双排桩在深基坑支护应用中的价值分析

代青春

（合肥市蜀山区重点工程建设管理中心，安徽合肥 230031）

0 引言

随着我国城市建设的快速发展和地上的开发利用饱和，这就必然要求我们向地下进行发展利用，从而产生了大量与深基坑支护相关的问题，现在的项目都是超大体量且周围环境复杂，在确保项目施工安全的前提下又要保证周边环境的正常使用，这就给基坑支护设计和施工提出了更高的要求，之前普遍采用的支护形式为单排桩加斜向钢支撑的方式，由于斜向支撑使用有很多的局限性，且严重拖延工期及不利于外墙防水，因此，双排桩在基坑支护中的优势越来越明显，越来越多的支护工程中使用双排桩[1]。

双排桩支护结构是目前发展较为实用的一种支护结构，它由前排为钢筋混凝土及后排钢筋混凝土拉桩，同时在桩顶设计冠梁及拉梁形成一种较为稳定的空间支护体系，这种支护方式具有较大的刚度可以抵抗基坑的侧向变形。它具有施工方便，有利于土方开挖，缩短工期等优点[2]。

1 工程实例

1.1 工程概况

本项目基坑开挖深度9.5m，采用上部放坡，下部支护桩+坑内斜撑支护形式，基坑侧壁安全等级为二级，结构重要性系数1.0。

1.2 地质条件

本基坑深度共分为6个土层，本工程深基坑围护设计参数见表1。

表1 深基坑围护设计参数

1.3 原支护结构布置

支护桩采用钻孔灌注桩，桩径800mm，桩长11.8m，桩间距1600mm，混凝土强度等级C30，围护桩上部设置高800mm，宽1400mm压顶梁，压顶梁混凝土强度等级C30。

1.4 斜支撑布置

底板下部设置斜支撑双桩承台，承台桩采用钻孔灌注桩，桩径800mm，桩长6m，混凝土强度等级C30，承台为长3800mm，高900mm，宽1200mm，承台混凝土强度等级C30。斜支撑形式为600mm×600mm钢格构，间距8m。

1.5 施工要求

1.5.1 围护桩施工

（1）围护桩直径800mm，桩身及压顶梁强度均为C30，旋挖钻机成孔。

（2）围护桩间采用挂网喷浆。桩顶设一道压顶梁，压顶梁应一次性浇注完成。施工中需严格控制桩顶及冠梁顶标高。

（3）在围护桩桩身和压顶梁强度均达到设计强度的75%后方可进行土方开挖。

（4）围护桩应隔桩施工。

（5）主筋及加强筋采用HRB400级钢筋，箍筋采用HPB300钢筋，钢筋保护层厚度50mm。

1.5.2 斜撑施工

（1）混凝土压顶梁的混凝土强度等级均为C30，斜撑支座混凝土强度等级C30。

（2）未特别标注的焊缝高度均为10mm，焊缝等级为三级。

（3）钢斜撑下端与混凝土支墩间应采用钢楔子塞实、挤紧后再焊接；钢斜撑待到基坑回填后方可拆除。

（4）钢格构斜撑穿过结构底板、侧墙的部位，应在底板、侧墙处设置一道或多道止水板，止水板的道数根据基础底板、侧墙的防水要求确定。各单肢角钢上的止水板若重叠时应相互错开，如图1所示。

图1 设计图

2 双排桩和斜撑优劣势对比

根据以往施工经验，采用钢格构斜撑支护方式主要存在以下劣势：①采用钢格构斜撑支护形式施工工艺复杂包含斜撑承台桩施工、承台施工、钢格构吊装、拆除等多道工序造成基坑暴露时间长，安全隐患较大。②钢格构斜撑形式穿地下室外墙、底板处采用焊接止水钢板的止水形式，极易产生地下室外墙渗漏的隐患，同时现场工人支模等工作施工难度大，交叉施工安全隐患较大。

双排旋挖桩支护形式较钢格构斜撑形式主要有以下优势：①桩打完后开挖，不涉及在坑内高处安装钢格构斜撑，减少安全隐患。②支护工序简洁，地下室施工完毕后待侧墙混凝土强度达到设计要求即可回填侧墙，减少基坑暴露时间，对附近周边道路管线等影响较少。③地下室侧墙一次成型，减少后期渗漏隐患。

3 方案优化

根据双排桩及坑内斜撑的支护方式对比，将原支护方式修改为双排桩，具体修改如下。

3.1 支护结构布置

前排桩采用圆形灌注桩，桩径800mm，桩长11.8m，桩间距1600mm，混凝土强度等级C30，双排桩间距2000m。

前排桩采用圆形灌注桩，桩径800mm，桩长11.8m，桩间距8m，混凝土强度等级C30，

围护桩上部设置高600mm，宽800mm连梁，连梁混凝土强度等级C30，如图2所示。

图2 建议做法

3.2 施工要求

3.2.1 围护桩成孔

（1）成孔采用旋挖成孔并跳钻方式，每隔2根桩跳钻。桩芯混凝土灌注后达到设计强度的80%方可开钻相邻桩孔。

（2）应采取有效措施保证机械稳定、安全作业。

（3）钻杆应保持垂直稳固、位置准确，防止因钻杆晃动引起扩大孔径。

（4）成孔施工时应制备泥浆。成孔至设计标高时应采取可靠措施防止塌孔、缩径。

（5）成孔至设计标高时，孔口应当采取保护措施。

（6）直接成孔困难时，应采用泥浆护壁或钢套筒辅助施工成孔，确保成孔质量。

3.2.2 钢筋笼制作及安装

（1）钢筋笼外箍筋为螺旋箍。主筋采用双面搭接焊接，焊缝长5d，加劲筋与主筋点焊连接。

（2）钢筋笼分段制作时钢筋接头应采用焊接并应遵守《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB 50204—2015）相关规定[3]。

（3）钢筋笼吊装时应防止变形、碰撞，就位后立即进行可靠固定。固定钢筋笼必须校正桩位及垂直度。

3.2.3 混凝土灌注

（1）成孔完毕后，岩土层性质、桩长、桩顶桩端标高、孔底沉渣等经有关单位等验收合格后，方可进行桩身混凝土浇灌。

（2）桩身坍落度宜为160～200mm。桩混凝土要振捣密实，每根桩的桩身混凝土必须连续浇灌，不得留施工缝。

（3）孔内积水未超过100mm，用常规方法浇灌，否则采用水下混凝土浇灌。如采用水下灌注混凝土，应提高一个强度标号施工。

（4）浇灌混凝土前应再次清底，并按规定做好施工记录，留置混凝土试块。

（5）灌注混凝土前，应在孔口安放护孔漏斗，然后放置钢筋笼，并应再次测量孔内虚土厚度。浇筑桩顶以下5m范围内混凝土时，应随浇筑随振捣，每次浇筑高度不得大于1.5m。

3.2.4 桩成型质量检测

支护桩采用低应变动测法检测桩身完整性，检测数量不宜少于总桩数的100%。

3.2.5 连梁施工

连梁每一支护段应一次性浇灌完成。施工时应注意转角的钢筋连接。主筋锚固长度35d，且应穿过节点中心线。连梁施工时，应将桩顶浮浆、低强度混凝土及破碎部分清除。

4 施工情况

本工程于2020年6月完成全部支护工作，目前结构已出±0.00，基坑回填完成，经过对基坑施工过程中对周围环境监测发现最终位移数据如表2所示，桩顶水平位移曲线如图3所示，周边道路、建筑物沉降变形曲线如图4所示，深层水平位移曲线如图5所示。

图5 深层水平位移曲线

表2 最终位移数据

图3 桩顶水平位移曲线

图4 周边道路、建筑物沉降变形曲线

通过监测数据可以发现基坑开挖施工期问各点的变化速率较大，在基坑开挖至槽底后各点的变形速率较小，开挖至槽底一个月以后基本趋于稳定；根据各沉降点监测结果，可知支护主要发生的是向基坑侧的倾斜，其倾斜最大值小于9.2mm。以上各个项目监测值和施工过程中各监测项目的变化速率均小于设计要求的预警值，证明双排桩可以控制支护结构周边土体和既有建筑的变形[4]。

5 双排桩应用效果分析

根据项目实际应用情况，发现双排桩较坑内斜撑支护形式有较大优势，优势主要表现在以下3点：①地下室施工周期有较大缩短，缩短时间约45d。②地下室外墙及底板防水效果好，目前底板及外墙无渗漏。③工程造价方便因本项目基坑最大深度9m左右，两种支护总价相当，如基坑深度更深双排桩造价较坑内斜撑有所增加。

根据本工程特点，本项目最终选择双排桩的支护方式。

6 结语

本文通过对比分析双排桩和坑内斜撑支护的优缺点，并通过双排桩在工程的应用，结合施工过程监测数据可以得出，双排桩的支护体系对控制基坑外围土体变形及周围建筑物和道路的沉降和倾斜都有很好的效果，均满足规及现场范要求。这说明双排桩的实用效果和坑内斜撑达到同等要求，但双排桩在工期节约和地下室防渗漏方面具有较大优势。希望通过本工程双排桩的实施分享可以为类似工程的基坑支护设计方案选择和现场支护施工质量把控等提供借鉴，并能够为今后双排桩支护体系的理论研究提供一些参考资料。