距离为10.2m。北侧红线外为已建成的苗家湾路，地下室外墙距离用地红线最近距离为17.9m。

1.2 工程地质条件

1.2.1 土层信息

根据勘察资料，土层详细信息自上而下分述如下：

（1）杂填土：灰褐色，稍密，含较多植物根茎，夹大量碎砖及块石等，层厚变化较大。

（2）粉质黏土：灰黄色，可塑局部软塑，干强度中等，中等压缩性，该层分布不连续。

（3）粉质黏土：灰色，软塑局部流塑，干强度低，高压缩性，该层层厚变化较大。

（4）粉质黏土：褐黄色，可塑，干强度较高，中等压缩性，该层土分布不连续。

基坑开挖位置最不利土层信息如表1所示。

表1 场地最不利土层信息

1.2.2 水文地质条件

由勘察资料可知，场地主要为浅层孔隙潜水，主要赋存于第①、②、③层土中。场地地下水由北向南，由东向西，由高处向低处渗流，主要接受大气降水渗透补给，排泄方式以自然蒸发及地层渗透为主，水位四季有一定变化。

2 基坑支护设计方案确定

2.1 基坑支护设计原则

基坑支护方案的选定必须综合考虑工程本身的特点及周围环境的要求，在满足地下结构施工及确保周围环境安全可靠的前提下，尽量达到既经济合理，又方便施工及提高功效的标准。主要原则是：

（1）根据本工程的实际情况和周围环境条件，在充分分析、研究拟建场地周围的工程地质资料和工程经验的基础上，结合工程的具体特点和类似工程经验，按照现行、有效规范、规程、规定及标准的有关条文要求，精心设计工程方案，力求科学、经济、合理。

（2）保证围护结构及周边环境的安全，因为存在重大安全隐患的方案实际上是没有任何现实意义，而且可能带来巨大的经济损失。

（3）本着“经济节约，技术先进，手段可靠，成果有效”的原则，结合主体结构及场地特点，在保证安全的前提下，重点突出围护结构快（缩短工期）、省（节约造价）、易（方便施工）的特点[3]，在安全、工程造价和工期之间达到一个最优的平衡点。

2.2 基坑支护方案确定

根据本工程地勘孔揭示的土层信息可知，基坑挖深范围内均为①杂填土层中，该土层结构松散，物理力学性质较差，不利于支护结构的稳定性与位移控制，基坑开挖后易造成坡顶沉降、开裂等情况；同时东侧红线外为既有农贸市场道路，需考虑基坑开挖对已建道路不利影响，在保证基坑安全可靠的前提下，支护形式可采用灌注桩加锚桩或双排桩的支护形式。

若采用灌注桩加锚桩的支护方案，支护桩可布设于距离地下室外墙1.0m处，即基坑支护结构距离既有农贸市场道路约7.0m，该支护方案安全可靠，可有效减少支护结构位移对周边道路的不利影响；但该侧建成后临近红线位置规划为地面停车位及道路，同时规划地面标高大于既有道路路面标高，按照上述灌注桩加锚桩方案，不能满足规划功能需求，另外若将灌注桩移至红线处，则存在以下两个问题：一方面基坑外农贸市场存在地下室，锚杆施工受限；另一方面单排灌注桩作为挡墙基础，其竖向承载力不满足要求，综上所述最终采用双排桩支护结构，双排桩中部冠梁及拉梁板后期作为永久挡墙底板基础，下部灌注桩作为桩基础，以期在保证基坑支护安全可靠的前提下，满足规划使用功能要求。

双排桩作为基坑支护结构时，经计算发现：其整体稳定虽满足要求，但墙顶位移偏大，易造成周边农贸市场道路开裂，影响其正常使用；另外，双排桩中后排桩距离基坑开挖边线约7.0m，在确保双排桩排距的前提下，需减小后期基坑土方回填量，通过坑内设置留土平台的方式可很好解决上述问题，另一方面坑内留土可有效提高基坑支护的安全性，同时控制支护结构的变形。

另外本工程东侧已建农贸市场道路呈由北至南逐渐降低，路面标高16.11～10.11m，即基坑挖深是在逐渐变化的，为适应基坑周边环境，不过多地进行填方和挖方，支护桩桩顶标高需随周边道路进行变化；在保证桩长下部嵌固深度的情况下，则灌注桩桩长将不一致，该方法可大大减小工程造价，但对施工难度提出更高的要求，从而无法保证工期。

考虑到主楼建成后规划地面标高为16.35m，而道路为斜坡，标高为16.11～10.11m，是逐渐降低的，存在一定的高差，所以主体结构施工完成后要进行土方回填，可以考虑在双排桩以上部分施工钢筋混凝土挡墙，以达到挡土目的，此时双排桩作为挡墙的下部结构，就能有效解决杂填土承载力不足的问题，同时需要注意的是，双排桩已从基坑支护时的临时结构转变为土方回填后的永久挡墙桩基础结构，而且双排桩的受力也从基坑开挖时主要受水平土压力转变为承受上部挡墙结构传递的竖向力。

综合以上分析，基坑东侧采用双排钻孔灌注桩+坑内留土平台支护，基坑内侧钻孔灌注桩（ø800，L=9.0～13.0m）间距1.0m，基坑外侧钻孔灌注桩（ø800，L=9.0～13.0m）间距2.0m；东侧北半幅在原双排支护桩基础上施工上部钢筋混凝土板墙（h=0.5～3.80m），挡墙高度大于2.5m时，增设扶壁，扶壁厚0.3m，东侧南半幅挡墙采用扶壁式钢筋混凝土挡墙，基底位于①杂填土层，下部采用ø700钻孔灌注桩基础。经岩土专业设计软件同济启明星计算，支护桩最大水平位移、地表沉降量、整体稳定性、抗倾覆、墙底隆起以及坑底隆起等均满足规范要求。选取典型支护结构剖面如图2、图3所示。

图2 基坑开挖阶段典型支护结构剖面

图3 土方回填后典型挡土墙结构剖面

3 施工要点

3.1 土方开挖

（1）挖土流程、顺序及方式应严格按施工组织设计进行，不得超挖，开挖面高差应控制在3m以内。

（2）基坑内严禁多区域大面积同时开挖，基坑内土方应分区分段间隔开挖，分段长度≤40m，每段开挖至基底并立刻浇筑垫层后，方可开挖相邻段土方。

（3）出土口处应适当放缓坡比，留土且铺设走道板，做好围护体保护，防止工程桩的损坏或偏移。

（4）基坑内的深坑必须待普遍区域垫层形成并达到强度要求后，方可进行开挖。

（5）放坡段严格按照设计放坡进行挖土修坡，坡体形成后，坡顶严禁堆载，施工荷载不得大于20kPa。

3.2 钻孔灌注桩施工

（1）钻孔灌注桩垂直度不超过1/300，围护桩孔底沉渣厚度不超过50mm。桩顶嵌入冠梁100mm，主筋锚入冠梁（底板）不小于35d（d为主筋直径）。桩身因扩径造成局部突出应不大于100mm[4]。

（2）钻孔灌注桩应满足桩身质量及钢筋笼焊接要求，不得有断桩、混凝土离析、夹泥现象发生。

（3）钻孔灌注桩宜采取间隔成桩施工顺序，并且在混凝土终凝后，方可进行邻桩的成孔施工。

（4）钻孔灌注桩施工前需进行试成孔，试成孔应考虑不同地质条件因素，检验所选设备、施工工艺及技术要求是否适宜。

3.3 挡土墙施工

（1）挡土墙每间隔15m应设置一道变形缝。另在地基持力层变化处、墙高突变处应设沉降缝[5]。

（2）变形缝宽度为2～3cm。缝内沿墙的内、外、顶三边填塞沥青麻筋，塞入深度不宜小于20cm。

（3）墙身应埋设ø100PVC排水管，间距2.0m，外斜5%，梅花型布置。

（4）挡墙模板加固采用拉筋联合钢管扣件双重保证措施，保证混凝土成型质量。

（5）混凝土灌注完毕后，应按有关规定进行养护。墙背回填应在挡墙混凝土的强度达到设计强度的80%才能够进行填土。

4 总结

通过本工程实践，总结出以下经验，可供今后类似工程参考：

（1）基坑周边一侧若存在已建道路为斜坡，在保证桩体嵌固深度的情况下，可采用变冠梁标高的双排桩支护形式，达到节约成本的目的。

（2）在有足够施工空间的情况下，可采用坑内留土的方式，一方面减少土方的开挖，避免土体的扰动，另一方面又可减小支护结构水平位移，保护周边环境，提高支护结构的安全性。

（3）基坑支护本是临时工程，但在一些实际工程运用中，为节约成本，可以考虑将双排桩前期作为基坑支护结构，后期作为桩基础的基坑设计方案。