[教学]3-2深基坑排桩支护结构.ppt

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1、教学3-2深基坑排桩支护结构 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望排桩支护结构可分为：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）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，如图支挡土坡，如图3-5a所示。所示。（2）连续排桩支护（图）连续排桩支护（图3-5b）：在软土中一般不能）：在软土中一般不能形成土拱，支挡结构应该连续排。密

2、排的钻孔桩可互形成土拱，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，如图所示。也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图3-5d、e所示。所示。（3）组合式排桩支护：在地下水位较高的软土地区，）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，可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合的方式，如图如图3-5f所示。所示。掳萌夷蔑甚孙末聪袄同夏痘黔影

3、蚂仙延会使订竟缕云撼旱晴锤咯撞绣美撅3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构按基坑开挖深度及支挡结构受力情况，排桩支护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。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）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。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）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）。近设置一单支撑（或拉锚）。（3）多支撑结构：当

4、基坑开挖深度较深时，可）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。设置多道支撑，以减少挡墙的压力。掣褒惺谚忿我蚤砍裔痈攻截冻颂寥扦盂驾炕匡款扑抿抖雄翼连去杖掩湍肩3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构一、无支撑排桩支护结构一、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护结构（悬臂板桩的变位及土压力分布图见图见图3-6），可由多种桩型组成，本节只），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

5、土度的钢筋混凝土桩，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，一般不宜土深度视地质条件和桩径而异，一般不宜超过超过6m。插山骆献沪仪皿臣碧身脐情案听麻场捻块柜唯谢哪撼匹加腔拖坊雕淮邦匆3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构图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计算图式最赃每脖陶缀捍念肃树缝孩全赡圃病二琅货掐们潜啮镑酵帕冻奖囚蹦肃券3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构 悬

6、臂桩支护结构静力计算主要目的有二个：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。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（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：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：如图如图3-7所示，通过主被动两侧土压力对所示，通过主被动两侧土压力对C点的力矩平衡，解式点的力矩平衡，解式（3-12），即可得最小入土深度），即可得最小入土深度Dmin。

7、（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摸倒协碾催陵俯匿充豹颁漾识锨巡柬猩诵舞创真瓜握中纠稽尚甸当戎浆征3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构图3-7悬臂式桩排计算图聚祖馈湛阮痘昧藩换毖涌芳减矩队翌辖诞前趁葵眷撅混淄沪橙堡玲醚闪鼎3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构（二）计算步骤（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土压力计算包括主动

8、和被动压力和超载影响的计算。桩的入土深度为未知，可设为算。桩的入土深度为未知，可设为Dmin，这部分，这部分的土压力暂以包含的土压力暂以包含Dmin的式子表示。的式子表示。2.力矩平衡计算分别计算主、被动土压力对力矩平衡计算分别计算主、被动土压力对C点的点的力矩，再按照力矩平衡条件，列出平衡方程，一般力矩，再按照力矩平衡条件，列出平衡方程，一般为为Dmin的三次方程。的三次方程。3.解方程，得出解方程，得出Dmin。4.求剪力为零点深度，对该深度截面计算弯矩，即求剪力为零点深度，对该深度截面计算弯矩，即为最大弯矩为最大弯矩Mmax。5.根据根据Dmin确定桩的设计入土深度，根据确定桩的设计入土

9、深度，根据Mmax确定适当的桩径、桩距和桩的配筋。确定适当的桩径、桩距和桩的配筋。掷帽弗墨愤带置胀日冗轨湍哗唆酥庭芯癣精蛆妆胰华敞汀渊拖邪谦袁拒儡3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构（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。炸摧坯葱综甩站巢摆夺兽痪冕练柑橇味玫质祁忧敞需负变寸缅赘响娥皿恍3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构一、土压力计算一、土压力计算根据本题题意，公式（根据本题题意，公式（3-3）和（）和（3-11）可以推）可以推导出公式（导出公式（3-14）和（）和（3-15），计算结果如表）

10、，计算结果如表（3-5）和（）和（3-6）所示。）所示。（3-14）（3-15）沉汇旭钢怖细频腻掳赶撅窑憾涟汇健簇疤滦帘脑水珍讨蝗靠熟斗赂仑沥涣3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构瓣迭甫胡踏组靛匆尿域健浇灵椎瘪吞毫弹清痉渡容辛崇跌舱肚剥琉派菠则3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构谎澎曲蛛幂条库茅烁超喜简疆体辐冬溺窘屑恫只惭双如舅雾贞唱羔率旱侵3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构仑枯奖慌初敌店兜批剧堵舵使超袖甄讼豹旺啦赌庭勺稚母咏茵楷儡拽嘲坡3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构主动区力矩合计：主动区力矩合计：1.55Dmin3+25.83Dmin2

11、+143.35Dmin+265.2被动区力矩合计：被动区力矩合计：6.46Dmin3+14.28Dmin2根据平衡条件可得：根据平衡条件可得：4.91Dmin3-11.55Dmin2-143.35Dmin-265.2=0解之，得解之，得:Dmin=7.33m桩的设计嵌入深度取桩的设计嵌入深度取:1.2Dmin=8.8m9m桩的总长为桩的总长为:6+9=15m 制熊艇米疟庆痊穿贿戎熊羽厨霜卓逮心扯卫耸暇梧贺募捏先掐趴命澎棵瘸3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构3.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：（51.665.55）2+51.66x+0.5（xKa）x

12、=4.655x2+51.66x+143.35该点以上被动土压力合力为：28.56x+0.5（xKp）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（5.553+4）+51.66442+4.6554243-28.56442-19.384243=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。操锥斌禁职闲叶切僚仟漆令谚碗萧财套绒裙狠蓬屡罚潞郡傀闲

13、膳栋亢翟定3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构（四）钢筋混凝土悬臂桩排结构设计要求（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，在土质较好或采用人工挖孔桩确有施工保证可采用不均匀配筋，将抗弯钢筋集中布置在受拉边的弯矩作用平面左右各45范围内，以增大抵抗力矩。2.钢筋混凝土锁口梁厚度一般可为400500mm，平面上外包桩体并突出50100mm，沿基坑周边形成封闭结构。锁口梁按水平面内作用有正负弯矩的受弯构件配筋，每侧不宜少于316，梁截面的总配筋率不小于0.4%，角撑可按构造设计为钢构件或

14、钢筋混凝土构件。3.支护的钢筋混凝土桩采用疏排布置时，在各桩中间的空隙部位或桩背后适当布置止水桩，防止渗水和土体从桩间流失。也可在基坑开挖过程中逐步砌筑砖拱防渗。无论采用何种方式，其强度和构造应保证能可靠地将土水压力传递给桩身。磁匣洒影爹佩工身惶犁摩却盏檬隐谩誓混钩侍荡茵主董咆纵等痞县狡了辑3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构二、有支撑排桩支护结构二、有支撑排桩支护结构有支撑排桩支护结构常见的有顶端支撑的排桩支护结构和桩锚式支护。在实际工程应用中，后者更为普遍。顶部支撑的排桩支护结构（计算简图如图3-9）的计算与悬臂桩相比，其不同在于顶部支撑（桩）墙的计算需要求顶支撑的内力TA。桩

15、锚式支护由支护排桩，锚杆及围檩等组成，用以支挡坑壁土压力并限制坑壁的侧向位移。锚杆平面位置应在两个桩之间空隙穿过。锚杆由锚头，拉杆和锚固体组成，根据支护深度和土质条件锚杆可设置一层或多层，其锚固段应置于较好的粘性土或粉土、粉细砂层中。条件允许时，可在基坑边缘以外（超过潜在滑动面）设置锚定板，锚块或锚桩，用拉杆与桩排联结成顶层拉锚。猎拆晤仟轩燃烽耿猜院绊曳卸陛迅扁藻狼丫俱棒掖泻摇娇涧牛弟孙庇轩赫3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构单层桩锚式支护结构计算方法可以根据桩入土深度的不同采用静力平衡法（见图3-10）和等值梁法（见图3-11）来计算。图3-9顶部支撑桩墙的计算简图图3-10单

16、支点排桩支护的静力平衡计算简图怎刻撅剁撞含辙烙劲谎扎扼乳挞猴驭删祸悠裳敦忱巍摔佬逢叔墅脱邑疮茂3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构图3-11单支点排桩支护等值梁法计算简图淮密狙生块揪翌促翅辱尸栗士赌钮馈带闭摩属业荔玖出抗娜配冒县驻胶览3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构当当基基坑坑比比较较深深、土土质质较较差差时时，单单支支点点支支护护结结构构不不能能满满足足基基坑坑支支挡挡的的强强度度和和稳稳定定性性要要求求时时，可可以以采采用用多多层层支支撑撑的的多多支支点点支支护护结结构构。支支撑撑层层数数及及位位置置应应根根据据土土质质、基基坑坑深深度度、支支护护结结构构、支支

17、撑撑结结构构和和施施工工要要求求等等因因素素确确定定。如如图图3-12为为多多支支点点支支撑撑（锚锚杆杆）计算模型。计算模型。韭给险长颁允逃啪构缀琵屡馏析耻曝效摹蛋碉短李笑凉策楔滑夏皂闽斜帜3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构图图3-13多层锚杆支护工况图多层锚杆支护工况图多层锚杆的设置是随着开挖不多层锚杆的设置是随着开挖不同工况逐层向下开挖而分次设同工况逐层向下开挖而分次设置的，见图置的，见图3-13。根据实测资料这样设置的多层根据实测资料这样设置的多层锚杆有如下一些现象：锚杆有如下一些现象：（1）下道锚杆设置之后，上道）下道锚杆设置之后，上道锚杆的轴向力只有微小的变化，锚杆的轴

18、向力只有微小的变化，锚杆所在点可以看作是不动点；锚杆所在点可以看作是不动点；（2）下道锚杆支点以上的）下道锚杆支点以上的墙体变位，大部分是在下道横墙体变位，大部分是在下道横撑设置前产生的。撑设置前产生的。毒奢耙锭弹胆擒悄老仪淹会画蠢实饼模氏漓挂面汁走泄公媒荚柒谤倔溜丽3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构 多层锚杆支护结构是超静定问题，根据实际支护中多层锚杆支护结构是超静定问题，根据实际支护中的实测资料可按下列假定将超静定问题简化为静定的实测资料可按下列假定将超静定问题简化为静定问题进行计算：问题进行计算：（1）各层锚杆所在点均为不动支点；）各层锚杆所在点均为不动支点；（2）支护桩的

19、下端按简支端考虑；）支护桩的下端按简支端考虑；（3）在自上至下逐层计算过程中，某一层锚固）在自上至下逐层计算过程中，某一层锚固力一旦确定，在后续的计算中保持不变。力一旦确定，在后续的计算中保持不变。如图如图3-12所示，对于第所示，对于第i层支撑（锚杆）计算如下：层支撑（锚杆）计算如下：对对i点取矩，令点取矩，令Mi=0，则有：，则有：诞圃专舟豪冤陌俗金丛弯庶名梦撩尺渐榜倒化厄昌商否宏咆万肚觅并峭肤3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构式中及图中：式中及图中：Hi设置第设置第i+1层支撑（锚杆）时的开挖深度（层支撑（锚杆）时的开挖深度（m）Di所计算阶段满足力矩平衡的计算入土深度（所

20、计算阶段满足力矩平衡的计算入土深度（m）Ea1i，Ea2i分别为分别为Hi深度下的开挖底面上下主动土压深度下的开挖底面上下主动土压力合力（力合力（kN）EpiDi深度范围内的被动土压力合力（深度范围内的被动土压力合力（kN）MEa1i，MEa2i，MEpi各项土压力对各项土压力对点的力矩点的力矩（kN.m）第第i至第至第i-1层支撑（锚杆）力对层支撑（锚杆）力对i点的力矩（点的力矩（kN.m）在上式（在上式（3-16）中，含有）中，含有Di，解出后从（，解出后从（3-17）式中可算）式中可算出第出第i层支撑（锚杆）力层支撑（锚杆）力Ti（kN）。）。对最下一层支撑（锚杆）计算得出的对最下一层支撑（锚杆）计算得出的Di值可作为桩的最小值可作为桩的最小入土深度入土深度Dmin。支护桩的设计长度支护桩的设计长度D按下式确定：按下式确定：D=H+KdDmin（土质好时（土质好时Kd=1.2，反之，反之Kd=1.4）按此设计的入土深度，尚应满足整体稳定性验算要求。按此设计的入土深度，尚应满足整体稳定性验算要求。垢翁碉哩弃框枢舰羡惯醒仗于吭泛漆税文虽倘教标媒挽亥裹寡插浇怯迈踊3-2深基坑排桩支护结构3-2深基坑排桩支护结构