（巖土工程專業(yè)論文）雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)研究.pdf

西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 頁 摘要 本文歸納整理了現(xiàn)有雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的研究成果，并著重介紹了雙 排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系在目前工程設(shè)計(jì)中常用的幾種計(jì)算方法：在此基礎(chǔ)上對支 護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型作了一些改進(jìn)，給出了雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系中前后排樁在不 同樁位布置時所受的壓力表達(dá)式，提出了修正的計(jì)算模型：用大型數(shù)學(xué)計(jì) 算軟件m a t l a b 對雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，并將結(jié)果同模型試驗(yàn)的結(jié)果作了 對比，驗(yàn)證了所提計(jì)算方法的合理性。 對雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了模型試驗(yàn)研究，試驗(yàn)中模擬了基坑開挖過 程，對雙排樁樁身內(nèi)力和樁頂水平位移作了量測。試驗(yàn)結(jié)果為支護(hù)結(jié)構(gòu)的分 析和計(jì)算模型的驗(yàn)證提供了可供參考和比較的數(shù)據(jù)。 提出了一系列雙排樁結(jié)構(gòu)的計(jì)算方案，探討了諸多因素如樁排距、樁嵌 固深度等對結(jié)構(gòu)體系工作性能的影響。從計(jì)算結(jié)果的對比中，總結(jié)了雙排樁 支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的一些工作規(guī)律，得出了對工程實(shí)踐和理論研究有一定參考價(jià) 值的建議。 主要得出了以下幾點(diǎn)結(jié)論：1 在相同總樁數(shù)條件下，雙排樁樁身所受最 大彎矩值要比單排懸臂樁樁身所受最大彎矩小得多，并且分布較均勻；2 適 當(dāng)減小后排樁樁長時，后排樁樁身彎矩分布變化較大，但對整體支護(hù)效果并 不產(chǎn)生較大的影響；3 排距對支護(hù)效果影響頗大，當(dāng)排距為2 d 4 d 時，雙排 樁結(jié)構(gòu)本身有著良好的調(diào)整樁身彎矩的作用：排距增大到6 d 時雙排樁支護(hù)效 果接近于頂部支撐樁。 關(guān)鍵詞雙排樁；土壓力；排距：嵌固深度：支撐樁 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1i 頁 a b s t r a c t i nt h i st h e s i st h ek n o w nw o r ka b o u tr e t a i n i n ga n dp r o t e c t i n gs t r u c t u r ew i t h d o u b l e r o wp i l e si ss u m m a r i z e d ，a n dt h es e v e r a lc o i t l r n o nc a l c u l a t i o nm e t h o d s a b o u ti ta tp r e s e n ta r ee m p h a s i s e l yi n t r o d u c e d o nt h eb a s i so ft h a t ，t h ec a l c u l a t i o n m o d e la b o u tr e t a i n i n ga n dp r o t e c t i n gs 仃u c t u r cw i t hd o u b l e - r o wp i l e si s i m p r o v e d a n dt h ee a r t hp r e s s u r ew h i c ht h ef o r e - p i l ea n dt h er e a r - p i l eb e a ri nd i f f e r e n t a r r a n g e m e n t si sg i v e ns e p e r a t e l y , s oi st h em o d i f i e dc a l c u l a t i o nm o d e l t h e nt h e i n t e r n a lf o r c eo ft h e p i l eb e d y i sc a l c u l a t e dw i t h l a r g e s c a l e m a t h e m a t i c a l c a l c u l a t i o n p r o g r a m m em a t l a b a c c o r d i n g t ot h e c o m p a r i s i o nb e 塒e e n t h e c a l c u l a t i o nr e s u l t sa n dt h a to ft h em o d e lt e s t t h em o d i f i e dc a l c u l a t i o nm o d e l p r o v e st ob e r e a s o n a b l e t h ew h o l ep r o c e s so ft h em o d e lt e s tf o rt h er e t a i n i n ga n dp r o t e c t i n gs t r i l c m r e w i t hd o u l e r o w p i l e si sa l s of o m u l a t e d a c c o r d i n gt ot h em o d e lt e s t ，t h ee x c a v a t i o n p r o c e s so f t h ef o u n d a t i o ni ss i m u l a t e d a n d 也ei n t e m a lf o r c eo ft h ep i l eb o d ya n d t h eh o r i z o n a ld i s p l a c e m e n to nt h et o po ft h ep i l e sa r em e a s u r e d ，w h i c h p r o v i d e sa s e r i e so fd a t af o rt h ea n a l y s i so ft h es t n i c t u r ea n dt h ev e r i f i c a t i o no ft h eg i v e n c a l c u l a t i o nm o d e lo f t h e r e t a i n i n ga n dp r o t e c t i n gs t n l c n l r e a c c o r d i n gt o t h es e r i e so ft h ec a l c u l a t i o ns c h e m e sw h i c ht a k ei n t oa c c o u n t m a n yf a c t o r s ，s u c ha st h ed i s t a n c eb e t w e e nt h et w or o w sa n d t h ee m b e d d e d d e p t h o ft h ed o u b l e - r o wp i l e s ，t h ei n f l u e n c e so nt h ew o r k i n gb e h a v i o ro ft h er e t a i n i n g a n dp r o t e c t i n gs t r u c t u r ew i 也d o u b l e r o w p i l e sa r es t u d i e da sw e l l b yt h ec o n t r a s t o ft h ec a l c u l a t i o nr e s u l t s ，t h ew o r k i n gm e c h a n i s mo ft h er e t a i n i n ga n d p r o t e c t i n g s t r u c t u r ew i t hd o u b l e - r o wp i l e si ss u m m a r i z e da n ds o m ev a l u a b l ec o n c l u s i o n s 黜 g o t t e nw h i c h c a nd os o m eu s et ot h e e n g i n e e r i n gp r a c t i c ea n dt h e o r yr e s e a r c h t h em a i nc o n c l u s i o n so ft h i st h e s i sa r et h ef o l l o w i n g ：1 o nt h ec o n d i t i o no f t h es 越 - t i en u m b e r o f p i l e s ，t h em a x i m u m o f t h e b e n d i n gm o m e n t o f t h ed o u b l e - r o w p i l e si sm u c h 1 e s st h a nt h a to ft h ec a n t i l e v e r p i l ea n d t h ed i s t r i b u t i o no ft h ef o r n l e r i sm o r ee v e nt h a nt h el a t t e r ；2 g r e a t e rc h a n g e st a k ep l a c ei nt h e b e n d i n gm o m e n t d i a g r a mo ft h er e a r - p i l eb e d yw h e nt h el e n g t ho ft h er e a r - p i l ed e c r e a s e s ，y e tt h e c h a n g e sh a v el i t t l ee f 艷c to nt h ew h o l er e t a i n i n ga n dp r o t e c t i n gs t m c t i l r e ：3 t h e 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第| ii 頁 c h a n g eo f t h ed i s t a n c eb e t w e e nt h et w or o w sh a s b i g e f f e c t0 1 1t h ew h o l es 臼u c n l r e w h e ni ti si n2 - 4t i m e so ft h ed i a m e t e ro ft h ep i l e t h es 仃1 l c n l r ei t s e l fc a na d j u s t t h eb e n d i n gm o m e n to ft h ep i l eb o d yv e r yw e l l y e tw h e ni ti n c r e a s e st o6t i m e s ， t h e r e t a i n i n g a n dp r o t e c t i n ge f f e c to ft h es t r u c t u r ei s c l o s e l y t ot h a to ft h e s u s t a i n i n gp i l eo n 也et o p k e y w o r d s ：d o u b i e - r o wp i i e s ：e a r t hp r e s s u r e ：d is t a n c eb e t w e e n t w or o w s e m b e d d e dd e p t h ：s u s t a i n i n gp ii e ： 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第1 頁 第1 章緒論 1 1 深基坑支護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展 基坑工程是一個古老而又具有時代特征的巖土工程課題，同時也是一個綜 合性的巖土工程難題。它涉及土力學(xué)中典型的強(qiáng)度、變形與穩(wěn)定問題以及土 與支護(hù)結(jié)構(gòu)之間的共同作用。事實(shí)上，正是由于人類建筑頻繁活動促進(jìn)了基 坑工程的發(fā)展，隨著大量高層、超高層建筑以及地下工程不斷涌現(xiàn)，支護(hù)結(jié) 構(gòu)難度越來越大，對基坑工程的要求越來越高，隨之出現(xiàn)的問題也越來越多， 迫使工程技術(shù)人員從新的角度去審視基坑工程這一古老課題，從而出現(xiàn)了許 多新的經(jīng)驗(yàn)、理論和研究方法并逐漸發(fā)展成熟，一門新的學(xué)科一基坑工程學(xué) 就應(yīng)運(yùn)而生。 二戰(zhàn)后的2 0 多年間，歐美地區(qū)的發(fā)達(dá)國家在重建家園的需要和工業(yè)化進(jìn) 程的推動下，為興建高層和超高層大廈，修建城市地鐵而出現(xiàn)了大量的基坑 工程，基坑支護(hù)技術(shù)的研究隨之開展起來。對深基坑工程中的巖土工程問題 最早提出分析方法的是t e r z a g h i 和p e c k 等人，他們早在2 0 世紀(jì)4 0 年代就 提出了預(yù)估挖方穩(wěn)定程度和支撐荷載大小的總應(yīng)力法。這以后，世界各國的 許多學(xué)者都投入了研究，并不斷地在這一領(lǐng)域取得豐碩的成果。2 0 世紀(jì)5 0 年代，s j e r r u m 和e i d c 給出了分析基坑坑底隆起的方法。2 0 世紀(jì)6 0 年代開始 在奧斯陸和墨西哥城的軟粘土深基坑工程中使用儀器進(jìn)行監(jiān)測，對提高預(yù)測 的準(zhǔn)確性起到了促進(jìn)作用，并從上世紀(jì)7 0 年代起，產(chǎn)生了相應(yīng)的指導(dǎo)開挖的 法規(guī)【1 1 。 基坑工程在我國進(jìn)行廣泛的研究始于實(shí)行改革開放的2 0 世紀(jì)8 0 年代初， 隨著城市建設(shè)投資的加大，高層建筑不斷涌現(xiàn)，基礎(chǔ)埋深不斷增加，基坑開 挖深度不斷加大，特別是到了2 0 世紀(jì)9 0 年代，大多數(shù)城市都進(jìn)入大規(guī)模的 舊城改造階段，在繁華的城區(qū)內(nèi)進(jìn)行深基坑開挖給這一古老課題注入了新的 內(nèi)容，并提出了新的挑戰(zhàn)，那就是如何控制深坑開挖的環(huán)境效應(yīng)問題，因而 進(jìn)一步促進(jìn)了深基坑開挖技術(shù)的研究與發(fā)展，產(chǎn)生了許多先進(jìn)的設(shè)計(jì)計(jì)算方 法，眾多新的施工工藝也不斷付諸實(shí)施，出現(xiàn)了許多技術(shù)先進(jìn)的成功工程實(shí) 例。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2 頁 基坑工程的發(fā)展往往是一種新的支護(hù)形式的出現(xiàn)帶動新的分析方法的產(chǎn) 生，并遵循實(shí)踐、認(rèn)識、再實(shí)踐、再認(rèn)識的規(guī)律，從而逐步走向成熟。早期 的開挖常采用放坡開挖的形式，后來隨著開挖深度的增加，放坡面空間受到 限制，產(chǎn)生了支護(hù)開挖。迄今為止，支護(hù)型式已經(jīng)發(fā)展至數(shù)十種。從基坑支 護(hù)工作機(jī)理來講，基坑支護(hù)方法的發(fā)展在放坡開挖后，有懸臂支護(hù)、內(nèi)支撐 ( 或拉錨) 支護(hù)、組合型支護(hù)等。放坡開挖需要場地有較大的空間，且開挖 土方量較大，在場地周圍條件允許的情況下，放坡開挖至今仍然不失為基坑 支護(hù)的好方法；懸臂支護(hù)是指不帶內(nèi)支撐或拉錨的支護(hù)結(jié)構(gòu)，而是通過設(shè)置 鋼板樁或鋼筋混凝土樁形成支護(hù)結(jié)構(gòu)。另外，懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)也可以通過對基 坑周圍土體進(jìn)行加固改良形成：為了改善懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力性能和變形 特性，滿足較深基坑支擋土體的要求，發(fā)展了內(nèi)撐式支護(hù)和拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)； 為了挖掘支護(hù)結(jié)構(gòu)材料的潛在能力，使支護(hù)結(jié)構(gòu)型式更加合理，并能適合各 種基坑型式，綜合利用“空間效應(yīng)”，發(fā)展了組合型支護(hù)結(jié)構(gòu)型式。 1 2 深基坑工程的主要特點(diǎn)及存在的主要問題 基坑是建筑工程的一部分，其發(fā)展與建筑業(yè)的發(fā)展密切相關(guān)，而深基坑是 充分利用士地資源的方式之一。隨著城鎮(zhèn)建設(shè)中高層及超高層建筑的大量涌 現(xiàn)，深基坑工程越來越多。同時，密集的建筑物、大深度的基坑周圍復(fù)雜的 地下設(shè)施，使得放坡開挖這一傳統(tǒng)技術(shù)不再能滿足現(xiàn)代城鎮(zhèn)建設(shè)的需要，因 此，深基坑開挖與支護(hù)問題引起了土建及環(huán)保部門的廣泛重視。 尤其是2 0 世紀(jì)9 0 年代以來，基坑開挖與支護(hù)問題已經(jīng)和正在成為我國 建筑工程界的熱點(diǎn)問題之一?；庸こ虜?shù)量增多及規(guī)模急劇增大，同時所暴 露的問題也很多。 1 2 1 深基坑開挖與支護(hù)狀況特點(diǎn) 深基坑開挖與支護(hù)狀況的主要特點(diǎn)是： ( 1 ) 基坑越挖越深 現(xiàn)在在大城市、沿海城市，地下3 4 層已很尋常，5 6 層也有，不少基 坑深度己超過l o m ，最深的甚至達(dá)到3 0 m 以上，如上海某基坑深度已達(dá)3 2 m t 2 1 。 ( 2 ) 基坑開挖面積越來越大 上海某基坑最大平面開挖尺寸已達(dá)2 7 4 m 1 8 7 m ，面積約為5 1 0 0 0 m 2 。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3 頁 ( 3 ) 基坑圍護(hù)方法多 諸如挖孔灌注樁、預(yù)制樁、深層攪拌樁、地下連續(xù)墻、鋼支撐、術(shù)支撐、 砂袋堆撐、錨拉式支護(hù)、土層錨桿、注漿，各種樁、板、墻、管、內(nèi)撐同錨 桿聯(lián)舍支護(hù)法，以及士釘墻法等。 ( 4 ) 基坑工程具有很強(qiáng)的區(qū)域性和個性 區(qū)域性強(qiáng)是基坑工程的又一特點(diǎn)。如軟粘土地基、砂土地基、黃土地基 等工程地質(zhì)條件不同的地基中基坑工程差異性很大。同一城市不同區(qū)域也有 差別。基坑工程的支護(hù)體系設(shè)計(jì)和施工不僅與工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件有關(guān)， 還與相鄰建筑物、構(gòu)筑物及市政地下管線的位置、重要性、抵御變形能力等 有關(guān)。因此，每一個基坑工程的設(shè)計(jì)都有其特點(diǎn)。 ( 5 ) 基坑工程的環(huán)境效應(yīng) 基坑工程開挖勢必引起周圍地基中地下水位的變化和應(yīng)力場的改變，導(dǎo) 致周圍地基土體的變形，對相鄰建筑、構(gòu)筑物及地下管線產(chǎn)生影響。大量土 方運(yùn)輸也將對城市交通產(chǎn)生影響【，1 。因此，對基坑工程的環(huán)境效應(yīng)也應(yīng)予以重 視。 1 2 2 我國基坑開挖與支護(hù)存在的主要問題 我國基坑開挖與支護(hù)存在的主要問題有： ( 1 ) 基坑工程設(shè)計(jì)質(zhì)量低是發(fā)生事故的主要原因h 5 1 由于設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平參差不齊，參數(shù)取值、計(jì)算方法無章可循，使 一些工程設(shè)計(jì)缺陷多、隱患較大，或盲目增加安全系數(shù)造成嚴(yán)重浪費(fèi)。 ( 2 ) 施工工作混亂，管理不力 基坑支護(hù)工程轉(zhuǎn)手承包較為普遍，少數(shù)施工單位不具備技術(shù)條件，人力、 物力等基本素質(zhì)較差?，F(xiàn)場管理混亂，未做到信息化施工和動態(tài)化管理。 ( 3 ) 質(zhì)量檢驗(yàn)方面問題不少 基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量檢測、驗(yàn)收方法也無章可循，沒有針對基坑支護(hù)工 程特點(diǎn)建立竣工驗(yàn)收的質(zhì)量管理體系，檢測部門資質(zhì)混亂。 ( 4 ) 忽視基坑工程對工程勘察的特殊要求 忽略對基坑環(huán)境地質(zhì)的勘察，對各種計(jì)算參數(shù)的試驗(yàn)方法及取值也缺乏 或不符合現(xiàn)場實(shí)際情況。原位測試工作較少進(jìn)行，勘察深度和勘察點(diǎn)布置不 符合基坑工程要求。 c 5 ) 監(jiān)理工作方面的閥題 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第4 頁 目前監(jiān)理工作在人力、技術(shù)等方面還很不適應(yīng)深基坑工程的特殊要求 應(yīng)該把對基坑工程的監(jiān)理作為整個建筑工程監(jiān)理的重點(diǎn)之一。 1 3 深基坑典型支護(hù)結(jié)構(gòu)特性和適用條件 1 3 1 基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù) 在目前的基坑支護(hù)規(guī)程中，以結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)作為支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性評價(jià) 指標(biāo)。支護(hù)體系一般為施工過程中臨時構(gòu)筑物，設(shè)計(jì)中不應(yīng)盲目增大重要性 系數(shù)，但適當(dāng)安全儲備還是必需的。重要性系數(shù)取1 0 ，對一個工程不一定出 問題；但宏觀地看，對一個地區(qū)，工程事故數(shù)量就可能不少。從安全與經(jīng)濟(jì) 兩方面考慮，可以在采用較小的安全儲備條件下，在施工過程中加強(qiáng)監(jiān)測， 并備有應(yīng)急措施，保證在事故苗頭出現(xiàn)時，采取措施，確保安全施工。重要 性系數(shù)的選取見表1 ，1 川。應(yīng)該指出的是表中的重要性系數(shù)只是一個由確定的 方法得到的一個定值，它未能考慮設(shè)計(jì)參數(shù)中任何內(nèi)在的變異性，而實(shí)際上， 空全系數(shù)是一個由設(shè)計(jì)因素的變異性決定的隨機(jī)變量，應(yīng)該用可靠度理論來 更好地解決安全性問題。 表1 - i 基坑側(cè)壁安全等級及重要性系數(shù) 安全等級破壞后果重要性系數(shù) 一級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周 邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響嚴(yán)重 1 1 0 二級 支護(hù)縫拘破壞，土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周 邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響一般 1 0 0 三級支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞，土體失穩(wěn)或過大變形對基坑周 邊環(huán)境及地下結(jié)構(gòu)施工影響不嚴(yán)重o 9 0 注：有特殊要求的建筑基坑側(cè)壁安全等級可根據(jù)具體情況另行確定 1 3 2 典型支護(hù)結(jié)構(gòu)選型 支護(hù)結(jié)構(gòu)可根據(jù)基坑周邊環(huán)境、開挖深度、工程地質(zhì)與水文地質(zhì)、施工 作業(yè)準(zhǔn)備和施工季節(jié)等條件，按表1 2 吼蠹用排樁、地下連續(xù)墻、水泥土墻、 逆作拱墻、土釘墻、原狀土放坡或采用表1 2 中型式的組合。 亙里至里奎蘭堡塹塞皇蘭堡絲塞堇! 里 表1 - 2 支護(hù)結(jié)構(gòu)選型表 結(jié)構(gòu)型式適用條件 1 適于基坑側(cè)壁安全等級一、二、三級 排樁或地2 懸臂式結(jié)構(gòu)在軟土場地中不宜大于5 m 下連續(xù)墻3 當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，宜采取降水、排樁加截 水帷幕或地下連續(xù)墻 1 基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級 水泥土墻2 水泥土樁施工范圍內(nèi)地基土承載力不宜大于1 5 0 k p a 3 基坑深度不宜大于6 m 1 基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級的非軟土場地 釘墻2 基坑深度不宜大于1 2 m 3 當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，宣采取降水或截水措施 1 基坑側(cè)壁安全等級宜為二、三級 2 淤泥和淤泥質(zhì)土場地不宜采用 逆作拱墻3 拱墻軸線的矢跨比不宜小于1 8 4 基坑深度不宜大于1 2 m 5 當(dāng)?shù)叵滤桓哂诨拥酌鏁r，宜采取降水或截水措施 1 適于基坑側(cè)壁安全等級宜為三級 放坡2 施工場地應(yīng)滿足放坡條件 3 可獨(dú)立或與上述其他結(jié)構(gòu)結(jié)合使用 4 當(dāng)?shù)叵滤桓哂谄履_時，宜采取降水措施 1 4 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系簡介 懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是目前深基坑支護(hù)中最常見的一種支護(hù)結(jié)構(gòu)。它是將 鋼筋混凝土灌注樁間隔排列而形成的一種擋土結(jié)構(gòu)，它完全依靠嵌入土內(nèi)的 部分所提供的抗力來平衡基坑側(cè)壁對支護(hù)結(jié)構(gòu)施加的土壓力，故嵌入深度是 此種支護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵。由于其旆工簡單，在基坑深度不大時，從經(jīng)濟(jì)性、工 期、作業(yè)性方面分析為較好的支護(hù)結(jié)構(gòu)類型，因此，在各地都得到了普遍應(yīng) 用。當(dāng)采用這種結(jié)構(gòu)時，對于軟土地區(qū)，基坑深度一股不大于5 m ；對屬于一 般粘性地區(qū)且地下水位較深的地區(qū)( 東北、華北及西北的大部分她區(qū)) ，基坑 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第6 頁 深度一般不大于l o m ；否則就很不經(jīng)濟(jì)。同時，由于樁頂水平位移以及結(jié)構(gòu) 本身變形較大，尤其是隨著基坑開挖深度的不斷增大，這個問題顯得更為突 出。目前，解決該問題的方法主要有對原來懸臂的樁墻加設(shè)內(nèi)撐或錨拉，而 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)也是有效的解決該問題的手段之一。 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是一種空間組合類懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)，近年來在深基坑、道 路邊坡工程中得到了廣泛運(yùn)用。雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是將密集的單排懸臂樁中的 部分樁向后移，并在樁頂用剛性聯(lián)系梁一蓋梁把前后排連接起來，沿基坑長 度方向形成雙排支護(hù)的空間結(jié)構(gòu)體系。它是在沒有錨桿( 或內(nèi)支撐) 的情況 下，發(fā)揮空間組合樁的整體剛度和空間效應(yīng)，并與樁間土協(xié)同工作，支擋因 開挖引起的不平衡力，達(dá)到保持坑壁或坡體穩(wěn)定、控制變形、滿足施工和相 鄰環(huán)境安全的目的。 1 4 1 雙排樁支護(hù)的布樁形式 如前所述，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)可以理解為將密集的單排懸臂樁中的部分樁 向后移而組合成的，因此，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的布樁形式就非常靈活，常見的 形式常見的有并列式( 也有稱矩形格構(gòu)式) 、梅花式，還有折線式、連拱式、 雙三角式、丁字式p 1 ，這些可以看作是前兩種形式的衍生式。其組合形式如圖 1 1 所示。 1 4 2 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn) 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的特點(diǎn)主要體現(xiàn)為； ( q )( i o ) ( c )( d ) ( q ) 梅花式( i o ) 矩形格構(gòu)式( c ) 連拱式( d ) 單拱式 雨匿 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第7 頁 霹騰鋈e ( e )( f ) ( g ) ( h ) ( e ) 雙三角式( f ) 單三角式( g ) 折線式( h ) 丁字式 圖1 1 雙排樁支護(hù)平面形式 ( 1 ) 在雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)中，前后排樁均分擔(dān)主動土壓力；但前排樁主要 起分擔(dān)土壓力的作用，而后排樁兼起支擋和拉錨雙重作用； ( 2 ) 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)形成空間格構(gòu)，增強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)自身穩(wěn)定性和整體剛 度： ( 3 ) 充分利用樁土共同作用效應(yīng)，改變土體側(cè)壓力分布，增強(qiáng)支護(hù)效果。 1 4 3 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn) 與單排懸臂樁支護(hù)相比，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)具有以下的優(yōu)點(diǎn) i s l ： ( 1 ) 單排懸臂樁完全依靠彈性嵌入基坑土內(nèi)的足夠深度來承受樁后的側(cè) 壓力并維持其穩(wěn)定性，坑頂位移和樁身本身變形較大。懸臂式雙排樁支護(hù)因 由剛性連系粱與前后排樁組成一個空間超靜定結(jié)構(gòu)，整體剛度大：加上前后 排樁形成與側(cè)壓力反向作用的力偶的原因，使雙排樁的位移明顯減小，同時 樁身的內(nèi)力也有所下降，并形成交變內(nèi)力。 ( 2 ) 懸臂式雙排支護(hù)樁為一超靜定結(jié)構(gòu)，在復(fù)雜多變的外荷載作用下能 自動調(diào)整結(jié)構(gòu)本身的內(nèi)力，使之適應(yīng)復(fù)雜而又往往難以預(yù)計(jì)的荷載條件，而 單排懸臂樁為一靜定結(jié)構(gòu)( 多數(shù)是彈性支承懸臂結(jié)構(gòu)) 則不具備此種功能。 ( 3 ) 當(dāng)工期、造價(jià)、施工技術(shù)或場地條件( 如基坑用地紅線以外不允許占 用地下空間) 等限制時，如果基坑深度條件合適，往往可采用懸臂式雙排支護(hù) 樁。施工實(shí)踐表明，其施工簡便、速度快、投資省。 ( 4 ) 在同樣采用錨桿( 或支撐) 的情況下，錨桿( 支撐) 雙排樁比錨桿( 支撐) 單排樁要經(jīng)濟(jì)得多，因?yàn)榍罢邩兜闹睆叫?，施工方便并且造價(jià)低。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第8 頁 當(dāng)然。由于雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是近年來才出現(xiàn)的一種圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式，無論 實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)還是理論分析都具有很大局限性，主要是： ( 1 ) 雙排支護(hù)樁的設(shè)計(jì)計(jì)算方法還不夠成熟，實(shí)測數(shù)據(jù)還不多，受力機(jī) 理不夠清楚。 ( 2 ) 基坑周邊要有一定空間，以利于雙排支護(hù)樁的實(shí)施，因此對于場地 狹小的場合，該支護(hù)形式的使用受到限制。 綜上所述，在對深基坑擋支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移有限制的要求下，對于一般 粘性土地區(qū)來說，雙排支護(hù)樁是一種很有應(yīng)用價(jià)值的擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)類型。地 下水位較高的軟土地區(qū)采用雙排支護(hù)樁時，應(yīng)做好擋土、擋水，以防止樁間 土流失而造成結(jié)構(gòu)失效，上海、杭 n t m 、寧波 z o i 、福建1 1 1 、廣東等地區(qū)已經(jīng) 有很多雙排樁擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)的成功實(shí)例。 1 。5 本文選題意義和研究內(nèi)容 1 5 1 選題意義 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)作為一種新型的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，與普通排樁結(jié)構(gòu)相比， 它具有以下優(yōu)點(diǎn)：具有較大的側(cè)向剛度，可以有效地限制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形； 其圍護(hù)深度比一般圍護(hù)結(jié)構(gòu)深，同時有縮短施工工期、施工方便、不設(shè)置支 撐、受力條件和整體穩(wěn)定性好以及節(jié)約造價(jià)等優(yōu)點(diǎn)，因而逐漸成為深基坑支 護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)選方案之一，尤其是在軟土地區(qū)得到了更為廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然， 和其它任何一種支護(hù)方式一樣，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還具有一定的局限性， 如其基坑周邊需要有一定的空間，以利于雙排支護(hù)樁的實(shí)施，因此對于場地 狹小的場合，該支護(hù)形式的使用受到限制；同時，其設(shè)計(jì)計(jì)算方法和理論還 不夠成熟，實(shí)測數(shù)據(jù)還不多，受力機(jī)理不夠清楚，尤其是在有些地方的基坑 工程中還出現(xiàn)了很多事故問題，因此很有必要對其進(jìn)行更為深入的研究。 1 5 2 研究內(nèi)容 本文的研究目的在于分析深基坑雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在不同的樁距、嵌固深 度等條件下基坑在開挖過程中樁身內(nèi)力的大小及樁頂位移變化以及影響樁身 內(nèi)力大小及樁頂位移變化的主要因素。針對目前工程上存在的問題，力求給 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第9 頁 出一個比較符合實(shí)際工程狀況的計(jì)算方法，得出一些有益于實(shí)際工程設(shè)計(jì)施 工的建議，減少基坑事故的發(fā)生，使設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)、合理?；谝陨险J(rèn)識， 作者做了以下幾個方面的工作： 查詢、收集、歸納整理現(xiàn)有雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系計(jì)算理論模型及相關(guān)的研 究成果，并在此基礎(chǔ)上提出修正的設(shè)計(jì)計(jì)算模型； 通過自行設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案，以灌注了水泥沙漿的p v c 管為模型樁，用不 同尺寸的木板模擬圈梁，模擬深基坑的開挖過程；量測不同開挖深度處 樁頂位移及樁身內(nèi)力：用模型試驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證所提出的修正計(jì)算模型的正 確性、可行性： 考慮影響雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的諸多因素，對雙排樁支護(hù)體系進(jìn)行敏感性 分析總結(jié)其變化規(guī)律，得出了有一定參考價(jià)值的結(jié)論。 墼童至堡查堂堡主塹塞皇蘭堡絲窒 篁! ! 亙 第2 章常用雙排樁支護(hù)分析方法評述 土壓力是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)上作用的主要荷載，合理確定支護(hù)結(jié)構(gòu)上土壓力 的分布和取值一直是巖士工程界廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)問題之一川?；邮Х€(wěn)的主要 原因往往就是由于在設(shè)計(jì)上對土壓力的考慮不周或不恰當(dāng)造成的。在計(jì)算雙 排支護(hù)時，也必須首先確定土壓力分布情況，因此以下幾種計(jì)算模型都著重 于對土壓力問題的闡述。 2 。1w i n k l e r 地基梁法 該方法采用w i n k l e r 假定的計(jì)算模型進(jìn)行分析，即以w i n l d e r 假定為基礎(chǔ)， 考慮樁與土的共同作用確定出前、后排樁在開挖面以上的土壓力荷載及地基 土的水平基床系數(shù)，按照彈性地基梁和結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的方法為基礎(chǔ)即可求出 門式剛架擋墻結(jié)構(gòu)的內(nèi)力剛。 2 1 1 計(jì)算模型 由于前后排樁均為連續(xù)間隔分布，沿n 截面縱向可看成半空間無限彈性 體，取一榀門架斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，計(jì)算模型見圖2 - 1 。該模型以結(jié)構(gòu)內(nèi)力分 析所采用的門架式框架分析的基本方法為基礎(chǔ)，將樁體作為彈性地基梁，考 慮土與樁的共同作用，將雙排樁結(jié)構(gòu)分割成前、后排樁及連梁三部分，前排 樁在基坑底面以上作用有荷載強(qiáng)度e ，、連梁的作用力及基坑底面以下土體彈 性支撐，后排樁則在后排土壓力強(qiáng)度8 ，、連梁作用力及基坑底面下的彈性支 撐下工作。 2 1 2 彈性地基梁模式確定土壓力 雙排鉆孔灌注樁進(jìn)人工作狀態(tài)后，灌注樁之間的土體隨墻身的平移而擾 動，可近似將基底以上部分的土體看成受側(cè)向約束的半無限長土體，根據(jù)平 面應(yīng)變問題的物理方程，并近似地認(rèn)為樁聞土的橫向應(yīng)變?yōu)榱悖谑菢堕g土 連粱 后捧樁- n 一 n 一 ( q ) ( q ) 雙排樁模型 ( i o ( b 后捧樁分解 樁身應(yīng)變的測量 本試驗(yàn)量測應(yīng)變的樁號是2 撐、4 樣、6 以及與之對應(yīng)的后排樁2 、4 撐、 6 # 。每根樁量測6 個截面，其在樁身的布置如圖3 - 4 所示。樁身應(yīng)變的測量 樁頂 o 1 o 。5 應(yīng)變片應(yīng)變片 0 己5 i 0 2 5 應(yīng)變片應(yīng)變片 j o t 5 。名面渤 0 0 5j 、 樁端 圖3 4 模型樁樁身測點(diǎn)布置圖( 單位：m ) 選用1 2 0 3 a a 型應(yīng)變片進(jìn)行。使用7 v 1 4 應(yīng)變儀采集器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，運(yùn)用 既有的程序，數(shù)據(jù)直接輸入電腦。見圖3 5 。 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第2 7 頁 圖3 - 5 應(yīng)變儀數(shù)據(jù)采集器接線示意圖 樁頂位移的測量 樁頂位移的測量用百分表進(jìn)行量測，見圖3 - 6 。 圖3 - 6 百分表測定樁頂位移示意圖 亙查窒堡查蘭堡塹窒皇蘭絲篁塞里墊里 3 3 試驗(yàn)?zāi)康募胺桨?3 3 1 試驗(yàn)?zāi)康?模擬實(shí)際工程基坑分層開挖過程，量測不同排距的模型樁在基坑不同開 挖深度時的樁身內(nèi)力和樁頂位移，并通過對不同排距時雙排樁樁身內(nèi)力和樁 頂位移的對比分析，探討影響雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)效果的主要因素，研究懸 臂雙排護(hù)坡樁的受力性能和工作機(jī)理，尋求合理的計(jì)算模型和方法，提出對 工程設(shè)計(jì)和施工有實(shí)際參考價(jià)值的建議。 3 2 2 試驗(yàn)方案 模型分別對幾種不同排距的雙排樁及單排樁進(jìn)行了試驗(yàn)。本試驗(yàn)雙排樁 采用矩形布置，前后樁位相對，即從同樣樁數(shù)的單排樁每間隔一根抽出一根， 將其排列在后排，從而使排樁總樁數(shù)不變麗使樁距增加一倍。每排樁樁頂處 及前后排間分別用加工的木板作為連接梁( 模擬混凝土頂圈梁) ，從而使前后 排樁形成一個雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)。該試驗(yàn)中雙排樁試驗(yàn)采用相同樁數(shù)，相同樁 間距而改變雙排樁的排距。模型試驗(yàn)的模型尺寸見表3 3 。 表3 3 模型試驗(yàn)尺寸 編樁樁長樁徑樁數(shù) 樁距排距超載 號型 ( m )( m l i l ) ( 根) ( m i l l )( m m )( k p a ) l 口 1 2 o3 2 2 44 25 5 2b1 20 3 22 48 06 45 5 3b1 2中3 22 48 09 65 5 正 61 2巾3 22 48 01 2 85 5 561 20 3 22 48 01 9 25 5 3 4 試驗(yàn)過程 注：a ：單排懸臂；b ：雙摔樁 本次試驗(yàn)按以下步驟進(jìn)行： 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第2 9 頁 ( 1 ) 試驗(yàn)前的各種準(zhǔn)備工作。包括修建模型槽、土樣制取、對試驗(yàn)超載 所選用的重物、試驗(yàn)過程中要采用的各種儀器進(jìn)行標(biāo)定等。 ( 2 ) 制作模型。包括模型樁的制作、模擬圈梁( 木板) 的加工。模型樁 用灌注水泥沙漿的外徑3 2 r a m 的p v c 管模擬。 ( 3 ) 樁身貼片。首先對模型樁表面貼片部位處理并劃線定位，然后涂刷 膠水、貼片、引線，最后在表面涂環(huán)氧樹脂進(jìn)行保護(hù)。 ( 4 ) 分層填士( 每層厚度為2 0 c m ) ，并在試驗(yàn)設(shè)定的位置布置樁。首先 在試驗(yàn)槽內(nèi)按一定的厚度進(jìn)行分層填土、夯實(shí)；安置模型樁，將裝配好的樁 與圈梁的支護(hù)結(jié)構(gòu)框架裝入模型槽。土層重度用土樣的體積進(jìn)行控制。 ( 5 ) 施加超載，安置儀器。待試驗(yàn)槽填滿后，在基坑未開挖的一側(cè)施加 超載；將樁身應(yīng)變片引出的線接到應(yīng)變儀采集器上，并在按試驗(yàn)方案在樁頂 安置百分表。 ( 6 ) 模擬基坑開挖，并記錄數(shù)據(jù)。分層開挖，每層開挖完畢待位移( 監(jiān) 測應(yīng)變) 穩(wěn)定后，記錄樁身應(yīng)變和樁頂位移，并進(jìn)行下一步開挖，直至預(yù)定 的深度。圖3 7 為纂坑開挖到一定深度的示意圖。 圖3 7 基坑開挖到一定深度的示意圖 ( 7 ) 一組試驗(yàn)完成，鏟出土體，并將模型樁取出，調(diào)整樁位，回填做下 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3 0 頁 一組試驗(yàn)。 3 5 試驗(yàn)結(jié)果整理及分析 3 5 1 水平位移 同一開挖深度下不同排距對樁頂水平位移的影響 表3 4 、和3 - 6 分別為開挖深度為o 4 m 和o 9 m 時6 群和輔樁的樁頂水平位 移。 表3 - 4 挖深為0 4 m 時6 捍和錯樁的樁項(xiàng)水平位移 堪移 排距 搓號2 d3 d4 d 6 捍0 6 50 5 12 0 3 4 撐o 5o 4 41 7 5 表3 5 挖深為o 9 m 時6 樣和4 樁的樁頂水平位移 堪移 排距 崔號2 d3 d，4 d 6 拌1 2 51 1 2 32 1 4 l 4 #1 2 2 l9 5 71 7 5 6 由試驗(yàn)結(jié)果可見，模型試驗(yàn)在相同的挖土深度( 嵌固深度也相同) 下， 不同的布樁形式產(chǎn)生的樁頂水平位移是不相同的。6 撐和硝兩根樁無論在挖土 深度為o 4 m 或0 9 m 時，其樁頂水平位移都呈現(xiàn)這樣的規(guī)律：隨著排距的增大， 逐漸減小，而后逐漸增大。可見，排距是影響雙排樁支護(hù)的樁頂水平位移的 一個十分重要的因素。從表3 4 、3 5 可以看出，在場地土性、超載以及樁徑 不變的條件下，調(diào)整排距可以有效地減小樁頂水平位移。 對于同一根樁，開挖深度對樁頂水平位移的影響變化 圖3 8 為排距不同的幾組試驗(yàn)中雙排樁結(jié)構(gòu)的錯和6 襻樁的樁頂水平位移 隨開挖深度而變化的曲線。 由試驗(yàn)結(jié)果可知，模型試驗(yàn)在排距不同時，4 和6 捍樁的樁頂水平位移均 呈現(xiàn)出大致相同的變化規(guī)律：在開挖深度較小時，其位移交化幅度較?。浑S 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3 1 頁 蕃 囊 散 彗 冀 墩 圖3 - 8 樁頂水平位移隨開挖深度變化曲線 著開挖深度增大，其位移變化了逐漸增大?？梢?，開挖深度是影響樁頂?shù)奈?移的重要因素。 開挖整個過程中，單排樁樁頂位移同雙排樁樁頂水平位移的對比 表3 - 5 為挖深為最大開挖深度( 0 9 m ) 時單、雙排樁的樁頂水平位移列 表。 表3 5 最大開挖深度時的單、雙排樁的樁頂水平位移 i 單排雙排樁雙排樁 懸臂樁( 排距2 d )( 排距4 d ) i 樁頂水平位移( 衄) 3 01 32 0 由上表可見，模型試驗(yàn)在樁數(shù)相同的條件下( 雙排樁間距為單排樁間距 的2 倍) ，在相同的挖土深度下，雙排樁樁頂水平位移明顯小于單排樁的位移 量，而兩個不同排距的雙排樁試驗(yàn)位移相差卻小得多?？梢?，在支護(hù)結(jié)構(gòu)方 案的選擇上，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的樁頂水平位移比同樣條件下單排樁支護(hù) 效果要好。 圖3 9 基境挖深為。鋤時控身的應(yīng)變曲線( 攆躥為2 j ) 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 第3 3 頁 樁身應(yīng)變 0 0- 4 0 02 0 0 l o 2 一 參 e0 4 一 懋 堪0 6 圖3 一l o 基坑挖深為o 9 m 時樁身的應(yīng)變曲線( 排距為2 d ) 圖3 1 l 和3 1 2 是排距為3 d 時4 ( 前排樁) 、4 i ( 后排樁) 在基坑開挖 深度分別為0 4 m 和0 9 m 時樁身的應(yīng)變變化曲線。 樁身應(yīng)變 , 1 0 0 2 c x 童o 4 l 阿i - - - 4 # i 卜 輯”口。 一 圖3 1 1 基坑挖深為o 4 m 時樁身的應(yīng)變曲線( 排距為3 d ) 墼里至墮查蘭至主塹窒皇蘭堡絲塞：一一；一蘭! ! 里 樁身應(yīng)變 一0 0 義 圜 夕。 圖3 1 2 基坑挖深為o 9 m 時樁身的應(yīng)變曲線( 排距為3 d ) 圖3 1 3 是基坑開挖深度為o 9 m 時排距為2 d 的雙排樁支護(hù)的前、后排樁 與單排樁樁身的應(yīng)變曲線對比。 樁身應(yīng)變 圖3 1 3 前、后排樁和單排樁樁身的應(yīng)交曲線對比 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3 5 頁 結(jié)論： ( 1 ) 排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)樁身應(yīng)變( 應(yīng)力) 呈s 形，且其在前后排均存在反彎 點(diǎn)； ( 2 ) 一般情況下，前排樁的樁身應(yīng)變( 應(yīng)力) 要比后排樁的大： ( 3 ) 隨著基坑開挖深度的增加，樁身應(yīng)變( 應(yīng)力) 逐漸增大； ( 4 ) 相同總樁數(shù)條件下，雙排樁樁身所產(chǎn)生的最大應(yīng)變要比單排懸臂樁 樁身最大應(yīng)變要小得多，而且分布較均勻。 綜上所述，我們可以看出：由于雙排樁作為一空間超靜定結(jié)構(gòu)，對受力 狀況具有自動的調(diào)節(jié)功能，這也是與單捧懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)相比雙排樁支護(hù)結(jié) 構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。 第4 章雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型 本章首先根據(jù)第2 章介紹的目前在實(shí)際工程中應(yīng)用比較廣泛的幾種計(jì)算 分析模型，提出修正的雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，然后對雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn) 行計(jì)算；進(jìn)而與第3 章中雙排樁模型試驗(yàn)分析結(jié)果進(jìn)行對比，從而驗(yàn)證所提 出的計(jì)算分析模型的合理性。 4 1 修正的雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算模型 前面敘述了雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)在目前實(shí)際工程中常用的幾個計(jì)算模型，在 此基礎(chǔ)上，作者提出了修正的雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)計(jì)算分析模型。 4 1 1 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的土壓力分析 如前所述，雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算中首先應(yīng)該解決的是樁側(cè)土壓力 的問題，即樁與土的相互作用?；游撮_挖時，樁側(cè)土壓力可按半無限空間 的側(cè)向土壓力公式計(jì)算：基坑開挖之后，樁側(cè)土壓力將會重新分布。它主要 取決于支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移，進(jìn)一步分析研究表明，前后兩排樁的士壓力各有各 自的變化規(guī)律。因此，有必要將其分別加以考慮，從而建立一個較能符合實(shí) 際的分析模型。 計(jì)算基本假定： ( 1 ) 將前后排樁與樁頂連梁看作一個底端鉸接，頂端為直角剛結(jié)點(diǎn)的門 式剛架結(jié)構(gòu)： ( 2 ) 連梁為沒有變形的絕對剛體； ( 3 ) 基坑開挖后，在土壓力作用下，連梁不產(chǎn)生轉(zhuǎn)角只能平移，并且前 后排樁在連梁標(biāo)高處的水平位移相等。 計(jì)算土壓力的確定 土壓力仍采用2 2 中介紹的形式： ( 1 ) 對于梅花形布樁 屆排樁的主動土壓力氣為匕= ( 1 一口) 盯。 ( 4 1 ) 亙查窒逼查蘭堡主塹塞皇蘭絲絲窒里! ! 里 前排樁的主動土壓力易為墨= ( 1 + a 弦。 ( 4 - 2 ) 但b b 例系數(shù)口的確定則與前述方法不同。根據(jù)極限平衡理論，潛在的滑動破 壞面是從樁端開始、與水平面成4 5 0 + 2 角開展的剪切面。比例系數(shù)口可按 下面方法確定，如圖4 - 1 所示，基坑深度日，樁長日。，雙排樁排距l(xiāng) 在0 厶 ( l o 可由式4 - _ 確定) 范圍之間，則可按兩排樁之間的滑動土體重量占前排 樁后滑動土體總重量的比例關(guān)系確定口。 匪了k j _ - 瓣 ， ， ， h h ， 4 5 4 - o 2 口= 等一( 去 2 口= 一一i l 厶l 厶j 圖4 1 口的確定方法 ( 4 - 一3 ) 式中工雙排樁外側(cè)排距： 工o = h ot a n ( 4 5 。一妒2 ) ( 4 4 ) 驗(yàn)證兩種極限情況，( 1 ) 當(dāng)前排樁與后排樁重疊，即工= 0 ，這時沒有樁 間土，所以仃。= 0 ，口= 0 。( 2 ) 在另一個極限情況下，排距 = 工。= h o t g ( 4 5 。一2 ) ，這時后排樁在4 5 。一2 滑動面以外，可假定后排 樁不會受到基坑開挖的影響，因此盯。= 盯。，口= 1 。 同樣，被動土壓力可取為： 后排樁的被動土壓力 厶= ( 1 一a ) a ， ( 4 5 ) 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3 8 頁 前排樁的被動土壓力 p p ，= ( 1 + 口) 盯， ( 4 6 ) ( 2 ) 對于矩形( 并列式) 布樁： 后排樁的主動土壓力氣= 吒一a o 。= ( 1 一口) 盯。 前排樁的主動土壓力 島= a c t 。= 翻，。 同樣，亦可求得被動土壓力為： ( 4 - 一7 ) ( 4 一8 ) 后排樁的被動土壓力 厶= ， ( 4 9 ) 前排樁的被動土壓力 易= ( 1 一口) 盯， ( 4 1 0 ) 4 1 2 雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型 根據(jù)上節(jié)關(guān)于雙排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算假定，雙排樁的計(jì)算分析可按門式 剛架進(jìn)行計(jì)算，求出樁頂彎矩和聯(lián)梁作用力( 計(jì)算時將前后排樁分開進(jìn)行) ， 其計(jì)算模型可用圖4 2 表示。 ac b 石2 d 磁 置 眈 f |7 - 1 圖4 2 雙排樁計(jì)算模型圖4 3 前排樁計(jì)算簡圖 ( 1 ) 雙排樁的最小嵌固深度( 指前排樁在坑底以下的長度) 的確定 計(jì)算雙排樁的最小嵌固深度時，可將雙排樁結(jié)構(gòu)及樁間土視為整體來考 西南交通大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文第3 9 頁 慮，根據(jù)整體在水平土方向上的靜力平衡條件來確定最小嵌固深度t 。為安全 其間，在設(shè)計(jì)計(jì)算時取最小嵌固深度t = a ( k 為安全系數(shù)，可取1 1 1 2 ) 。 ( 2 ) 前排樁的計(jì)算分析 由上述分析，前排樁的受力分析見圖4 - 3 ，上端剛結(jié)、下端簡支，上、下 兩端支點(diǎn)即為樁頂、樁端。 根據(jù)4 1 1 所述前排樁土壓力分析結(jié)果，可計(jì)算出前排樁樁前、樁后( 靠 近基坑側(cè)為樁前) 所受到的土壓力。 樁前土壓力合力： 2 e + e - ( 1 叫卜r ，何+ 扣2 ( 4 _ 1 1 ) 樁背土壓力合力： e 礦= 口去y h ；k