双排桩在软土地区泵闸工程基坑中的应用

徐量

（淮安市水利勘测设计研究院有限公司南京分公司，江苏南京210008）

0 引言

泵站、水闸等水工建筑施工中，最常见的基坑开挖方式是放坡大开挖，然而，布置在城市河道中的泵闸工程，受周边环境的影响，其开挖范围受到了很大的限制，传统的大开挖方式不可行，需采取必要的基坑支护。

基坑支护方式常见的有单排桩支护、双排桩支护、排桩加支撑支护、水泥土重力式挡土墙支护、锚杆支护、土钉墙支护等。沿海城市水利工程地基基本为淤泥质土，该土力学性能差，孔隙比高，内粘聚力和内摩擦角都很小，对开挖深度极其敏感，因此针对该土需要根据周边环境、开挖深度采取不同的基坑支护型式。

在实际的基坑工程中，有时锚杆、土钉、支撑受到实际条件的限制而无法施工，采用单排悬臂桩又难以满足变形要求，此时双排桩钢架结构是一种可选择的基坑支护型式。双排桩支护结构型式是处理深基坑支护的一种极其有效的型式，该结构至今仍采用以经验为主的半理论、半经验设计方法[1]。JGJ 120-2012《建筑基坑支护技术规程》[2]给出了双排桩的设计计算说明，对设计、施工起到指导作用。

1 工程概况

某泵闸工程位于宁波镇海区甬江隧道东侧中大河甬江出口处，由3 孔×4 m 水闸与20 m3/s 泵站组成，工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为1 级，次要建筑物级别为4 级。

基坑设计等级为2 级，基坑开挖深度为3.5～6.7 m，基坑左岸为军事管理区，右岸为镇海船舶修造厂，场地狭窄，可供利用的场地有限。基坑开挖主要以水闸、泵站为主体，上、下游连接段为次。

2 工程地质情况

根据勘察的钻孔现场编录资料和土工试验成果，地层埋藏分布变化不大，浅部以软土为主，按地基土的土性特征、成因时代、埋藏分布条件及其物理力学性质，将场地勘探深度范围内的地基土划分为6 个工程地质层，细分为12 个工程地质亚层，支护位置主要土层参数见表1。

3 设计方案

从地勘资料可见，支护位置处土层主要为软土，物理力学性能较差，且右岸上游翼墙由于是前池段，基坑底标高为-2.97 m，顶标高为2.50 m，基坑深度约5.50 m，底板开挖较深，紧邻坑边为施工道路，且此处距离坑边9 m处有3层砖砌建筑物，周边环境条件较差，又由于水利工程的特殊性，基坑开挖面不规则，采用内撑的方式很难实现，根据设计经验，初步选择双排桩作为该部位的支护形式。

双排桩的结构型式主要受位移、抗倾覆、抗隆起、整体滑动稳定等4 个因素控制，因此，在设计中需针对不同的稳定安全系数，采用对应的措施来保证支护结构的安全。

随着桩排距的增大，前、后排桩的侧向位移逐渐减小，但趋势逐渐变缓，减小的幅度越来越小，排距为4 倍桩身直径是比较合理的[3]。该工程排桩采用直径800 mm 的C25 钻孔灌注桩，受施工面的限制，取排距为3.0 m。

根据相关资料[4，5]，坑前加固土对减小支护结构水平位移有显著作用，加固土的宽度不宜小于基坑开挖深度的0.4 倍，加固土底部标高不宜小于基坑底标高以下3.0 m，因此初步拟定加固土体的尺寸为宽3.0 m、深5.0 m。

该工程选用2 种桩顶高程，分别对3 组嵌固深度进行计算，共6 组数据，计算结果如表2 所示。

表1 土层分布及物理力学指标

表2 双排桩支护稳定计算

注：1）水平位移允许值0.6%h=33 mm，其中h为基坑开挖深度5.5 m；2）抗隆起、抗倾覆、整体滑动稳定安全系数允许值分别为1.60，1.20，1.30

由表2 可知：增加坑前加固土后，桩顶水平位移明显降低，且位移随支护高度的降低也有所减小；抗隆起稳定系数与支护高度无关，主要取决于基坑深度和嵌固深度，嵌固深度越深，抗隆起、抗倾覆、整体滑动稳定系数越小，稳定性越好。

因此，为减少桩顶位移同时可减少桩长，选用桩顶高程为1.0 m、嵌固深度为18.0 m 的设计方案，该方案需要从地面往下开挖1.5 m。

根据计算结果，选用桩顶高程为1.0 m、桩长22.0 m（即嵌固深度18.0 m）的方案可满足要求，此时排桩顶部距离地面尚有1.5 m 的高差，采用松木桩进行小范围支护。因此，排桩直径800 mm 的C25 钻孔灌注桩，前排桩间距1.2 m，后排桩间距2.4 m，排距3.0 m，灌注桩顶部通过冠梁及连梁进行连接，宽1.0 m、高0.8 m。断面结构见图1。

图1 双排桩支护断面图

4 结语

水闸与泵站合建的工程，相较于单个水闸、泵站工程，由于其水闸底板与泵站底板高程不同，上、下游连接段不同，两岸翼墙衔接不同，造成了基坑开挖面的不规则性，其不具备采用对撑支护的条件，只能分段、分块，根据不同的深度和周边环境采用不同的支护型式。宁波市某泵闸工程采用双排桩支护的设计方案，成功将双排桩支护应用到水利工程中，解决了在沿海城市中受周边地块限制的水利工程软土基坑开挖问题。

软土深基坑工程中抗隆起和水平位移是主要控制因数，其中抗隆起主要与嵌固深度有关，嵌固深度越深，抗隆起安全系数越高；而水平位移主要与支护高度及地基土的性质有关，可采取降低桩顶高程、设置坑前加固土或者设置锚杆锚桩等措施来减小位移。

该段翼墙从2017 年1 月施工至2017 年7 月通水，整个施工过程中均未发生任何异常，说明支护结构设计是合理、可行的。