一、概述
实际的基坑工程中,在某些特殊情况下,锚杆、土钉、支撑受到实际条件的限制而无法实施,而采用单排悬臂桩又难以满足承载力、基坑变形等要求或者采用单排悬臂桩造价明显不合理的情况下,可采用双排桩支护形式,通过竖向柔性、压顶梁和连系梁形成空间门架式支护结构体系。
双排桩作为一种土体支护结构,早期主要应用于边坡工程治理在基坑支护工程中的应用并不多,很多基坑工程采用锚杆支护,但锚杆为邻近地下空间的后续开发留下了隐患。随着城市大规模建设的兴起,人们对地下室空间产权意识的日益增强,双排桩作为锚杆的替代方案也越来越多的应用于基坑支护中,同时现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012也将其作为一种重要的支护结构列入其中双排桩支护结构的构成可以看作是将单排悬臂桩部分桩向后移动,前后排顶用刚性连系梁连接。布桩形式通常有:(1)梅花形;(2)矩形格构式;(3)前后排间距不相等的形式。如图10.1-1所示,不论哪种形式,都是以单桩为基础,通过连梁的连接形成具有特色的布置形式。双排桩支护结构可以是前后排桩不同桩长或者间土体是否加固的形式,常见剖面形式如图10.1-2所示。
双排桩围护结构相对于单排桩围护结构可大大增加其侧向刚度,能有效地限制边坡的侧向变形。其作用机制主要是通过连梁发挥空间组合的整体刚度和空间效应,并与土协同工作,支挡开挖引起的不平衡土压力,达到保持坑侧稳定、控制变形、满足施工和相邻环境安全的目的。其特点体现在: 1、在双排桩支护结构中,前后排桩均分担主动土压力,但有主次,后排兼起支挡和“拉锚”双重作用。 2、双排桩支护结构形成空间格构,增强支护结构自身稳定性和整体刚度。 3、充分利用桩土共同作用中的土拱效应,改变土体侧压力分布,增强支护效果相比于其他支护结构。 1、与单排悬臂桩相比,双排桩为刚架结构,其抗侧移刚度远大于单排悬臂结构,其内力分布明显优于悬臂式结构。在相同耗材下,双排桩刚架结构的桩顶位移明显小于单排悬臂桩,其安全可靠性、经济合理性优于单排悬臂装。 2、与支撑支挡结构相比,由于基坑内不设支撑,不影响基坑开挖、地下结构施工,同时省去设置、拆除内支撑的工序,大大缩短了工期。在基坑面积很大、基坑深度不很深的情况,双排桩刚架支护结构的造价常低于支撑式支挡结构。 3、与锚拉式支挡结构相比,在某些情况下,双排刚架结构可避免锚拉式支挡结构难以克服的缺点。如: (1)在拟设置锚杆的部位有已建地下结构、障碍物,锚杆无法实施。 (2)拟设置锚杆的土层为高水头砂层(有隔水帷幕),锚杆无法实施或实施难度、风险大。 (4)拟设置锚杆的工程,地方法律、法规规定支护结构(含锚杆)不得超出用地红线。 4、由于双排桩具有施工工艺简单、不与土方开挖交叉作业、工期短等优势,在可采用悬臂桩、支撑式支挡结构、锚拉式支挡结构条件下,综合考虑技术、经济、工期等因素,双排桩支护结构往往也是具有竞争力的支护方案。