排桩支护设计与计算
8.7.1概述
基坑开挖事,对不能放坡或由于场地限制而不能采用搅拌桩支护，开挖深度在6~１0米左右时，即可采用排桩支护。排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩。
图８—４排桩支护得类型
排桩支护结构可分为:
(1)柱列式排桩支护当边坡土质尚好、地下水位较低时，可利用土拱作用,以稀疏
钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡,如图8-4a所示。
(2)连续排桩支护(图8—4b)在软土中一般不能形成土拱,支挡结构应该连续排。
密排得钻孔桩可互相搭接,或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，如图8-4c所示。也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩,如图8—4d、e所示.
(3)组合式排桩支护在地下水位较高搭软土地区,可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合得方式，如图８－4f所示。
按基坑开挖深度及支挡结构受力情况，排桩支护可分为一下几种情况．
(1)无支撑(悬臂)支护结构:当基坑开挖深度不大,即可利用悬臂作用挡住墙后土体。
(2）单支撑结构:当基坑开挖深度较大时，不能采用无支撑支护结构，可以在支护结构顶部附近设置一单支撑(或拉锚)。
(3)多支撑结构:当基坑开挖深度较深时，可设置多道支撑，以减少挡墙挡压力。根据上海地区得施工实践,对于开挖深度〈6m得基坑,在场地条件允许得情况下,可采用重力式深层搅拌桩挡墙较为理想。当场地受限制时,也可采用φ6００mm密排悬臂钻孔桩,桩与桩之间可用树根桩密封,也可采用灌注桩后注浆或打水泥搅拌桩作防水帷幕；对于开挖深度在4～６m 得基坑，根据场地条件与周围环境可选用重力式深层搅拌桩挡墙，或打入预制混凝土板桩或钢板桩,其后注浆或加搅拌桩防渗，设一道檩与支撑也可采用φ6０0mｍ钻孔桩，后面用搅拌桩防渗,顶部设一道圈梁与支撑；对于开挖深度为６～10米得基坑,以往采用φ800~１000mm 得钻孔桩,后面加深层搅拌桩或注浆放水，并设２~3道支撑,支撑道数视土质情况、周围环境及围护结构变形要求而定;对于开挖深度大于10m得基坑,以往常采用地下连续墙，设多层支撑，虽然安全可靠,但价格昂贵。近来上海常采用φ800~10０0mｍ大直径钻孔桩代替地下连续墙,同样采取深层搅拌桩放水，多道支撑或中心岛施工法,这种支护结构已成功用于开挖深度达到13米得基坑。
图8－5 悬臂板桩得变位及土压力分布图
a 、变位示意图 ｂ、土压力分布图 c 、悬臂板桩计算图 d 、 Bl ｕm 计算图式 8。7。2 悬臂式排桩支护设计与计算
悬臂式排桩支护得计算方法采用传统得板桩计算方法．如图8-5所示,悬臂板桩在基坑底面以上外侧主动土压力作用下,板桩将向基坑内侧倾移,而下部则反方向变位。即板桩将绕基坑底以下某点(如图中b 点)旋转。点b 处墙体无变位,故受到大小相等、方向相反得二力（静止土压力)作用，其净压力为零.点ｂ以上墙体向左移动,其左侧作用被动土压力,右侧作用主动土压力;点b 以下则相反，其右侧作用被动土压力，左侧作用主动土压力。因此,作用在墙体上各点得净土压力为各点两侧得被动土压力与主动土压力之差,其沿墙身得分布情况如图8—5b 所示,简化成线性分布后得悬臂板桩计算图式为图8—5c,即可根据静力平衡条件计算板桩得入上深度与内力。H 、B ｌｕm 又建议可以图8-5d 代替，计算入土深度及内力。下面分别介绍下面两种方法。
1、静力平衡法
图8—5表示主动土压力及被动土压力随深度呈线性交化，随着板桩入土深度得不同,作用在不同深度上各点得净土压力得分布也不同.当单位宽度板桩墙两侧所受得净土压力相平衡时，板桩墙则处于稳定,相应得板桩入土深度即为板桩保证其稳定性所需得最小入
土深度,可根据静力平衡条件即水平力平衡方程()与对桩底截面得力矩平衡方程（)。
(1）、板桩墙前后得土压力分布
第n 层土底面对板桩墙主动土压力为
(8—1)
第n 层土底面对板桩墙底被动土压力为
（８-2）
式中 ——地面递到n 层土底面底垂直荷载；
-—i 层土底天然重度；
-—i 层土得厚度；
——n 层土得内摩擦角；
--n 层土得内聚力;
对n 层土底面得垂直荷载,可根据地面附加荷载、邻近建筑物基础底面附加荷载分别计算.
图８—6 静力平衡法计算悬臂板桩
地面几种荷载可折算成均布荷载：1） 繁重得起重机械：距板桩1.5m 内按60kN/m 2
取值;距板桩1、5～3.5m,按4０ｋN/m 2取值;２) 轻型公路:按5kN/m ２;３） 重型公路:
按１0k Ｎ／m 2；4) 铁道:按20kN/m 2。
对土得内摩擦角及内聚力按固结快剪方法确定。当采用井点降低地下水位，地面有排水与防渗措施时，土得那摩擦角值可酌情调整:
1) 板桩墙外侧，在井点降水范围内,值可乘以1、１～1、3；
∑ = 0 H
2) 无桩基得板桩内侧,值可乘以１、1～1、3;
3) 有桩基得板桩墙内侧,在送桩范围内乘以1、0;在密集群桩深度范围内，乘以1、2～
4；
4) 在井点降水土体固结得条件下,可将土得内聚力值乘以1、1～１、3。
墙侧得土压力分布如图８—６所示.
(２)、建立并求解静力平衡方程,求得板桩入土深度
1） 计算桩底墙后主动土压力及墙墙被动土压力，然后进行迭加，求出第一个土压力为
零得，该点离坑底距离为u ;
2） 计算ｄ点以上土压力合力,求出至ｄ点得距离y ;
3） 计算ｄ点处墙前主动土压力及墙后被动土压力;
4） 计算柱底墙前主动土压力与墙后被动土压力；
5） 根据作用在挡墙结构上得全部水平作用力平衡条件与绕挡墙底部自由端力矩总与 为零得条件:
(8—３)
(8-４）
整理后可得t 0得四次方程式:
04)(6)(2(6221101123
114
0=+--??????-+-?-+ββββa a p a a p a a p E e e y E t e e y E t e e t （8-５) 式中
求解上述四次方程,即可得板桩嵌入d 点以下得深度t 0值。
为安全起见,实际嵌入坑底面以下得入土深度为
(8—６）
(3)、计算板桩最大弯矩
板桩墙最大弯矩得作用点,亦即结构端面剪力为零得点。例如对于均质得非粘性土，如图8-3所示,当剪力为零得点在基坑底面以下深度为ｂ时,即有
(8—７)
式中；
由上述解得ｂ后,可求得最大弯矩
(8—８)
2、 布鲁姆（Blum ）法
布鲁姆（H 、Blum)建议以图8—３d 代替8-3c,即原来桩脚出现得被动土压力以一个集中力代替,计算结果图如８—7所示。
ａ 作用荷载图 b 弯矩图 c 布鲁姆理论计算
曲线
图8-21 布鲁姆计算简图图
如图８-7a 所示,为求桩插入深度,对桩底C 点取矩,根据有
(8—9）
式中
代入式（8—9)得
化简后得
(8—10)
式中 -—主动土压力、水压力得合力;
—－合力距地面距离;
—-土压力为零距坑底得距离,可根据净土压力零点处墙前被动土压力强度与墙后
主动土压力相等得关系求得，按式(8—1１）计算。
（８-１1) 从式(8-1２）得三次式计算求出x值，板桩得插入深度
（8-12) 布鲁姆(H、Bluｍ）曾作出一个曲线图,如图８-7c所示可求得x。
令，代入式(８-10)得
再令，
上式即变成（８-１3）式中m及n值很容易确定,因其只与荷载及板桩长度有关。在这式中m及n确定后，可以从图8－7ｃ曲线图求得得n及m连一直线并延长即可求得值。同时由于ｘ＝,得出x值，则可按式(8—1４)得到桩得插入深度:
(8—14）
最大弯矩在剪力Q=0处，设从O点往下xｍ处Q=0,则有
a 土压力分布b弯矩图
图8－8 挖孔桩悬臂挡墙计算
（8-１5）
最大弯矩
(８—1６)
求出最大弯矩后，对钢板桩可以核算截面尺寸,对灌注桩可以核定直径及配筋计算。
【例8—１】某工程基坑挡土桩设计。可采用φ１00cｍ挖孔桩,基坑开挖深度６.0m，基坑边堆载q＝1０kN／m2(图８-８)．
地基土层自地表向下分别为:
(１）粉质粘土:可塑,厚1、1~３.1m；
（2)中粗砂:中密~密实,厚2~５ｍ,=3４0, ＝２０kN/m3;
(３)砾砂：密实，未钻穿，=３40。
试设计挖孔桩。
【解】1、求桩得插入深度
1693.056.6)28.053.3(2004.415.1286)(62749.056.6)28.053.3(2015.1286)(6m 04.415
.12819.6256.051.362362671.33863.2kN/m 18.1282
51.3656.026)51.368.2(m 56.0)
28.053.3(2051.36)(kN/m 51.362809.0)62010()(kN/m 8.22809.01053
.388.1)2/3445(tan )2/45(tan 3
32
2
2
22
1200202=?-??=-==?-?=-==??+???+==?+?+==-=-==??+=+==?====+=+=∑∑∑l K K P n K K P m a P K K hK u K h q e qK e K a p a p a p a
a a a a p γγγγγ? 查布鲁姆理论得计算曲线,得
桩得总长：6+5、8４=11．84m,取12。0m 。
2、求最大弯矩
最大弯矩位置:
最大弯矩:
m kN x K K a x l P M m a p m ?=?-?-
-+?=---+=∑61.4926)983.128.053.3(20)04.498.156.6(15.128 6
)()(3
max γ 3、截面配筋
预选桩径d ＝１０0ｃm ，钢筋保护层厚度a ＝５ｃm,钢筋笼直径
选竖向主筋2０根,沿d 1均匀布置,各钢筋至x －x 轴得垂直距离ｙ1由比例图量出,如图8—9a 所示.
选φ 25，A g ＝4。９1c ｍ2，R g ＝3４kN/c ｍ2
钢筋总抗弯刚度能力
[]m m m b m
kN m kN y y y y R A M m m g g 6.172.11.161.4925.931 5.931)2/45.042.036.025.014.0(9134.44
)2/(4121取桩的实际间距为=?=?=?++++?=++??++=-
a 钢筋布置图 ｂ 桩得布置示意图
图8－9 桩身配筋计算图 为了减少竖向钢筋用量,刻考虑受压区(靠基坑一侧得半圆截面)混凝土得抗压作用，混凝
土用Ｃ1５，认为Ｒw =１、1k Ｎ/m ２
受压区每根钢筋截面积为
构造配筋φ １4,＝1、５
4
为了进一步减少钢筋用量,宜在桩身上部减少配筋,求弯矩点，试算地面下5.５m 处土得主动土压力强度:
m kN M m kN M m kN m kN h a ?=
2202?γσ 因此,开挖桩钢筋笼中，竖向钢筋得配置为:
上部5m:５ φ 25mm+5 φ １4 mm
下部7m ：1０ φ 2５m ｍ+１0 φ 14 ｍm
φ １4ｍ钢筋全部配置在桩身混凝土受压区,即在面向基坑内侧得半圆内。
8.７。3 单支点排桩支护设计与计算
顶端支撑(或锚系)得排桩支护结构与顶端自由(悬臂）得排桩二者就是有区别得。顶端支撑得支护结构，由于顶端有支撑而不致移动而形成一铰接得简支点。至于桩埋入土内部分,入上浅时为简支，深时则为嵌固.下面所介绍得就就是桩因入土深度不同而产生得几种情况。
1）支护桩入土深度较浅,支护桩前得被动土压力全部发挥,对支撑点得主动上压力得力矩与被动土压力得力矩相等(图８－10a)。此时墙体处于极限平衡状态，由此得出得跨间正弯矩M ｍa ｘ其值最大,但入土深度最浅为t min ．这时其墙前以被动土压力全部被利用,墙得底端可能有少许向左位移得现象发生．
2)支护桩入土深度增加,大于t mi ｎ时（图8—1０ｂ)，则桩前得被动土压力得不到充分发 挥与利用，这时桩底端仅在原位置转动一角度而不致有位移现象发生,这时桩底得土压力便等于零.未发挥得被动土压力可作为安全度.
图８-1０不同入土深度得板桩墙得土压力分布、弯矩及变形图 3)支护桩入土深度继续增加,墙前墙后都出现被动土压力,支护桩在土中处于嵌固状态,相当于上端简支下端嵌固得超静定梁。它得弯矩己大大减小而出现正负二个方向得弯矩．其底端得嵌固弯矩M 2得绝对值略小于跨间弯矩M 1得数值,压力零点与弯矩零点约相吻合(图8－10c)。
4）支护桩得入土深度进一步增加（图8-１0d),这时桩得入土深度己嫌过深,墙前墙后得被动土压力都不能充分发挥与利用，它对跨间弯矩得减小不起太大得作用,因此支护桩入土深度过深就是不经济得。
以上四种状态中,第四种得支护桩入土深度已嫌过深而不经济,所以设计时都不采用。第三种就是目前常采用得工作状态，一般使正弯矩为负弯矩得1１０%~11５%作为设计依据,但也有采用正负弯矩相等作为依据得。由该状态得出得桩虽然较长,但因弯矩较小，可以选择较小得断面，同时因入土较深,比较安全可靠:若按第一、第二种情况设计,可得较小得入土深度与较大得弯矩,对于第一种情况,桩底可能有少许位移。自由支承比嵌固支承受力情况明
确，造价经济合理．
1、自由端单支点支护桩得计算(平衡法)
图8—11就是单支点自由端支护结构得断面，桩得右面为主动土压力，左侧为被动土压力。可采用下列方法确定桩得最小入土深度tｍiｎ与水平向每延米所需支点力(或锚固力)Ｒ。
如图8—11所示,取支护单位长度,对A点取矩,令M A=０,,则有
(8—17）
(8—18）式中、－基坑底以上及以下主动土压力合力对A点得力矩;
—被动土压力合力对A点得力矩;
、—基坑底以上及以下主动土压力合力；
-被动土压力合力。
图8—11 单支点排桩支护得静力平衡计算简图
2、等值梁法
等值梁法就是前面介绍得图解一分析法得简化。桩入坑底土内有弹性嵌固(铰结）与固定两种，现按前述第三种情况，即可当作—端弹性嵌固另一端简支得梁来研究。档墙两侧作用着分布荷载,即主动土压力与被功土压力,如图8—１2a所示。在计算道程中所要求出得仍就是桩得入土深度、支撑反力及跨中最大弯矩。
图8-1２等值梁法计算简图
单支撑挡墙下端为弹性嵌固时,其弯矩图如图8—12c所示，若在得出此弯矩图前已知弯矩零点位置,并于弯矩零点处将粱(即桩）断开以简支计算,则不难瞧出所得该段得弯矩图将同整梁计算时一样，此断梁段即称为整梁该段得等值梁。对于下端为弹性支撑得单支撑挡墙其净土压力零点位置与弯矩零点位置很接近，因此可在压力零点处将板桩划开作为两个相联得简支梁来计算．这种简化计算法就称为等值梁法,其计算步骤如下（图8-12）: (１) 根据基抗深度、勘察资料等,计算主动土压力与被动土压力,求出土压力零点B
得位置,按式（8—１1）计算Ｂ点至坑底得距离u值;
(2) 由等值梁AB根据平衡方程计算支撑反力R a及Ｂ点剪力Q B
（８-19)
（８-20)
（３）由等值梁BG 求算板桩得入土深度,取,则
由上式求得
（8－２１)
由上式求得x 后,桩得最小入土深度可由下式求得
（8-22）
如桩端为一般得土质条件,应乘系数1、１~1、2，即
(8-２3)
(4)由等值梁求算最大弯矩M max 值。
图８-13 地质资料与土压力分布 【例 ８-2】某工程开挖深度1０。0m ,采用单点支护结构，地质资料与地面荷载如图8－2７所示。试计算板桩。
【解】采用等值梁法计算
1、主动土压力计算
γ、c 、值按２５米范围内得加权平均值计算得:
2、计算土压力零点位置
3、计算支撑反力R ａ与ＱB
86.628)337.310(78.293.93211032210)73.593.93(21073.52+???+???-+?=a
4、计算板桩得入土深度ｔ
取 ｔ＝13。0m , 板桩长 １0+１3＝23ｍ
5、 最大弯矩M max 得计算
先求Q ＝0得位置x 0，再求该点Ｍm ａｘ．
m kN 6.10851045.72.8861245.773.5)0.145.7(20.2872
2max ?=??-?--?=M
8。7。4多支点排桩支护得计算
当基坑比较深、土质较差时，单支点支护结构不能满足基坑支挡得强度与稳定性要求时，可以采用多层支撑得多支点支护结构.支撑层数及位置应根据土质、基坑深度、支护结构、支撑结构与施工要求等因素确定．
目前对多支撑支护结构得计算方法很多,一般有等值梁法（连续梁法);支撑荷载得1/2分担法;逐层开挖支撑力不变法;有限元法等。
图8－14 各施工阶段得计算简图
目前对多支撑支护结构得计算方法很多，一般有等值梁法、静力平衡法、支撑荷载得１／２分担法、侧向弹性地基抗力法、有限元法等。下面主要介绍前二种计算方法。
1、等值梁法
多支撑得等值梁法得计算原理与单支点得等值梁法得计算原理相同,一般可当作刚性支承得连续梁计算(即支座无位移），并应根据分层挖土深度与每层支点设置得实际施工阶段建立静力计算体系，而且假定下层挖土不影响上层支点得计算水平力。如图8－14所示得基坑支护系统,应按以下各施工阶段得情况分别进行计算。
1）置支撑A以前得开挖阶段(图８—1４a),可将挡墙作为一端嵌固在土中得悬臂桩。
2）在设置支撑B以前得开挖阶段(图8—１4b),挡墙就是两个支点得静定梁，两个支点分别就是A及土中静压力为零得一点.
3）在设置支撑C以前得开挖阶段（图8—1４ｃ），挡墙就是具有三个支点得连续梁,三个支点分别为A、Ｂ及土中得土压力为零得点。
4）在浇筑底板以前得开挖阶段(图8—1４d)，挡墙就是具有四个支点得三跨连续梁.
以上各施工阶段,挡墙在土内得下端支点,已知上述取土压力零点，即地面以下得主动土压力与被动土压力平衡之点.但就是对第2阶段以后得情况,也有其她一些假定,常见得有: 1）最下一层支撑以下主动土压力弯矩与被动压力弯矩平衡之点，亦即零弯矩点;
2）开挖工作面以下，其深度相当于开挖高度２0%左右得一点；
3）上端固定得半无限长度弹性支撑梁得第一个不动点；
4）对于最终开挖阶段，其连续梁在土内得理论支点取在基坑底面以下0、6t处(t为基坑底面以下墙得入土深度)。
图8－15 北京京城大厦地质剖面及锚杆示意图 【例 8—３】 北京京城大厦，超高层建筑，地上52层，地下4层,地面以上高１83.53ｍ,箱形基础，埋深23。76m(按23。5m 计算）,采用进口2７m 长得H 型钢桩（４88ｍm ×300mm)挡墙土，锤击打入,间距1.1m.三层锚杆拉结。地质资料如图８-1５所示。
各层土平均重度γ＝１９Kn/ｍ3,土得内摩擦角平均为300,粘聚力c =10kP ａ,23m 以下为
卵石,贯入度大于１00,φ=350~43０,潜水位于得圆砾石中，深10ｍ内有上层滞水。地面荷载按
1０k Ｎ/m 2计。
１、参数计算
8.1136sin )2536sin(25cos 36cos sin )sin(cos cos 2
000002=????????+-=????????+-=δδ?δ?p K 上式中被动土压力系数采用库仑公式,考虑到桩已在基坑下砂卵石中，取值为360,约为250,,。
２、土压力为零(近似零弯点)距离基坑底面距离得计算
3。计算固端弯矩
基坑支护简图如图8－30所示。将支护桩画成一连续梁，其荷载为土压力(图８—３1)。
1) 连续梁A Ｂ段悬臂部分弯矩
m kN m kN m kN M B ?=?+=???-+?=8.171)6.13025.41()3/52/5)3.36.34(2/53.3(2
图8—１６ 基坑支护简图 图8—1７ 挡墙作为连续梁计算简图 ２） 梁ＢC 段：
3） 梁C Ｄ段:
４） 梁DEF 段:F 点为零弯矩点，D 点得弯矩为
4、弯矩分配
计算固端弯矩不平衡，需要弯矩分配法来平衡支点C 、D 得弯矩.通过弯矩分配,得出各支点得弯矩为
0 m kN 486 m kN 8.235 m kN 8.171=?-=?-=?-=F D C B M M M M 5、求各支点反力
各种工况下,各层锚杆得支点反力及正负弯矩值汇总于表８—5，上述计算结果主要反映在工况４中. 工况 开挖
深度
/m
第一层锚杆 第二层锚杆 第三层锚杆 R B ／kN ＭB /k Ｎ?m ＭBC ／k Ｎ?m R C ／kN M C /ｋN ?m ＭＣD /k Ｎ?m R D /k Ｎ M D /k Ｎ?ｍ M DF /ｋN ?m 1
-5、5 491、5 2
—１2、5 ３６3、6 －183、3 53５、0 3 —18、5 196、２ —1５8、3 1１６、0 578、5 —4１6、8
54５、８ ４ -2３、５ 16７、2 —17１、
8 142、6 ４34、7 -235、８ 72、0 8９6、9 －486、0 ３95、9
6、复核488H 型钢得强度
进口得488×30０H 型钢得截面系数W x =２９１０c ｍ3，[］=２00MPa,计算最大弯矩M CD =5４5、8kN ｍ，H 型钢中距为１.1m,因此
5４8、5×1、1＝600、4
〈 []×1０5%=200×10５％＝210（满足）
7、 H 型钢插入深度计算
已计算出土压力零点 u =０.６9ｍ
按式（8—21）计算x
H型钢桩底已打入砂卵石层,实际H型钢桩长２7m,即入土3。5m。
2、支撑荷载得１/2分担法
支撑荷载得1／2分担法就是多支撑支护结构得一种简化计算方法，计算较为简便。
Terｚaghi与Peｃk根据柏林与芝加哥等地铁工程基坑挡土结构支撑受力测定，以包络图为基础，以1/2分担法将支撑轴力转化为土压力,提出土压力分布图，见图8－18。反之，如土压力分布图已确定（设计计算时必须确定土压力分布),则可以用1/2分担法来计算多支撑得受力,这种方法不考虑桩、墙体支撑变形，每道支撑承受得相邻上下个半跨得压力(土压力、水压力、地面超载等）。
图8-18 支撑荷载得１/2分担法
当土压力强度为ｑ,对于连续梁,最大支座弯矩为M=qｌ２/１0，最大跨中支座弯矩为M=ｑl2／2０。这种方法由于荷载图式多采用实测支撑力反算得经验包络图,所以仍具有一定得实用性,特别对于估算支撑轴力有一定得参考价值。
排桩支护设计与计算 8.7.1概述 基坑开挖事，对不能放坡或由于场地限制而不能采用搅拌桩支护，开挖深度在6~10米左右时，即可采用排桩支护。排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩。 图8-4排桩支护的类型 排桩支护结构可分为： （1）柱列式排桩支护当边坡土质尚好、地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡，如图8-4a所示。 （2）连续排桩支护（图8-4b）在软土中一般不能形成土拱，支挡结构应该连续排。 密排的钻孔桩可互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，如图8-4c所示。也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图8-4d、e所示。 （3）组合式排桩支护在地下水位较高搭软土地区，可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合的方式，如图8-4f所示。 按基坑开挖深度及支挡结构受力情况，排桩支护可分为一下几种情况。 （1）无支撑(悬臂)支护结构：当基坑开挖深度不大，即可利用悬臂作用挡住墙后土体。 （2）单支撑结构：当基坑开挖深度较大时，不能采用无支撑支护结构，可以在支护结构顶部附近设置一单支撑（或拉锚）。 （3）多支撑结构：当基坑开挖深度较深时，可设置多道支撑，以减少挡墙挡压力。根据上海地区的施工实践，对于开挖深度<6m的基坑，在场地条件允许的情况下，可采用重力式深层搅拌桩挡墙较为理想。当场地受限制时，也可采用φ600mm密排悬臂钻孔桩，桩与桩之间可用树根桩密封，也可采用灌注桩后注浆或打水泥搅拌桩作防水帷幕；对于开挖深度在4～6m的基坑，根据场地条件和周围环境可选用重力式深层搅拌桩挡墙，或打入预制混凝土板桩或钢板桩，其后注浆或加搅拌桩防渗，设一道檩和支撑也可采用φ600mm钻孔桩，后面用搅拌桩防渗，顶部设一道圈梁和支撑；对于开挖深度为6～10米的基坑，以往采用φ800～1000mm的钻孔桩，后面加深层搅拌桩或注浆放水，并设2～3道支撑，支撑道数视土质情况、周围环境及围护结构变形要求而定；对于开挖深度大于10m的基坑，以往常采用地下连续墙，设多层支撑，虽然安全可靠，但价格昂贵。近来上海常采用φ800～1000mm 大直径钻孔桩代替地下连续墙，同样采取深层搅拌桩放水，多道支撑或中心岛施工法，这种支护结构已成功用于开挖深度达到13米的基坑。
第二部分 基坑支护结构的计算 支护结构的设计和施工，影响因素众多，不少高层建筑的支护结构费用已超过工程桩基的费用。为此，对待支护结构的设计和施工均应采取极慎重的态度，在保证施工安全的前提下，尽量做到经济合理和便于施工。 一、支护结构承受的荷载 支护结构承受的荷载一般包括 –土压力 –水压力 –墙后地面荷载引起的附加荷载。 1 土压力 ⑴主动土压力： 若挡墙在墙后土压力作用下向前位移时随位移增大，墙后土压力渐减小。当位移达某一数值时，土体内出现滑裂面，墙后土达极限平衡状态，此时土压力称为主动土压力，以Ea表示。 ⑵静止土压力： 若挡墙在土压力作用下墙本身不发生变形和任何位移（移动或滑动），墙后填土处于弹性平衡状态，则此时作用在挡墙上的土压力成为静止土压力。以E0表示。 (3)被动土压力： 若挡墙在外力作用下墙向墙背向移动，随位移增大，墙所受土的反作用力渐增大，当位移达一定数值时，土体内出现滑裂面，墙后土处被动极限平衡状态，此时土压力称为被动土压力，以Ep表示。
主动土压力计算 ?主动土压力强度 ?无粘性土 粘性土 土压力分布 对于粘性土按计算公式计算时，主动土压力在土层顶部（H=0处）为负值，即 表明出现拉力区，这在实际上是不可能发生的。只计算临界高度以下的主动土压力。土压力分布 可计算此种情况下的临界高度Zc，进而计算临界高度以下的主动土压力。
被动土压力计算 被动土压力强度 ?无粘性土 粘性土 计算土压力时应注意 ?不同深度处土的内聚力C不是一个常数，它与土的上覆荷重有关，一般随深度的加大而增大，对于暴露时间长的基坑，土的内聚力可由于土体含水量的变化和氧化等因素的影响而减小甚至消失。 ?、C 值是计算侧向土压力的主要参数，但在工程桩打设前后的、C值是不同的。 在粘性土中打设工程桩时，产生挤土现象，孔隙水压力急剧升高，对、C值产生影响。另外，降低地下水位也会使、C值产生变化。 水压力
浅谈双排灌注桩深基坑支护结构计算 摘要：深基坑双排灌注桩支护是在单排悬臂桩支护技术基础上新开发的一项技术。它仍属于悬臂式支护结构类型。工程实践证明：在稳定性较好的一般粘性土和砂土层中采用这种支护型式，与单排悬臂桩相比具有刚度大、位移小、支护高度大、节约投资等特点。 关键词：基坑支护；土压力；内力计算 0前言 单排悬臂桩支护已有较成熟的设计计算方法，而双排桩支护结构的设计计算则还处于研讨中，本文中依据作者近年来的工程施工设计实践经验，提出一套设计分析方法，供类似工程参考。 1 双排桩支护的受力特性 双排桩支护型式简单，前后排桩按一定排距布置成三角形或矩形平面，桩顶用现浇钢筋混凝土连梁或板连接起来，形成桩脚嵌固的刚架型式。它虽属于悬臂支护型式，但受力机理与单排悬臂桩有本质的区别。即桩间土对双排桩有土压力作用，而且作用力的大小与桩的排距大小有关，故双排桩支护结构可看成前后排桩都受到大小不等土压力作用的平面刚架。把土视为弹性体，并取矩形平面单元，把桩视为梁单元，利用有限元法分析得后排桩失去挡土作用的距离b max 为： 式中：h—桩的挡土高度；t—桩的理论埋深；μ—土 的波松比，μ≤0.5； 偏保守地取μ=0.5，t=0.2h代入式(1)得：b max≈1.6 h；同理，经分析得：后排桩受力超过前排桩的临界点满足： 因此，可将双排桩土压力分布大致分为三种情况： (1)当b ≤.125h时，后排桩承受全部土压力，前排桩通过横梁受到桩顶推力；双排桩土压力分布如图1(a)；按库仑强度理论，图1中滑楔与水平面夹角为45°+ 。 (2)当1.6h>b>0.125h时，前、后排桩同时受到土压力作用，横梁可能受
深基坑支护设计 1 设计单位：X X X 设计院 设计人：X X X 设计时间：2017-06-17 19:23:01 ---------------------------------------------------------------------- [ 支护方案 ] ---------------------------------------------------------------------- 排桩支护 ---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ] ---------------------------------------------------------------------- [ 附加水平力信息 ] ---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ] ---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 支锚信息 ] ---------------------------------------------------------------------- [ 土压力模型及系数调整 ] ---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:
排桩支护验算 ---------------------------------------------------------------------- [ 支护方案 ] ---------------------------------------------------------------------- 排桩支护 ---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ] ---------------------------------------------------------------------- [ 附加水平力信息 ] ---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ] ---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ]
---------------------------------------------------------------------- [ 土压力模型及系数调整 ] ---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型: ---------------------------------------------------------------------- [ 工况信息 ] ---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 设计结果 ] ---------------------------------------------------------------------- ---------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ]
紧邻别墅的基坑支护型式研究 罗飚 （中铁二局第一工程有限公司，贵州贵阳 550003） 摘要：某隧道明挖段基坑K1+230-275段紧邻别墅，本文采用了钻孔桩+横撑的结构型式对基坑进行了支护。采用理正深基坑7.0计算软件对基坑进行了计算，得出基坑整体稳定性安全系数、抗倾覆安全系数；并对基坑开挖进行了数值开挖模拟，得出了地表位移、排桩位移及内力、第一道横撑的位移及内力，以此评价基坑开挖完之后基坑及别墅的稳定性，对类似工程有一定的借鉴意义。 关键词：基坑，别墅，钻孔桩，横撑，位移。 The Research about Supporting Type of Pit which is Adjacent to the Villa Luo biao (China Railway Erju 1st Engeneering Co.,Ltd,Guizhou Guiyang 550003) Abstract: The Opening excavation section of K1+230-275 in a tunnel pit which is adjacent to the Villa, it use the structure type of bored piles+crossbar to support the pit . The rationale deep pit 7.0 calculation software is use for calculation,and obtain the the safety factor overall stability、he safety factor of against overturning;and it carry out numerical simulations for the pit ,and obtain the displacement surface 、displacement and internal force of row piles 、the displacement and internal force of first cross brace, in order to evaluate the stability of the pit and the villa .It have a certain significance for similar projects. Keywords: pit, villa, bored pile, crossbars displacement. 1.工程概况及存在的问题 某隧道K1+230-275段紧邻3栋别墅，该段隧道为明挖，明挖基坑深度为13.2m，宽21.4m，具体见图1所示。别墅离基坑的距离分别为4.5m、3m、4m。该段围岩从上而下依次为1m厚填筑土、2m厚软粘土、4m厚圆砾层、4m强风化板岩、中风化板岩。
单支点排桩支护结构设计示例
基坑支护结构设计 一．基坑侧壁安全等级的确定 基坑支护结构设计与其它建筑结构设计一样，要求在规定的时间和规定的条件下，完成各项预定功能。不同的基坑工程，其功能要求则不同。为了区别对待各种不同的情况,《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）根据支护结构破坏可能产生后果的严重程度，把基坑侧壁划分为不同的安全等级。建筑基坑支护结构设计应根据表1选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。 基坑侧壁安全等级及重要性系数表1
建筑基坑分级的标准各种规范不尽相同，《建筑地基基础工程施工质量验收规范》对基坑分级和变形监控值的规定如表1-2。 基坑变形监控值（cm）表2 注：1.符合下列情况之一，为一级基坑： 重要工程或支护结构做主体结构的一部分； 开挖深度大于10m； 与临近建筑物、重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；
基坑范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护的基坑。 2．三级基坑为开挖深度小于7m，且周围环境无特殊要求的基坑。 3．除一级和三级外的基坑属于二级基坑。 4．当周围已有的设施有特殊要求时，尚应符合这些要求。 基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算；对于安全等级为一级的及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。 二．计算参数的确定 基坑工程支护设计的主要计算参数，包括土的重力密度γ及土的抗剪强度指标c、φ值。 对于超固结土，用常规试验方法进行剪切试验获得的粘聚力，包括真粘聚力和表观粘聚力两部分，其中表观粘聚力比真粘聚力要大的多。而超固结土一旦遇水，表观粘聚力迅速下降至真粘聚力。因此应对试验给出的粘聚力值进行折减后，才能用于基坑工程设计。根据长春地区的工程经验，将c值乘以0.4～0.5的折减系数，给出
排桩支护设计与计算 基坑开挖事，对不能放坡或由于场地限制而不能采用搅拌桩支护，开挖深度在6~10米左右时，即可采用排桩支护。排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩。 图8-4排桩支护的类型 排桩支护结构可分为： （1）柱列式排桩支护当边坡土质尚好、地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡，如图8-4a所示。 （2）连续排桩支护（图8-4b）在软土中一般不能形成土拱，支挡结构应该连续排。 密排的钻孔桩可互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，如图8-4c所示。也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图8-4d、e所示。 （3）组合式排桩支护在地下水位较高搭软土地区，可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合的方式，如图8-4f所示。 按基坑开挖深度及支挡结构受力情况，排桩支护可分为一下几种情况。 （1）无支撑(悬臂)支护结构：当基坑开挖深度不大，即可利用悬臂作用挡住墙后土体。 （2）单支撑结构：当基坑开挖深度较大时，不能采用无支撑支护结构，可以在支护结构顶部附近设置一单支撑（或拉锚）。 （3）多支撑结构：当基坑开挖深度较深时，可设置多道支撑，以减少挡墙挡压力。根据上海地区的施工实践，对于开挖深度<6m的基坑，在场地条件允许的情况下，可采用重力式深层搅拌桩挡墙较为理想。当场地受限制时，也可采用φ600mm密排悬臂钻孔桩，桩与桩之间可用树根桩密封，也可采用灌注桩后注浆或打水泥搅拌桩作防水帷幕；对于开挖深度在4～6m的基坑，根据场地条件和周围环境可选用重力式深层搅拌桩挡墙，或打入预制混凝土板桩或钢板桩，其后注浆或加搅拌桩防渗，设一道檩和支撑也可采用φ600mm钻孔桩，后面用搅拌桩防渗，顶部设一道圈梁和支撑；对于开挖深度为6～10米的基坑，以往采用φ800～1000mm的钻孔桩，后面加深层搅拌桩或注浆放水，并设2～3道支撑，支撑道数视土质情况、周围环境及围护结构变形要求而定；对于开挖深度大于10m的基坑，以往常采用地下连续墙，设多层支撑，虽然安全可靠，但价格昂贵。近来上海常采用φ800～1000mm 大直径钻孔桩代替地下连续墙，同样采取深层搅拌桩放水，多道支撑或中心岛施工法，这种支护结构已成功用于开挖深度达到13米的基坑。 图8-5 悬臂板桩的变位及土压力分布图 a.变位示意图 b.土压力分布图 c.悬臂板桩计算图 d. Blum 计算图式 8.7.2 悬臂式排桩支护设计和计算 悬臂式排桩支护的计算方法采用传统的板桩计算方法。如图8-5所示，悬臂板桩在基坑底面以上外侧主动土压力作用下，板桩将向基坑内侧倾移，而下部则反方向变位．即板桩将绕基坑底以下某点(如图中b点)旋转。点b处墙体无变位，故受到大小相等、方向相反的二力(静止土压力)作用，其净压力为零。点b以上墙体向左移动，其左侧作用被动土压力，右侧作用主动土压力；点b以下则相反，其右侧作用被动土压力，左侧作用主动土压力。因此，作用在墙体上各点的净土压力为各点两侧的被动土压力和主动土压力之差，其沿墙身的分布情况如图8-5b所示，简化成线性分布后的悬臂板桩计算图式为图8-5c，即可根据静力平衡条件计算板桩的入上深度和内力。H.Blum又建议可以图8-5d代替，计算入土深度及内力。下面分别介绍下面两种方法。 1.静力平衡法 图8-5表示主动土压力及被动土压力随深度呈线性交化，随着板桩入土深度的不同，作用在不同深度上各点的净土压力的分布也不同。当单位宽度板桩墙两侧所受的净土压力相平 土深度，可根据静力平衡条件即水平力平衡方程和对桩底截面的力矩平衡方程
排桩支护支护施工工艺 标准 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
排桩支护施工工艺标准 1范围 本标准规定了钢筋混凝土灌注桩排桩挡墙的施工工艺标准。 本标准适用于一般建筑工程施工、火电工程采用排桩支护基坑工程施工，其它项目施工可参照执行。 排桩支护结构包括灌注桩、预制桩、板桩等类型桩构成的支护结构。 钢筋混凝土灌注桩排桩挡墙使用于-7～-13m基坑，地底土质为塑性较好的粘土。地下水位丰富的地区多采用双层搅拌水泥灌注桩。 预制桩是种传统的支护挡墙结构，截面带企口，互相搭接，有一定挡水作用，顶部社圈梁把板桩连成一体。此种方案近年来很少用，在此不再叙述。 钢板桩按分类有槽钢钢板桩使用于基坑4米以内的基坑，轧锁口钢板桩使用于开挖深度7～10米的基坑。本标准主要阐述钢筋混凝土灌注桩排桩挡墙。 2规范性引用文件 《建筑工程施工及验收规范汇编》 《建筑施工手册》 《建筑工程冬期施工规程》JGJ 104-97 《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-99 3施工准备 作业人员 起重机操作工、钻机操作工、钢筋工、砼工、起重工、普工。 技术准备 a）认真研究工程的地质报告，基础深度，四周的建设环境（建筑物距离、高度，道路，管沟，地下水情况，地表水情况等等），确定支护的形式。针对建筑基础尺寸确定排桩支护的范围，设计出支护的平面布置图。 b）了解工程质量要求和施工检测内容与要求，如基坑支护尺寸的允许误差，支护坡顶的允许最大变形，对临近建筑物、道路、管线等环境安全影响的允许程度等； c）施工地区的地质勘探资料，查明该地区的土层分布和各土层的物理力学特征，包括：天然密度、含水量、孔隙比、渗透系数、压缩模量、内聚力、内摩擦角等，以便确定土层锚杆的布置和选择钻孔方法。 d）进行排桩设计；编制支护设计组织设计； e）排桩设计：悬臂式支护结构嵌固深度设计值h d 按公式： h p ∑γ h a ∑E ai ≥0 式中：∑E pj —桩、墙底以上根据（JGJ 120-99建筑基坑支护技术规程）节确定的基坑内侧各土层水平抗力标准值e pjk的合力之和； h p —合力∑E pj 作用点至桩、墙底的距离； ∑E ai —桩墙底以上根据本规程第节确定的基坑外侧各土层水平荷载标准值e aik的合力之和； h a —合力∑E ai 作用点至桩、墙底的距离。
深基坑支护设计 3 设计单位：X X X 设计院 设计人：X X X 设计时间：2016-04-11 11:55:10 ---------------------------------------------------------------------- [ 支护方案 ] ---------------------------------------------------------------------- 排桩支护 ---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ]
[ 放坡信息 ] [ 超载信息 ] [ 附加水平力信息 ] [ 土层信息 ] [ 土层参数 ]
[ 支锚信息 ] [ 土压力模型及系数调整 ] ---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型: [ 工况信息 ] [ 设计结果 ] ----------------------------------------------------------------------
---------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ] ---------------------------------------------------------------------- 各工况：
安徽XXXXXX 楼 基坑悬臂式钢管排桩支护方案 XXXX 摘 要：本文XXXXXXXX 楼的基坑采用钢管排桩支护方法进行设计和校核 关键词：基坑支护 钢管排桩 土压力计算校核 根据《XXXXXX 楼岩土工程勘察报告》，A-A ’剖面 70 .193 孔，17.4m （2.3m ）以上为杂填土，17.4m ～15.7m （2.3～4m ）之间为粉质粘土，15.7m 以下为粘土；B-B ’剖面 83 .196 孔，15.83m （4m ）以上为杂填土，15.83m ～15.23m （4～4.6m ）之间为粉质粘土，15.23m 以下为粘土。根据“土工试验成果报告”表中的6-1杂填土及粉土土样（深度为3.5m ～ 3.8m ）：重度：γ1 =18.8kN/m 3 , 粘聚力：c 1 =17kPa ，内磨擦角：φ1 =14.5°；6-2粘土土样（深度为 5.0m ～5.3m ）：重度：γ2 =19.0kN/m 3 ，粘聚力：c 2 =25kPa ，内磨擦角：φ2 =18.5°。具体位置见平面图1。±0.00m 相当于BM=20.00m （绝对标高33.711m ），基础底面－4.9m 。由于安徽计量测试研究所恒温恒湿检测楼东边地下管道的限制，该位置基坑开挖坡度不能满足施工安全要求，决定使用悬臂式钢管排桩支护。下面基坑支护设计以B-B ’剖面 83 .196 孔做为本方案计算依据。 一、钢管排桩嵌入基底深度计算： 计算公式和依据根据中国建筑工业出版社出版的《建筑施工手册》〈第四版〉第1册第770～771页。 6-2 土样示意图 基础的深度：h=4.9－（20－19.83）=4.73m ； 杂填土及粉质粘土的重度：γ1 =18.8kN/m 3 ； 杂填土及粉质粘土的粘聚力：c 1 =17kPa ； 杂填土及粉质粘土的内磨擦角：φ1 =14.5°； 杂填土和粉质粘土层的高度； h 1=19.83－15.23=4.6m ； 杂填土及粉质粘土层主动土压力系数： K a1=tg 2 (45°－ 2 1 ?) =tg 2 (45°－ 2 5.14? ) =tg 2 37.75°=0.60； 杂填土和粉质 杂填土及粉质粘土竖向应力最大值： σa1=γ1h 1 =18.8×4.6=86.48kN/m 2 ； 杂填土及粉质粘土主动土压力水平荷载最大值： e a1=σa1K a1－2 c 1a1 K =86.48×0.60－2×17×60.0 =25.6kN/m 2 ； 杂填土及粉质粘土主动土压力水平荷载为零
排樁支護設計與計算 8.7.1概述 基坑開挖事，對不能放坡或由於場地限制而不能採用攪拌樁支護，開挖深度在6~10米左右時，即可採用排樁支護。排樁支護可採用鑽孔灌注樁、人工挖孔樁、預製鋼筋混凝土板樁或鋼板樁。 圖8-4排樁支護的類型 排樁支護結構可分為： （1）柱列式排樁支護當邊坡土質尚好、地下水位較低時，可利用土拱作用，以稀疏鑽孔灌注樁或挖孔樁支擋土坡，如圖8-4a所示。 （2）連續排樁支護（圖8-4b）在軟土中一般不能形成土拱，支擋結構應該連續排。 密排的鑽孔樁可互相搭接，或在樁身混凝土強度尚未形成時，在相鄰樁之間做一根素混凝土樹根樁把鑽孔樁排連起來，如圖8-4c所示。也可採用鋼板樁、鋼筋混凝土板樁，如圖8-4d、e所示。 （3）組合式排樁支護在地下水位較高搭軟土地區，可採用鑽孔灌注排樁與水泥土樁防滲牆組合的方式，如圖8-4f所示。 按基坑開挖深度及支擋結構受力情況，排樁支護可分為一下幾種情況。 （1）無支撐(懸臂)支護結構：當基坑開挖深度不大，即可利用懸臂作用擋住牆後土體。 （2）單支撐結構：當基坑開挖深度較大時，不能採用無支撐支護結構，可以在支護結構頂部附近設置一單支撐（或拉錨）。 （3）多支撐結構：當基坑開挖深度較深時，可設置多道支撐，以減少擋牆擋壓力。根據上海地區的施工實踐，對於開挖深度<6m的基坑，在場地條件允許的情況下，可採用重力式深層攪拌樁擋牆較為理想。當場地受限制時，也可採用φ600mm密排懸臂鑽孔樁，樁與樁之間可用樹根樁密封，也可採用灌注樁後注漿或打水泥攪拌樁作防水帷幕；對於開挖深度在4～6m的基坑，根據場地條件和周圍環境可選用重力式深層攪拌樁擋牆，或打入預製混凝土板樁或鋼板樁，其後注漿或加攪拌樁防滲，設一道檁和支撐也可採用φ600mm鑽孔樁，後面用攪拌樁防滲，頂部設一道圈梁和支撐；對於開挖深度為6～10米的基坑，以往採用φ800～1000mm的鑽孔樁，後面加深層攪拌樁或注漿放水，並設2～3道支撐，支撐道數視土質情況、周圍環境及圍護結構變形要求而定；對於開挖深度大於10m的基坑，以往常採用地下連續牆，設多層支撐，雖然安全可靠，但價格昂貴。近來上海常採用φ800～1000mm 大直徑鑽孔樁代替地下連續牆，同樣採取深層攪拌樁放水，多道支撐或中心島施工法，這種支護結構已成功用於開挖深度達到13米的基坑。