深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析

1、深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析1 第七章 排樁支護設(shè)計 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析2 主主 要要 內(nèi)內(nèi) 容容 u 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 u 第二節(jié)第二節(jié) 懸臂樁設(shè)計計算懸臂樁設(shè)計計算 u 第三節(jié)第三節(jié) 單層支撐（錨拉）樁設(shè)計計算單層支撐（錨拉）樁設(shè)計計算 u 第四節(jié)第四節(jié) 多層支撐（錨拉）樁設(shè)計計算多層支撐（錨拉）樁設(shè)計計算 u 第五節(jié)第五節(jié) 排樁設(shè)計的構(gòu)造要求排樁設(shè)計的構(gòu)造要求 u 第六節(jié)第六節(jié) 排樁支護結(jié)構(gòu)變形計算排樁支護結(jié)構(gòu)變形計算 u 第七節(jié)第七節(jié) 排樁的施工與檢驗排樁的施工與檢驗 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析3 第一節(jié)第一節(jié) 概述概述 u 一、排樁圍護結(jié)構(gòu)的概念一、排樁圍護結(jié)

2、構(gòu)的概念 u 二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水 u 三、排樁圍護結(jié)構(gòu)的應(yīng)用三、排樁圍護結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析4 u 排樁圍護結(jié)構(gòu)：是采用連續(xù)的柱列式排列的樁排樁圍護結(jié)構(gòu)：是采用連續(xù)的柱列式排列的樁 體形成的圍護結(jié)構(gòu)。體形成的圍護結(jié)構(gòu)。 u 根據(jù)排樁中單個樁體的成樁工藝的不同，可分根據(jù)排樁中單個樁體的成樁工藝的不同，可分 為：鉆孔灌注樁、預(yù)制混凝土樁、挖孔樁、壓漿樁、為：鉆孔灌注樁、預(yù)制混凝土樁、挖孔樁、壓漿樁、 SMWSMW工法（型鋼水泥土攪拌樁）等。工法（型鋼水泥土攪拌樁）等。 u 橫截面形狀主要有圓形和板狀兩大類。橫截面形狀主要有圓形和板狀兩大類。 一、排樁圍護

3、結(jié)構(gòu)的概念一、排樁圍護結(jié)構(gòu)的概念 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析5 挖孔樁挖孔樁- -鋼支撐鋼支撐 5 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析6 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析 板樁支護板樁支護 板樁有鋼板柱、木板樁與鋼筋混凝土板樁數(shù)種。板樁有鋼板柱、木板樁與鋼筋混凝土板樁數(shù)種。 鋼板樁的種類很多，常見的有鋼板樁的種類很多，常見的有U U板樁與板樁與Z Z板樁板樁 (a)(b)(c)c）H形板樁形板樁 a）U形板樁相互連接形板樁相互連接 b）Z形板樁相互連接形板樁相互連接 鎖口形成整體，具有較好的隔水能力。 7 常用鋼板樁截面形式常用鋼板樁截面形式 (a) Z(a) Z型型;(b) U;(b) U型型

4、 ;( c );( c )一字型一字型;(d);(d)組合型組合型 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析 鋼板樁水平支撐鋼板樁水平支撐 U型鋼板樁型鋼板樁 插打插打 入土入土 U型板樁相互連接型板樁相互連接 8 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析9 9 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析10 10 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析11 SMW工法（勁性水泥土攪拌樁）-板式支護-鋼板樁 11 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析12 12 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析13 型鋼型鋼 深層攪拌樁深層攪拌樁 SMW工法樁組合支護工法樁組合支護 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析14 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析15 深基

5、坑工程第七章排樁懸臂樁分析16 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析17 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析18 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析19 u 根據(jù)單個樁體的平面排列方式不同，排樁可分為：根據(jù)單個樁體的平面排列方式不同，排樁可分為： 分離式、咬合式、雙排式、相切式、交錯式、格柵式分離式、咬合式、雙排式、相切式、交錯式、格柵式 等。等。 二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析20 u分離式排樁分離式排樁 二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水 分離式排樁是工程中排樁圍護墻最常用，也是較簡單的圍分離式排樁是工程中排樁圍護墻最常用，也是較簡單的圍 護結(jié)構(gòu)形式。排樁

6、外側(cè)可結(jié)合工程的地下水控制要求設(shè)置護結(jié)構(gòu)形式。排樁外側(cè)可結(jié)合工程的地下水控制要求設(shè)置 相應(yīng)的隔水帷幕。相應(yīng)的隔水帷幕。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析21 u分離式排樁分離式排樁特點特點 二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水 1. 施工工藝簡單、工藝成熟、質(zhì)量易控制、造價經(jīng)濟。施工工藝簡單、工藝成熟、質(zhì)量易控制、造價經(jīng)濟。 2. 噪聲小、無振動、無擠土效應(yīng)，施工時對周邊環(huán)境影響小。噪聲小、無振動、無擠土效應(yīng)，施工時對周邊環(huán)境影響小。 3. 可根據(jù)基坑變形控制要求靈活調(diào)整圍護樁剛度?？筛鶕?jù)基坑變形控制要求靈活調(diào)整圍護樁剛度。 4. 在基坑開挖階段僅用作臨時圍護體，在主體地下室結(jié)構(gòu)平在基坑開挖

7、階段僅用作臨時圍護體，在主體地下室結(jié)構(gòu)平 面位置、埋置深度確定后即有條件設(shè)計、實施。面位置、埋置深度確定后即有條件設(shè)計、實施。 5. 在有隔水要求的工程中需另行設(shè)置隔水帷幕。其隔水帷幕在有隔水要求的工程中需另行設(shè)置隔水帷幕。其隔水帷幕 可根據(jù)工程的土層情況、周邊環(huán)境特點、基坑開挖深度以及可根據(jù)工程的土層情況、周邊環(huán)境特點、基坑開挖深度以及 經(jīng)濟性等要求的綜合選用。經(jīng)濟性等要求的綜合選用。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析22 u分離式排樁適用性分離式排樁適用性 二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水 1. 軟土地層中一般適用于開挖深度不大于軟土地層中一般適用于開挖深度不大于20m的深基坑工程。

8、的深基坑工程。 2. 地層適用性廣，對于從軟粘土到粉砂性土、卵礫石、巖層地層適用性廣，對于從軟粘土到粉砂性土、卵礫石、巖層 中的基坑均適用。中的基坑均適用。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析23 u雙排式排樁雙排式排樁 二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水 為增大排樁的整體抗彎剛度和抗側(cè)移能力時，可將樁設(shè)置成為增大排樁的整體抗彎剛度和抗側(cè)移能力時，可將樁設(shè)置成 為前后雙排，將前后排樁樁頂?shù)墓诹河脵M向連梁連接，就形為前后雙排，將前后排樁樁頂?shù)墓诹河脵M向連梁連接，就形 成了雙排門架式擋土結(jié)構(gòu)。成了雙排門架式擋土結(jié)構(gòu)。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析24 u雙排式排樁雙排式排樁特點特點 二、排樁的

9、類型及止水二、排樁的類型及止水 1. 抗彎剛度大，施工工藝簡單、工藝成熟、質(zhì)量易控制、抗彎剛度大，施工工藝簡單、工藝成熟、質(zhì)量易控制、 造價經(jīng)濟。造價經(jīng)濟。 2. 可作為自立式懸臂支護結(jié)構(gòu)，無需設(shè)置支撐體系?？勺鳛樽粤⑹綉冶壑ёo結(jié)構(gòu)，無需設(shè)置支撐體系。 3. 圍護體占用空間大。圍護體占用空間大。 4. 自身不能隔水，在有隔水要求的工程中需另設(shè)隔水帷幕。自身不能隔水，在有隔水要求的工程中需另設(shè)隔水帷幕。 u雙排式排樁適用性雙排式排樁適用性 適用于場地空間充足，開挖深度較深，變形控制要求較高，適用于場地空間充足，開挖深度較深，變形控制要求較高， 且無法內(nèi)支撐體系的工程。且無法內(nèi)支撐體系的工程。 深

10、基坑工程第七章排樁懸臂樁分析25 u咬合式排樁咬合式排樁 二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水 因場地狹窄等原因，無法同時設(shè)置排樁和隔水帷幕時，可采因場地狹窄等原因，無法同時設(shè)置排樁和隔水帷幕時，可采 用樁與樁之間咬合的形式，形成可起到止水作用的咬合式排用樁與樁之間咬合的形式，形成可起到止水作用的咬合式排 樁圍護墻。咬合式排樁圍護墻的先行樁采用素混凝土樁或鋼樁圍護墻。咬合式排樁圍護墻的先行樁采用素混凝土樁或鋼 筋混凝土樁，后行樁采用鋼筋混凝土樁。筋混凝土樁，后行樁采用鋼筋混凝土樁。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析26 u咬合式排樁咬合式排樁特點特點 二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水

11、 1. 受力結(jié)構(gòu)和隔水結(jié)構(gòu)合一，占用空間較小。受力結(jié)構(gòu)和隔水結(jié)構(gòu)合一，占用空間較小。 2. 整體剛度較大，防水性能較好。整體剛度較大，防水性能較好。 3. 施工速度快施工速度快,工程造價低。工程造價低。 4. 施工中可干孔作業(yè)施工中可干孔作業(yè), 無須排放泥漿無須排放泥漿, 機械設(shè)備噪音低、振機械設(shè)備噪音低、振 動少動少, 對環(huán)境污染小。對環(huán)境污染小。 5. 對成樁垂直度要求較高，施工難度較高。對成樁垂直度要求較高，施工難度較高。 u咬合式排樁適用性咬合式排樁適用性 1. 適用于淤泥、流砂、地下水富集的軟土地區(qū)。適用于淤泥、流砂、地下水富集的軟土地區(qū)。 2. 適用于鄰近建構(gòu)筑物對降水、地面沉降較

12、敏感等環(huán)境保護適用于鄰近建構(gòu)筑物對降水、地面沉降較敏感等環(huán)境保護 要求較高的基坑工程。要求較高的基坑工程。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析27 二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水 最常見的止水帷幕是采用水泥攪拌樁（單軸、雙軸或多軸）最常見的止水帷幕是采用水泥攪拌樁（單軸、雙軸或多軸） 相互搭接、咬合形成一排或多排連續(xù)的水泥土攪拌樁墻，由相互搭接、咬合形成一排或多排連續(xù)的水泥土攪拌樁墻，由 于攪拌均勻的水泥土滲透系數(shù)很小，可作為基坑施工期間的于攪拌均勻的水泥土滲透系數(shù)很小，可作為基坑施工期間的 止水帷幕。止水帷幕。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析28 u按基坑開挖深度及支擋結(jié)構(gòu)受力情況，排

13、樁支護可分為按基坑開挖深度及支擋結(jié)構(gòu)受力情況，排樁支護可分為 以下幾種情況：可將排樁分為：懸臂樁支護結(jié)構(gòu)、單層支以下幾種情況：可將排樁分為：懸臂樁支護結(jié)構(gòu)、單層支 撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu)、多層支撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu)。撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu)、多層支撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu)。 二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水 （1）懸臂樁支護結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度不大，即可利用懸臂作用擋?。冶蹣吨ёo結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度不大，即可利用懸臂作用擋住 墻后土體。墻后土體。 （2）單層支撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度較大時，不能采）單層支撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度較大時，不能采 用無支撐支護結(jié)構(gòu)，可以在支

14、護結(jié)構(gòu)頂部附近設(shè)置一單支撐（或拉錨）。用無支撐支護結(jié)構(gòu)，可以在支護結(jié)構(gòu)頂部附近設(shè)置一單支撐（或拉錨）。 （3）多層支撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度較深時，可設(shè)置）多層支撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度較深時，可設(shè)置 多道支撐，以控制擋墻的位移。多道支撐，以控制擋墻的位移。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析29 懸臂樁支護結(jié)構(gòu)懸臂樁支護結(jié)構(gòu) p懸臂式支護結(jié)構(gòu)常采用鋼筋混凝土排樁、木板樁、鋼板懸臂式支護結(jié)構(gòu)常采用鋼筋混凝土排樁、木板樁、鋼板 樁、鋼筋混凝土板樁等型式。樁、鋼筋混凝土板樁等型式。 p懸臂式支護結(jié)構(gòu)依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)的抗彎能力懸臂式支護結(jié)構(gòu)依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)的抗彎能

15、力 來維持整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)的安全。來維持整體穩(wěn)定和結(jié)構(gòu)的安全。 p懸臂式結(jié)構(gòu)對開挖深度很敏感，容易產(chǎn)生較大的變形，懸臂式結(jié)構(gòu)對開挖深度很敏感，容易產(chǎn)生較大的變形， 對相鄰建對相鄰建(構(gòu)構(gòu))筑物產(chǎn)生不良影響。筑物產(chǎn)生不良影響。 懸臂式支護結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、懸臂式支護結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、 開挖深度較淺（一般在開挖深度較淺（一般在6m以內(nèi)）的基以內(nèi)）的基 坑工程?？庸こ?。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析30 單單( (多多) )層支撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu)層支撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu) 單單(多多)層支撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu)是指在基坑開挖面以上層支撐（錨拉）樁支護結(jié)構(gòu)是指在基坑開挖面以上 的任何位置上提供單個或

16、多個支點與擋土結(jié)構(gòu)結(jié)合而成的任何位置上提供單個或多個支點與擋土結(jié)構(gòu)結(jié)合而成 的混合支護結(jié)構(gòu)?；旌现ёo結(jié)構(gòu)有內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)和拉的混合支護結(jié)構(gòu)?；旌现ёo結(jié)構(gòu)有內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)和拉 錨式支護結(jié)構(gòu)。錨式支護結(jié)構(gòu)。 混合支護結(jié)構(gòu)適用于基坑較深，懸臂式支護結(jié)構(gòu)無法混合支護結(jié)構(gòu)適用于基坑較深，懸臂式支護結(jié)構(gòu)無法 滿足強度與變形要求的工程。滿足強度與變形要求的工程。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析31 u內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)由支護結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)撐體系兩部分組成。支內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)由支護結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)撐體系兩部分組成。支 護結(jié)構(gòu)體系常采用鋼筋混凝土排樁。護結(jié)構(gòu)體系常采用鋼筋混凝土排樁。 u內(nèi)撐體系根據(jù)不同開挖深度又可采用單層

17、水平支撐及多層水內(nèi)撐體系根據(jù)不同開挖深度又可采用單層水平支撐及多層水 平支撐。平支撐。 單支撐支護結(jié)構(gòu) 多支撐支護結(jié)構(gòu) 空間支護體系 圖43 圖44 圖45 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析32 錨拉式支護結(jié)構(gòu)由支護結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成。支錨拉式支護結(jié)構(gòu)由支護結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成。支 護結(jié)構(gòu)體系同于內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)。錨固體系可分為錨桿式護結(jié)構(gòu)體系同于內(nèi)撐式支護結(jié)構(gòu)。錨固體系可分為錨桿式 （圖（圖1）和地面拉錨式（圖）和地面拉錨式（圖2）兩種。隨基坑深度不同，錨桿）兩種。隨基坑深度不同，錨桿 式也可分為單層錨桿、多層錨桿。式也可分為單層錨桿、多層錨桿。 圖1雙層錨桿 圖2地面拉錨 深

18、基坑工程第七章排樁懸臂樁分析33 錨拉系統(tǒng)破壞 底部內(nèi)移板樁彎曲 整體滑動管涌、隆起 錨拉（支撐）支護結(jié)構(gòu)的破壞形式錨拉（支撐）支護結(jié)構(gòu)的破壞形式 (1)(1)支錨結(jié)構(gòu)系統(tǒng)破壞；支錨結(jié)構(gòu)系統(tǒng)破壞；(2)(2)樁墻底部向基坑內(nèi)側(cè)移動；樁墻底部向基坑內(nèi)側(cè)移動； (3)(3)樁墻彎曲破壞；樁墻彎曲破壞；(4)(4)整體圓弧滑動；整體圓弧滑動；(5)(5)隆起、管涌。隆起、管涌。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析34 第二節(jié)第二節(jié) 懸臂樁設(shè)計計算懸臂樁設(shè)計計算 u 一、懸臂樁的設(shè)計計算內(nèi)容一、懸臂樁的設(shè)計計算內(nèi)容 u 二、懸臂樁的設(shè)計計算原理二、懸臂樁的設(shè)計計算原理 u 三、懸臂樁的設(shè)計計算步驟三、懸臂

19、樁的設(shè)計計算步驟 u 四、樁身截面尺寸與配筋驗算四、樁身截面尺寸與配筋驗算 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析35 p(1) (1) 懸臂樁嵌固深度的確定。懸臂樁嵌固深度的確定。 p(2) (2) 支護結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力分析和結(jié)構(gòu)強度計算。支護結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力分析和結(jié)構(gòu)強度計算。 p(3) (3) 基坑的穩(wěn)定性驗算?；拥姆€(wěn)定性驗算。 p(4) (4) 基坑基坑底抗?jié)B流穩(wěn)定底抗?jié)B流穩(wěn)定驗算。驗算。 p(5) (5) 基坑的基坑的變形計算，內(nèi)容包括支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移、變形計算，內(nèi)容包括支護結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移、 坑外地面的沉降和坑底隆起等項目坑外地面的沉降和坑底隆起等項目。 一、懸臂樁的設(shè)計計算內(nèi)容一、懸臂樁的

20、設(shè)計計算內(nèi)容 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析36 p 懸臂樁主要依靠嵌入土內(nèi)的深度，來平衡自重應(yīng)力、地面懸臂樁主要依靠嵌入土內(nèi)的深度，來平衡自重應(yīng)力、地面 荷載及滲流等形成的側(cè)壓力。因此首先要計算嵌固深度。荷載及滲流等形成的側(cè)壓力。因此首先要計算嵌固深度。 其次還要計算樁所承受的最大彎距，以便核算鋼板樁的截其次還要計算樁所承受的最大彎距，以便核算鋼板樁的截 面及灌注樁直徑和配筋。面及灌注樁直徑和配筋。 p 懸臂樁看似一端固定的懸臂梁，實際上二者有根本的不同懸臂樁看似一端固定的懸臂梁，實際上二者有根本的不同 之處。之處。首先是懸臂樁難以確定固定端位置，因為樁在兩側(cè)首先是懸臂樁難以確定固定端位置，

21、因為樁在兩側(cè) 土壓力作用下，每個截面都會發(fā)生水平方向的位移和轉(zhuǎn)角土壓力作用下，每個截面都會發(fā)生水平方向的位移和轉(zhuǎn)角 變形。其次，嵌入坑底以下部分的作用力很復(fù)雜，難于確變形。其次，嵌入坑底以下部分的作用力很復(fù)雜，難于確 定。因而期望以懸臂梁為基本構(gòu)件體系，考慮樁墻和土體定。因而期望以懸臂梁為基本構(gòu)件體系，考慮樁墻和土體 的變形一致來進行解題將是非常復(fù)雜的。的變形一致來進行解題將是非常復(fù)雜的。 p 現(xiàn)行的計算方法均是：先對構(gòu)件兩側(cè)荷載的分布作一些假現(xiàn)行的計算方法均是：先對構(gòu)件兩側(cè)荷載的分布作一些假 設(shè)，然后簡化為靜定的平衡問題來進行解題。設(shè)，然后簡化為靜定的平衡問題來進行解題。 二、懸臂樁的設(shè)計計

22、算原理二、懸臂樁的設(shè)計計算原理 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析37 u目前懸臂樁的計算方法有：靜力平衡法，目前懸臂樁的計算方法有：靜力平衡法，BlumBlum法，平行法，平行 桿系彈性支點法，桿系有限單元法，共同變形法和有限桿系彈性支點法，桿系有限單元法，共同變形法和有限 單元法。單元法。 u靜力平衡法簡單而近似，在工程設(shè)計計算中被廣泛應(yīng)用。靜力平衡法簡單而近似，在工程設(shè)計計算中被廣泛應(yīng)用。 u懸臂樁支護結(jié)構(gòu)靜力計算主要目的有二個：一是懸臂樁懸臂樁支護結(jié)構(gòu)靜力計算主要目的有二個：一是懸臂樁 樁身插入基底面以下的最小嵌固深度樁身插入基底面以下的最小嵌固深度D Dmin min；二是樁身最大 ；二

23、是樁身最大 彎矩及所在位置，以計算樁身的截面和配筋。彎矩及所在位置，以計算樁身的截面和配筋。 u對于懸臂樁的內(nèi)力（彎矩、剪力）計算規(guī)范中推薦采用對于懸臂樁的內(nèi)力（彎矩、剪力）計算規(guī)范中推薦采用 平行桿系彈性支點法，主要是因為該方法不僅可以計算平行桿系彈性支點法，主要是因為該方法不僅可以計算 內(nèi)力，還可以計算支護結(jié)構(gòu)的變形（位移）。而靜力平內(nèi)力，還可以計算支護結(jié)構(gòu)的變形（位移）。而靜力平 衡法只能計算內(nèi)力，不能計算變形。衡法只能計算內(nèi)力，不能計算變形。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析38 1 1、樁徑、樁距的確定、樁徑、樁距的確定 2 2、土壓力計算、土壓力計算 3 3、嵌固深度及內(nèi)力計算、嵌固

24、深度及內(nèi)力計算 4 4、基坑穩(wěn)定性驗算、基坑穩(wěn)定性驗算 5 5、樁身正截面受彎承載力計算、樁身正截面受彎承載力計算 三、懸臂樁的設(shè)計計算步驟三、懸臂樁的設(shè)計計算步驟 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析39 1 1、樁徑、樁距的確定：、樁徑、樁距的確定： 按照地區(qū)經(jīng)驗取值。按照地區(qū)經(jīng)驗取值。 一般樁徑一般樁徑D0.6mD0.6m，可取，可取0.6m0.6m、0.8m0.8m、1.0m1.0m等。等。 樁的中心距不宜大于樁的中心距不宜大于2D2D；有地下水時，樁中心距可??；有地下水時，樁中心距可取 （1.21.21.51.5）D D；砂土和軟土取小值，粘性土取大值。；砂土和軟土取小值，粘性土取大值。

25、無地下水、降水或者土質(zhì)較好時，樁中心距無地下水、降水或者土質(zhì)較好時，樁中心距2D2D。 2 2、土壓力計算：、土壓力計算： 按照規(guī)范法計算土壓力、經(jīng)驗土壓力或?qū)崪y土壓力。按照規(guī)范法計算土壓力、經(jīng)驗土壓力或?qū)崪y土壓力。 三、懸臂樁的設(shè)計計算步驟三、懸臂樁的設(shè)計計算步驟 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析40 n懸臂式支護結(jié)構(gòu)嵌入坑底的深度不懸臂式支護結(jié)構(gòu)嵌入坑底的深度不 同，其變形情況有所不同。同，其變形情況有所不同。 n第一種情況：若嵌固深度較深，支第一種情況：若嵌固深度較深，支 護結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)傾斜較小時，下端護結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)傾斜較小時，下端B B處處 沒有位移。沒有位移。 n第二種情況：若支護結(jié)構(gòu)嵌固

26、深度第二種情況：若支護結(jié)構(gòu)嵌固深度 較淺，當(dāng)達到最小嵌固深度較淺，當(dāng)達到最小嵌固深度D Dmin min, ,它 它 的上端向坑內(nèi)傾斜較大，下端的上端向坑內(nèi)傾斜較大，下端B B向坑向坑 外位移，若嵌固深度小于外位移，若嵌固深度小于D Dmin min，支護 ，支護 結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定，頂部向坑內(nèi)傾斜。結(jié)構(gòu)喪失穩(wěn)定，頂部向坑內(nèi)傾斜。 三、懸臂樁的設(shè)計計算步驟三、懸臂樁的設(shè)計計算步驟 3 3、嵌固深度及內(nèi)力計算：、嵌固深度及內(nèi)力計算： 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析41 （1 1）規(guī)范法嵌固深度計算）規(guī)范法嵌固深度計算 規(guī)范法中懸臂樁嵌固深度的計規(guī)范法中懸臂樁嵌固深度的計 算采用嵌固穩(wěn)定性驗算確定。算采

27、用嵌固穩(wěn)定性驗算確定。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析42 懸臂支護結(jié)構(gòu)的嵌固穩(wěn)定性驗算 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析43 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析44 當(dāng)確定懸臂式支護結(jié)構(gòu)嵌固深度設(shè)計值（構(gòu)造要求） h.lh.l dd 8080 時時，宜宜取取小小于于 當(dāng)基坑底為碎石土及砂土，基坑內(nèi)排水且作 用有滲透壓力時，嵌固深度設(shè)計值還應(yīng)滿足下 式抗?jié)B穩(wěn)定條件： 基基坑坑挖挖深深 地地面面至至地地下下水水位位的的高高度度 :h :h )hh(.l wa wad 0 21 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析45 嵌固深度計算嵌固深度計算 嵌固深度設(shè)計值嵌固深度設(shè)計值h hd d按下式計算：按下式計算：

28、 h hp pEEpj pj-1.2 -1.20 0h ha aEEai ai0 0 式中式中 E Epj pj樁底以上基坑內(nèi)側(cè)各土層水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值 樁底以上基坑內(nèi)側(cè)各土層水平抗力標(biāo)準(zhǔn)值e epjk pjk的 的 合力之和；合力之和； h hp p合力合力E Epj pj作用點至樁底的距離； 作用點至樁底的距離； E Eai ai樁底以上基坑外側(cè)各土層水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值 樁底以上基坑外側(cè)各土層水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值e eajk ajk的合 的合 力之和；力之和； h ha a合力合力E Eai ai作用點至樁底距離； 作用點至樁底距離； 0 0建筑基坑側(cè)壁重要性系數(shù)，按安全等級，一級建筑基坑側(cè)壁重要性系數(shù)

29、，按安全等級，一級0 0=1.1=1.1；二；二 級級0 0=1.0=1.0，三級，三級0 0 = 0.9 = 0.9。 9999規(guī)范法嵌固深度計算規(guī)范法嵌固深度計算 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析46 最大彎矩計算最大彎矩計算 p懸臂樁樁身最大彎矩發(fā)生在在基坑底面以下 剪力為零處，該點到坑底的距離為x，令該 點為o點，即該點以上的主、被動土壓力合力 相等： p由該式可求得x ； p o以上 和 對點o力矩的代數(shù)和，即 最大樁身計算彎矩 。 aipj EE pj E ai E max M 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析47 注意，該值系指沿樁身在基坑側(cè)壁每延長米上所 承受的最大彎矩，其單位為

30、，而每根樁 樁身所受最大彎矩，還需將該值乘以樁的間距d 即 式中， 的單位為 ； 而每根樁樁身所受最大彎矩設(shè)計值為： m/mkN max / max dMM max / M mkN maxd M.M 0 251 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析48 例例 題題 【例】某二級基坑開挖深度為某二級基坑開挖深度為10m，采用懸臂樁支護結(jié)構(gòu)，采用懸臂樁支護結(jié)構(gòu)， 土層為黏性土，土層為黏性土，c=20kPa，=30 ，=18kN/m3，樁間，樁間 距為距為2m，試按，試按2012規(guī)范計算支護結(jié)構(gòu)的嵌固深度，及規(guī)范計算支護結(jié)構(gòu)的嵌固深度，及 最大彎矩設(shè)計值。最大彎矩設(shè)計值。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析4

31、9 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析50 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析51 aaaX KcK)Xh(p2 令最大彎矩點為令最大彎矩點為o點，即該點以上的主、被動土壓力合力相等，該點距坑點，即該點以上的主、被動土壓力合力相等，該點距坑 底的距離為底的距離為X： ppp KcKp2X X 則最大彎矩為：則最大彎矩為： m.581X 解得：解得： X處的主動土壓力為：處的主動土壓力為： X處的被動土壓力為：處的被動土壓力為： aipj EE m/mkN. 97331535488695453Mmax mkN. 9282929733101251Mmax 則最大彎矩設(shè)計值為：則最大彎矩設(shè)計值為： 深基坑工

32、程第七章排樁懸臂樁分析52 靜力平衡法認(rèn)為懸臂樁在主動土壓力作用下，將趨靜力平衡法認(rèn)為懸臂樁在主動土壓力作用下，將趨 向于繞樁上的某一點發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而使土壓力的分向于繞樁上的某一點發(fā)生轉(zhuǎn)動，從而使土壓力的分 布發(fā)生變化。樁后土壓力由主動土壓力轉(zhuǎn)到被動土布發(fā)生變化。樁后土壓力由主動土壓力轉(zhuǎn)到被動土 壓力，而樁前土壓力則由被動土壓力轉(zhuǎn)到主動土壓壓力，而樁前土壓力則由被動土壓力轉(zhuǎn)到主動土壓 力。力。 （2 2）靜力平衡法嵌固深度及內(nèi)力計算）靜力平衡法嵌固深度及內(nèi)力計算 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析53 靜力平衡法計算簡圖（均質(zhì)土）靜力平衡法計算簡圖（均質(zhì)土） 排樁變位排樁變位 凈土壓力分布凈土壓力

33、分布 簡化處理后的簡化處理后的 凈土壓力分布凈土壓力分布 （2 2）靜力平衡法嵌固深度及內(nèi)力計算）靜力平衡法嵌固深度及內(nèi)力計算 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析54 靜力平衡法靜力平衡法 p當(dāng)懸臂樁樁處于平衡狀態(tài)，此當(dāng)懸臂樁樁處于平衡狀態(tài)，此 時所對應(yīng)的樁的入土深度即是時所對應(yīng)的樁的入土深度即是 保證板樁穩(wěn)定的最小入土深度。保證板樁穩(wěn)定的最小入土深度。 根據(jù)樁的靜力平衡條件可以求根據(jù)樁的靜力平衡條件可以求 出該深度。出該深度。 p根據(jù)根據(jù)作用在樁上的水平力之和作用在樁上的水平力之和 等于等于0，各力距任一點力矩之和各力距任一點力矩之和 等于等于0的靜力平衡條件，建立靜的靜力平衡條件，建立靜 力平

34、衡方程。力平衡方程。 t 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析55 布魯姆法（BlumBlum） 布魯姆法的基本原理如下圖，用原來樁底出現(xiàn)的被動土 壓力以一個集中力Ep代替。 （3 3）BlumBlum法嵌固深度及內(nèi)力計算法嵌固深度及內(nèi)力計算 h Ea Ep EP x o C (Kp-Ka) p- a 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析56 圖圖4.3.1-1 懸臂板樁的變位及土壓力分布圖懸臂板樁的變位及土壓力分布圖 a.變位示意圖變位示意圖 b.土壓力分布圖土壓力分布圖 c. 靜力平衡法計算圖靜力平衡法計算圖 d. Blum 計算圖式計算圖式 （3 3）BlumBlum法嵌固深度及內(nèi)力計算法嵌固深度及

35、內(nèi)力計算 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析57 (a)圖比較接近實際的土壓力分布，是實際曲線的初步簡化， (b)圖是H.Blum的進一步簡化，將旋轉(zhuǎn)點以下的被動土壓力 近似的用一個通過其中心的集中力代替。(a)圖中的t0可用(b) 圖中的x代替，但必須滿足繞C點的靜力平衡條件。 (a) (b) 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析58 布魯姆法（均質(zhì)土）布魯姆法（均質(zhì)土） 布魯姆法以一個集中力布魯姆法以一個集中力 Ep代替樁底出現(xiàn)的被動土壓力，代替樁底出現(xiàn)的被動土壓力， 根據(jù)該假定建立靜力平衡方程，求出入土深度及樁內(nèi)力。根據(jù)該假定建立靜力平衡方程，求出入土深度及樁內(nèi)力。 計算樁嵌固深度計算樁嵌固深度

36、t 對樁底對樁底C點取力矩，點取力矩， 由由Mc=0得到：得到： O h t l u Ep xKK ap )( Ep E4 E1 E2 E3 P C x xm a 0 3 x E)axl (P p 2 apapp x)KK( 22 x x)KK(E 0 )KK( )al (P6 x )KK( P6 x apap 3 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析59 u可根據(jù)凈土壓力零點處板樁前被動土壓力強度與墻后主動 土壓力強度相等的關(guān)系求得（c=0,q=0時），即 上述求出x和u，但由于土體阻力的增加一般不會是線性的， 在采用MC = 0確定計算深度時，會有一點的誤差，因此 Blum建議將計算出的x增加2

37、0%，因而懸臂樁的 嵌固深度 ： t = 1.2x + () pa K uKhu a pa K h u KK 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析60 內(nèi)力計算內(nèi)力計算 最大彎矩發(fā)生在剪力最大彎矩發(fā)生在剪力Q=0 處，如圖設(shè)處，如圖設(shè)O點以下點以下xm處的剪處的剪 力力Q=0，則有：，則有： 最大彎矩：最大彎矩： 0 x)KK( 2 P 2 map 3 mapm xKK 6 axlPM)()( max O h t l u Ep xKK ap )( Ep E4 E1 E2 E3 P C x xm a )KK( P2 x ap m 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析61 某二級基坑開挖深度某二級基坑開挖深度

38、h=4.5m，土層重度，土層重度 =20kN/m3，內(nèi)摩擦角，內(nèi)摩擦角=20，粘聚力，粘聚力 c=0kPa，現(xiàn)擬采用懸臂式排樁支護，試，現(xiàn)擬采用懸臂式排樁支護，試 用用Blum法確定樁的最小長度和最大彎矩標(biāo)法確定樁的最小長度和最大彎矩標(biāo) 準(zhǔn)值。準(zhǔn)值。 例例 題題 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析62 解解 沿支護墻長度方向取沿支護墻長度方向取1延米進行計算延米進行計算 主動土壓力系數(shù)：主動土壓力系數(shù)： 被動土壓力系數(shù)：被動土壓力系數(shù)： 基坑開挖地面處土壓力強度：基坑開挖地面處土壓力強度： 土壓力零點據(jù)開挖面的距離土壓力零點據(jù)開挖面的距離 490 2 20 45 2 45 22 .)(tan)(t

39、anKa 042 2 20 45 2 45 22 .)(tan)(tanKp 2 aah kN/m1 .4449. 05 . 420hKp m42. 1 49. 004. 2 5 . 449. 0 KK hK u ap a 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析63 m/kN22.991 .445 . 45 . 0ph 2 1 E ah1a 3m 3 24.5 h 3 2 h 1a kN/m31.3142. 11 .44 2 1 up 2 1 E ah2a 開挖面以上樁后側(cè)主動土壓力：開挖面以上樁后側(cè)主動土壓力： 其作用點距地面的距離：其作用點距地面的距離： 樁后側(cè)開挖面至土壓力零點凈土壓力樁后側(cè)開挖

40、面至土壓力零點凈土壓力 ： m97. 442. 1 3 1 5 . 4u 3 1 hh 2a 其作用點據(jù)地面的距離其作用點據(jù)地面的距離 ： 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析64 作用于樁后的土壓力合力作用于樁后的土壓力合力 ： kN/m53.13031.3122.99EEP 2a1a 其作用點距地面的距離：其作用點距地面的距離： m47. 3 53.130 97. 431.31322.99 P hEhE h 2a2a1a1a a 將上面計算得到的值代入下式：將上面計算得到的值代入下式： 0 )KK( )huh(P6 x )KK( P6 x ap a ap 3 經(jīng)整理得：經(jīng)整理得：09 .61x2

41、6.25x 3 解得：解得： m97. 5x 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析65 取增大系數(shù)為取增大系數(shù)為1.2，則該懸臂樁的嵌固深度為，則該懸臂樁的嵌固深度為 則樁的最小長度為：則樁的最小長度為： 3.6m0.8hm58. 897. 52 . 142. 1x2 . 1utmin m1 .13l m08.135 . 458. 8thl min min 取取 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析66 最大彎矩點據(jù)土壓力零點的距離為：最大彎矩點據(jù)土壓力零點的距離為： 最大彎矩為：最大彎矩為： m90. 2 2049. 0-04. 2 53.1302 )KK( P2 x ap m ）（ m/mkN34.5

42、72 9 . 2)49. 004. 2( 6 20 )47. 39 . 242. 15 . 4(53.130 x)KK( 6 )hxuh(PM 3 3 mapammax 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析 懸臂樁Blum法的計算步驟 計算坑下土壓力強度相為0距坑底的距離u； 對樁底C點取力矩，由Mc=0得到土壓力強度為0點 距樁端的距離x； 計算設(shè)計樁長t = 1.2x + 計算剪應(yīng)力為0點距坑底的距離xm; 計算樁身最大彎矩設(shè)計值Md; 樁身截面尺寸和配筋驗算。 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析68 題題1： 某懸臂樁圍護結(jié)構(gòu)如圖示，試用布魯姆法計算樁長度某懸臂樁圍護結(jié)構(gòu)如圖示，試用布魯姆法計算樁

43、長度 及樁內(nèi)力。及樁內(nèi)力。 6m l uE3 E1 E2 P a q=10kN/m2 c=0 =34 =20kN/m3 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析69 解：解： 懸臂樁長度懸臂樁長度 537. 3/2)(45tanK,283. 0/2)-(45tanK 2 p 2 a 83kPa. 2283. 010qKp aa1 36.79kPa283. 0)62010(h)Kq(e aa2 57m. 0 283. 0537. 3 283. 0)20/106( )K-K( K)/qh( u K)uqh(uK ap a ap 129.35kN/m 57. 036.790.56)83. 279.36(5 .

44、 0683. 2 EEEP 321 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析70 05m. 4 35.129 )57. 03/16(57. 079.365 . 0 63/26)83. 2-79.36(5 . 03683. 2 a t=1.2x+u=1.24.34+0.57=5.8m 板樁長板樁長=6+5.8=11.8m。 0 )KK( )auh(P6 x )KK( P6 x apap 3 005.30 x93.11x 3 m34. 4x 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析71 計算最大彎矩計算最大彎矩 99m. 1 )283. 0537. 3(20 35.1292 )KK( P2 x ap m m/m484kN 99. 1 6 )283. 0537. 3(20 )08. 499. 157. 6(35.129 x 6 )KK( )axl (PM 3 3 m ap mmax 深基坑工程第七章排樁懸臂樁分析72 No Image 懸臂樁的基坑穩(wěn)定性驗算包括：整體懸臂樁的基坑穩(wěn)定性驗算包括：整體 穩(wěn)定性驗算和滲流穩(wěn)定性驗算。穩(wěn)定性驗算和滲流穩(wěn)定性驗算。 4 4、基坑穩(wěn)定性驗算：、基坑穩(wěn)定性驗算： 深基坑工程