深基坑排桩支护结构.ppt

第二节深基坑排桩支护结构基坑开挖时，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。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3-5a所示。（2）连续排桩支护（图3-5b）：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3-5c所示。也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图3-5d、e所示。（3）组合式排桩支护：在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合的方式，如图3-5f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，以减少挡墙的压力。一、无支撑排桩支护结构无支撑排桩支护结构也亦即悬臂式桩排支护结构（悬臂板桩的变位及土压力分布图见图3-6），可由多种桩型组成，本节只涉及相间或密排插入基坑底面以下一定深度的钢筋混凝土桩，桩顶设置钢筋混凝土锁口梁，桩体承受水平推力，锁口梁调节各桩受力和水平位移的支护结构体系。挡土深度视地质条件和桩径而异，一般不宜超过6m。图3-6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计算图式悬臂桩支护结构静力计算主要目的有二个：（1）悬臂桩桩身插入基底面以下的最小入土深度Dmin；（2）桩身最大弯矩及所在位置，以计算桩身的截面和配筋。（一）结构静力计算模型钢筋混凝土桩插入基底面以下的深度可以根据静力平衡条件确定：如图3-7所示，通过主被动两侧土压力对C点的力矩平衡，解式（3-12），即可得最小入土深度Dmin。（3-12）式中MEa1，MEa2——分别为基底以上及以下主动土压力之合力对C点的力矩（kN.m）；MEP——被动土压力对C点的力矩（kN.m）。桩的设计长度应按下式确定：（3-13）式中H——基坑开挖深度（m）；——增大系数，基坑底以下土质较好时取1.2；反之取1.4图3-7悬臂式桩排计算图（二）计算步骤1.土压力计算包括主动和被动压力和超载影响的计算。桩的入土深度为未知，可设为Dmin，这部分的土压力暂以包含Dmin的式子表示。2.力矩平衡计算分别计算主、被动土压力对C点的力矩，再按照力矩平衡条件，列出平衡方程，一般为Dmin的三次方程。3.解方程，得出Dmin。4.求剪力为零点深度，对该深度截面计算弯矩，即为最大弯矩Mmax。5.根据Dmin确定桩的设计入土深度，根据Mmax确定适当的桩径、桩距和桩的配筋。（三）算例：某工程基坑支护拟采用悬臂桩结构，主要参数如图3-8（a）所示。试计算桩的设计长度，桩身最大弯矩及所在位置。一、土压力计算根据本题题意，公式（3-3）和（3-11）可以推导出公式（3-14）和（3-15），计算结果如表（3-5）和（3-6）所示。（3-14）（3-15）主动区力矩合计：1.55Dmin3+25.83Dmin2+143.35Dmin+265.2被动区力矩合计：6.46Dmin3+14.28Dmin2根据平衡条件可得：4.91Dmin3-11.55Dmin2-143.35Dmin-265.2=0解之，得:Dmin=7.33m桩的设计嵌入深度取:1.2Dmin=8.8m≈9m桩的总长为:6+9=15m3.求最大弯矩设剪力零点位于基底以下x处，该点以上主动土压力合力为：（51.66×5.55）／2+51.66x+0.5（γ·x·Ka）x=4.655x2+51.66x+143.35该点以上被动土压力合力为：28.56x+0.5（γ·x·Kp）x=19.38x2+28.56x令两者相等，得：14.725x2-23.1x-143.35=0解得x=4.0m对该截面求矩即得最大弯矩MmaxMmax=143.35×（5.55／3+4）+51.66×4×4／2+4.655×42×4／3-28.56×4×4／2-19.38×42×4／3=709.4kNm至此计算完毕，接着可按最大弯矩选择适当的桩径、桩距和配筋。但尚应注意计算所得Mmax是每延米桩排的弯矩值，应乘以桩距，并乘以荷载分项系数1.25之后，才是单桩弯矩设计值。（四）钢筋混凝土悬臂桩排结构设计要求1.悬臂钢筋混凝土桩的配筋应按钢筋混凝土受弯构件计算和配筋，并应按规定采取构造措施。圆形截面桩宜均匀配筋，在土质较好