基坑支护工程 双排桩在深基坑支护中的应用探讨

　　摘　要：环顾当下的建筑实际，随着高层建筑的增多，深基坑处理越来越重要，新技术应用愈发广泛，双排桩支护作为一个新的支护结构形式，在实际的使用过程中其优点得到了很好的体现，被越来越多的英勇的工程实践之中。本文就双排桩的这个技术，首先谈谈常见的双排桩支护结构布桩形式及连梁形式，接着对双排桩支护结构受力及理论进行探讨，望能有用于实践。
　　关键词：双排桩支护；形式；刚度；模型
　　一　问题提出
　　国内对双排桩的研究始于20世纪90代初，由中国建筑科学研究院地基基础研究所与北京建工集团总公司共同研发的一项基坑支护新技术。双排桩支护结构是采用特定的施工方法在基坑周边的土体中设置前后两排桩，桩顶用钢筋混凝土连梁连接，形成门字形支护结构。这种支护结构的侧向刚度大，可以有效地限制基坑变形。
　　主要针对在保持桩总体数量不变的情况下，将传统的单排悬臂桩中的部分桩后撤，做成前后排桩对应或梅花形式，并在桩顶用联系圈梁把前后排桩连接起来形成的空间结构。根据模型试验和工程实测数据的研究结果，认为双排桩的侧向刚度大、水平位移小、受力合理，较单排桩具有更好的支护效果，同时得出双排桩支护结构的不同排距会影响双排桩受力机理的结论。
　　二　常见的双排桩支护结构布桩形式及连梁形式
　　（1）常见的双排桩支护结构布桩形式
　　大量工程实践和统计资料显示，双排桩的布置形式主要有以下6种如表1所示。
　　表1?双排桩的主要布置形式
　　（2）连梁形式
　　除了双排桩支护结构有不同的布桩方式以外，连梁的结构形式也存在着多样化，具体形式如表2所示。
　　表2?连梁的结构形式
　　大量工程实践经验和实验研究表明，不同的连梁形式在刚度上存在着差异，而连梁刚度对双排桩支护体系的性能影响非常重大，因此在具体的工程施工过程中，应结合工程的具体要求和实际条件，科学合理地选择连梁的形式，确保桩梁连接处的施工高质量。
　　三　双排桩支护结构受力及理论分析
　　大量理论研究和实验结果表明，在对双排桩支护结构进行计算分析时，计算模型主要有三类：
　　（1）基于经典土压力；
　　（2）基于Win-kle假定；
　　（3）基于土拱理论。
　　从工程实际的使用经验来看，（2）（3）两种计算方法在应用时考虑了桩与土之间的共同作用，所以计算结果相对要准确一些。在实际应用的过程中用的较多的模型有如图1所示的平面刚架模型和如图2所示的平面秆系有限元模型。
　　从两个模型上来看，双排支护桩借助与刚性连系梁将前后排桩有机的组合成为了一个超静定结构，有效地保证了足够大的整体刚度。理论上，双排桩就像是一个被插入了土体之中的刚架，能够借助于基坑以下来自于桩前土的被动土压力作用和刚架插入土中部分的前后桩抗压、拔作用而产生的力偶，并形成合力有效地平衡倾覆力矩，凭借这桩土间的相互作用有效地减小桩内力和双排桩的水平位移。
　　从上述的优点上来看，双排支护桩在复杂多变的外荷载作用下能够对结构本身的内力自动地进行调整，使之能够更好地适应复杂而又往往难以预计的荷载条件。如图2所示为考虑了桩土相互作用的平面杆系有限元模型，该模型科学地对双排桩的工作性状进行了模拟：
　　（1）在受到荷载的作用时，前后排桩会向着基坑内运动，导致后排桩的桩底与土体脱离，桩底无约束作用；（2）在（1）的条件下，桩间土的作用就表现为对后排桩有抗力的作用，对前排桩有推力的作用。（3）考虑到桩间土与前、后排桩之间的相互作用力方向主要是水平方向。因此，可以用弹簧来等效地模拟桩间土体，对前后排桩进行有效的连接，而土压力的分配就相当于依靠弹簧与前后排桩之间的位移来协调完成。（4）透过对这个模型的分析，借助于结构力学分析和弹性地基梁方法可以将双排桩支护结构的内力值计算出来。
　　参考文献：
　　[1] 黄生根，张希浩，曹辉.地基处理与基坑支护工程[M].北京：中国地质大学出版社，1999
　　[2] 应宏伟，初振环，李冰河，等.双排桩支护结构的计算方法研究及工程应用[J].岩土力学，2007
　　[3] 何颐华，杨斌，金宝森，等.双排护坡桩试验与计算的研究[J].建筑结构学报，1996。