深基坑工程——第七章排樁1-懸臂樁

1、第七章 排樁支護(hù)設(shè)計(jì)1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(jì)計(jì)算懸臂樁設(shè)計(jì)計(jì)算u 第三節(jié)第三節(jié) 單層支撐（錨拉）樁設(shè)計(jì)計(jì)算單層支撐（錨拉）樁設(shè)計(jì)計(jì)算u 第四節(jié)第四節(jié) 多層支撐（錨拉）樁設(shè)計(jì)計(jì)算多層支撐（錨拉）樁設(shè)計(jì)計(jì)算u 第五節(jié)第五節(jié) 排樁設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求排樁設(shè)計(jì)的構(gòu)造要求u 第六節(jié)第六節(jié) 排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)變形計(jì)算排樁支護(hù)結(jié)構(gòu)變形計(jì)算u 第七節(jié)第七節(jié) 排樁的施工與檢驗(yàn)排樁的施工與檢驗(yàn)23第一節(jié)第一節(jié) 概述概述u 一、排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的概念一、排樁圍護(hù)結(jié)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(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用三、排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用4u 排樁圍護(hù)結(jié)

2、構(gòu)：排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)：是采用連續(xù)的柱列式排列的樁是采用連續(xù)的柱列式排列的樁體形成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。體形成的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。u 根據(jù)排樁中單個(gè)樁體的成樁工藝的不同，可分根據(jù)排樁中單個(gè)樁體的成樁工藝的不同，可分為：為：鉆孔灌注樁、預(yù)制混凝土樁、挖孔樁、壓漿樁、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 橫截面形狀主要有橫截面形狀主要有圓形圓形和和板狀板狀兩大類。兩大類。 一、排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的概念一、排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的概念5 挖孔樁挖孔樁- -鋼支撐鋼支撐 56 板樁支護(hù)板樁支護(hù) 板樁有板樁有鋼板柱、木板樁鋼板柱、木板樁與與鋼筋混凝土板樁鋼筋混凝土板樁

3、數(shù)種。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 ;( c );( c )一字型一字型;(d);(d)組合型組合型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89910 1011 SMW工法（勁性水泥土攪拌樁）-板式支護(hù)-鋼板樁1112 12型鋼型鋼深層攪拌樁深層攪拌

4、樁SMW工法樁組合支護(hù)工法樁組合支護(hù)13141516171819u 根據(jù)單個(gè)樁體的平面排列方式不同，排樁可分為：根據(jù)單個(gè)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(cuò)式、格柵式分離式、咬合式、雙排式、相切式、交錯(cuò)式、格柵式等。等。二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水20u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(hù)墻最常用，也是較簡單的圍分離式排樁是工程中排樁圍護(hù)墻最常用，也是較簡單的圍護(hù)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)置護(hù)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。 21

5、u分離式排樁分離式排樁特點(diǎn)特點(diǎn) 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(jià)經(jīng)濟(jì)。施工工藝簡單、工藝成熟、質(zhì)量易控制、造價(jià)經(jīng)濟(jì)。 2. 噪聲小、無振動(dòng)、無擠土效應(yīng)，施工時(shí)對周邊環(huán)境影響小。噪聲小、無振動(dòng)、無擠土效應(yīng)，施工時(shí)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(hù)樁剛度?？筛鶕?jù)基坑變形控制要求靈活調(diào)整圍護(hù)樁剛度。 4. 在基坑開挖階段僅用作臨時(shí)圍護(hù)體，在主體地下室結(jié)構(gòu)平在基坑開挖階段僅用作臨時(shí)圍護(hù)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(jì)、實(shí)施。面位置、埋置深度確定后即有條件設(shè)計(jì)、實(shí)施。 5. 在有隔水要求的工程中需另行

6、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(diǎn)、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(diǎn)、基坑開挖深度以及經(jīng)濟(jì)性等要求的綜合選用。經(jīng)濟(jì)性等要求的綜合選用。 22u分離式排樁分離式排樁適用性適用性 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。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。 23u雙排式排樁雙排式排樁二、排樁的類型及

7、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(shí)，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(shí)，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)。 24u雙排式排樁雙排式排樁特點(diǎn)特點(diǎn) 二、排樁的類型及止水二、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(jià)經(jīng)濟(jì)。造價(jià)經(jīng)濟(jì)。 2. 可作為自立式懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)，無需設(shè)置支撐體系。可作為自立式懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)，無需設(shè)置支撐體系。 3. 圍護(hù)體占用空間大

8、。圍護(hù)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雙排式排樁雙排式排樁適用性適用性 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。25u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(shí)設(shè)置排樁和隔水帷幕時(shí)，可采因場地狹窄等原因，無法同時(shí)設(shè)置排樁和隔水帷幕時(shí)，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(hù)墻

9、。咬合式排樁圍護(hù)墻的先行樁采用素混凝土樁或鋼樁圍護(hù)墻。咬合式排樁圍護(hù)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。 26u咬合式排樁咬合式排樁特點(diǎn)特點(diǎn) 二、排樁的類型及止水二、排樁的類型及止水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(jià)低。工程造價(jià)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(jī)械設(shè)備噪音低、振機(jī)械設(shè)備噪音低、振動(dòng)少動(dòng)少, 對環(huán)境污染小。對環(huán)境污染小。 5.

10、 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咬合式排樁咬合式排樁適用性適用性 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、地面沉降較敏感等環(huán)境保適用于鄰近建構(gòu)筑物對降水、地面沉降較敏感等環(huán)境保護(hù)要求較高的基坑工程。護(hù)要求較高的基坑工程。 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

11、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。28u按基坑開挖深度及支擋結(jié)構(gòu)受力情況，排樁支護(hù)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(hù)可分為以下幾種情況：可將排樁分為：以下幾種情況：可將排樁分為：懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)、單層支懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)、單層支撐（錨拉）樁支護(hù)結(jié)構(gòu)、多層支撐（錨拉）樁支護(hù)結(jié)構(gòu)。撐（錨拉）樁支護(hù)結(jié)構(gòu)、多層支撐（錨拉）樁支護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)：）懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度不大，即可利用懸臂作用擋住當(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

12、土體。（2）單層支撐（錨拉）樁支護(hù)結(jié)構(gòu)：）單層支撐（錨拉）樁支護(hù)結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度較大時(shí)，不能采當(dāng)基坑開挖深度較大時(shí)，不能采用無支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，可以在支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部附近設(shè)置一單支撐（或拉用無支撐支護(hù)結(jié)構(gòu)，可以在支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部附近設(shè)置一單支撐（或拉錨）。錨）。（3）多層支撐（錨拉）樁支護(hù)結(jié)構(gòu)：）多層支撐（錨拉）樁支護(hù)結(jié)構(gòu)：當(dāng)基坑開挖深度較深時(shí)，可設(shè)置當(dāng)基坑開挖深度較深時(shí)，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。 懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu) p懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)常采用鋼筋混凝土排樁、木板樁、鋼板懸臂式支護(hù)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

13、板樁等型式。p懸臂式支護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)依靠足夠的入土深度和結(jié)構(gòu)的抗彎能力來維持整體穩(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(hù)結(jié)構(gòu)適用于土質(zhì)較好、懸臂式支護(hù)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?？庸こ獭?29單單( (多多) )層支撐（錨拉）樁支護(hù)結(jié)構(gòu)層支撐（錨拉）樁支護(hù)結(jié)構(gòu) 單單(多多)層支撐（錨拉）樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是指在基坑開挖面以上層

14、支撐（錨拉）樁支護(hù)結(jié)構(gòu)是指在基坑開挖面以上的任何位置上提供單個(gè)或多個(gè)支點(diǎn)與擋土結(jié)構(gòu)結(jié)合而成的任何位置上提供單個(gè)或多個(gè)支點(diǎn)與擋土結(jié)構(gòu)結(jié)合而成的混合支護(hù)結(jié)構(gòu)?；旌现ёo(hù)結(jié)構(gòu)有內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)和拉的混合支護(hù)結(jié)構(gòu)?；旌现ёo(hù)結(jié)構(gòu)有內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)和拉錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)。錨式支護(hù)結(jié)構(gòu)。 混合支護(hù)結(jié)構(gòu)適用于基坑較深，懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)無法混合支護(hù)結(jié)構(gòu)適用于基坑較深，懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)無法滿足強(qiáng)度與變形要求的工程。滿足強(qiáng)度與變形要求的工程。30u內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)由支護(hù)結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)撐體系兩部分組成。支內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)由支護(hù)結(jié)構(gòu)體系和內(nèi)撐體系兩部分組成。支護(hù)結(jié)構(gòu)體系常采用鋼筋混凝土排樁。護(hù)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

15、開挖深度又可采用單層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(hù)結(jié)構(gòu) 多支撐支護(hù)結(jié)構(gòu) 空間支護(hù)體系 圖43 圖44 圖4531錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)由支護(hù)結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成。支錨拉式支護(hù)結(jié)構(gòu)由支護(hù)結(jié)構(gòu)體系和錨固體系兩部分組成。支護(hù)結(jié)構(gòu)體系同于內(nèi)撐式支護(hù)結(jié)構(gòu)。錨固體系可分為錨桿式護(hù)結(jié)構(gòu)體系同于內(nèi)撐式支護(hù)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32錨拉系統(tǒng)破壞底部內(nèi)移板樁

16、彎曲整體滑動(dòng)管涌、隆起錨拉（支撐）支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞形式錨拉（支撐）支護(hù)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(dòng)；樁墻底部向基坑內(nèi)側(cè)移動(dòng)； (3)(3)樁墻彎曲破壞；樁墻彎曲破壞；(4)(4)整體圓弧滑動(dòng)；整體圓弧滑動(dòng)；(5)(5)隆起、管涌。隆起、管涌。 3334第二節(jié)第二節(jié) 懸臂樁設(shè)計(jì)計(jì)算懸臂樁設(shè)計(jì)計(jì)算u 一、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容一、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容u 二、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算原理二、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算原理u 三、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟三、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟u 四、樁身截面尺寸與配筋驗(yàn)算四、樁身截面尺寸與配筋驗(yàn)算p(1) (1) 懸臂樁嵌

17、固深度的確定。懸臂樁嵌固深度的確定。p(2) (2) 支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力分析和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算。支護(hù)結(jié)構(gòu)體系的內(nèi)力分析和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算。p(3) (3) 基坑的穩(wěn)定性驗(yàn)算?；拥姆€(wěn)定性驗(yàn)算。p(4) (4) 基坑底抗?jié)B流穩(wěn)定驗(yàn)算。基坑底抗?jié)B流穩(wěn)定驗(yàn)算。p(5) (5) 基坑的變形計(jì)算，內(nèi)容包括支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移、基坑的變形計(jì)算，內(nèi)容包括支護(hù)結(jié)構(gòu)的側(cè)向位移、坑外地面的沉降和坑底隆起等項(xiàng)目?？油獾孛娴某两岛涂拥茁∑鸬软?xiàng)目。35一、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容一、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容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

18、此首先要計(jì)算嵌固深度。荷載及滲流等形成的側(cè)壓力。因此首先要計(jì)算嵌固深度。其次還要計(jì)算樁所承受的最大彎距，以便核算鋼板樁的截其次還要計(jì)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(shí)際上二者有根本的不同懸臂樁看似一端固定的懸臂梁，實(shí)際上二者有根本的不同之處之處。首先是懸臂樁首先是懸臂樁難以確定固定端位置難以確定固定端位置，因?yàn)闃对趦蓚?cè)，因?yàn)闃对趦蓚?cè)土壓力作用下，每個(gè)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(gè)截面都會發(fā)生水平方向的位移和轉(zhuǎn)角變形。其次，變形。其次，嵌入坑底以下部分的作用力很復(fù)雜嵌入坑底以下部分的作用力很復(fù)

19、雜，難于確，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(jìn)行解題將是非常復(fù)雜的。的變形一致來進(jìn)行解題將是非常復(fù)雜的。p 現(xiàn)行的計(jì)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(jì)算方法均是：先對構(gòu)件兩側(cè)荷載的分布作一些假設(shè)，然后簡化為設(shè)，然后簡化為靜定的平衡問題來進(jìn)行解題。靜定的平衡問題來進(jìn)行解題。二、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算原理二、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算原理36u目前懸臂樁的計(jì)算方法有：目前懸臂樁的計(jì)算方法有：靜力平衡法，靜力平衡法，BlumBlum法，平行法，平行桿系彈性支點(diǎn)法，桿系有限單元法，共同變形法和有限桿系彈性支點(diǎn)法，桿系

20、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(jì)計(jì)算中被廣泛應(yīng)用。靜力平衡法簡單而近似，在工程設(shè)計(jì)計(jì)算中被廣泛應(yīng)用。u懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)懸臂樁支護(hù)結(jié)構(gòu)靜力計(jì)算靜力計(jì)算主要目的有二個(gè)：主要目的有二個(gè)：一是懸臂樁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 Dminmin；二是樁身最大二是樁身最大彎矩及所在位置，以計(jì)算樁身的截面和配筋。彎矩及所在位置，以計(jì)算樁身的截面和配筋。u對于懸臂樁的內(nèi)力（彎矩、剪力）計(jì)算對于懸臂樁的內(nèi)力（彎矩、剪力）計(jì)算規(guī)范中推薦采用規(guī)范中推薦采用平行桿系彈性支點(diǎn)法平行桿系彈性支點(diǎn)法，主要是因?yàn)樵摲椒ú粌H可以計(jì)算，主要

21、是因?yàn)樵摲椒ú粌H可以計(jì)算內(nèi)力，還可以計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形（位移）。而靜力平內(nèi)力，還可以計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形（位移）。而靜力平衡法只能計(jì)算內(nèi)力，不能計(jì)算變形。衡法只能計(jì)算內(nèi)力，不能計(jì)算變形。37381 1、樁徑、樁距的確定、樁徑、樁距的確定2 2、土壓力計(jì)算、土壓力計(jì)算3 3、嵌固深度及內(nèi)力計(jì)算、嵌固深度及內(nèi)力計(jì)算4 4、基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算、基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算5 5、樁身正截面受彎承載力計(jì)算、樁身正截面受彎承載力計(jì)算三、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟三、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟391 1、樁徑、樁距的確定：、樁徑、樁距的確定： 按照地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值。按照地區(qū)經(jīng)驗(yàn)取值。 一般樁徑一般樁徑D0.6mD0.6m，可取，可取0.6m

22、0.6m、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(shí)，樁中心距可??；有地下水時(shí)，樁中心距可?。?.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。 無地下水、降水或者土質(zhì)較好時(shí)，樁中心距無地下水、降水或者土質(zhì)較好時(shí)，樁中心距2D2D。2 2、土壓力計(jì)算：、土壓力計(jì)算： 按照規(guī)范法計(jì)算土壓力、經(jīng)驗(yàn)土壓力或?qū)崪y土壓力。按照規(guī)范法計(jì)算土壓力、經(jīng)驗(yàn)土壓力或?qū)崪y土壓力。三、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟三、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟n懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入坑底的深度不懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌入坑底的深度不同，其變形情況有所不同

23、。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(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)傾斜較小時(shí)，下端護(hù)結(jié)構(gòu)向坑內(nèi)傾斜較小時(shí)，下端B B處處沒有位移。沒有位移。n第二種情況：若支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度第二種情況：若支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度較淺，當(dāng)達(dá)到最小嵌固深度較淺，當(dāng)達(dá)到最小嵌固深度D Dminmin, ,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 Dminmin，支護(hù)，支護(hù)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(jì)計(jì)算步驟三、懸臂樁的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟3 3、嵌固深度及內(nèi)力計(jì)算：、嵌固深度及

24、內(nèi)力計(jì)算：40（1 1）規(guī)范法嵌固深度計(jì)算）規(guī)范法嵌固深度計(jì)算規(guī)范法中懸臂樁嵌固深度的計(jì)規(guī)范法中懸臂樁嵌固深度的計(jì)算采用嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算確定。算采用嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算確定。41懸臂支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固穩(wěn)定性驗(yàn)算4243當(dāng)確定懸臂式支護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度設(shè)計(jì)值（構(gòu)造要求）h.lh.ldd8080 時(shí)時(shí)，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(shí)，嵌固深度設(shè)計(jì)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(.lwawad 021 4445嵌固深度計(jì)算嵌固深度計(jì)算 嵌固深度設(shè)計(jì)值嵌固深度設(shè)計(jì)值h hd d按下式計(jì)算：按下式計(jì)算： h hp

25、 pEEpjpj-1.2-1.20 0h ha aEEaiai00 式中式中 E Epjpj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 epjkpjk的的 合力之和；合力之和； h hp p合力合力E Epjpj作用點(diǎn)至樁底的距離；作用點(diǎn)至樁底的距離； E Eaiai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 eajkajk的合的合 力之和；力之和； h ha a合力合力E Eaiai作用點(diǎn)至樁底距離；作用點(diǎn)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)，按安全等級，一級0 0=1.1=1.1；

26、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(jì)算規(guī)范法嵌固深度計(jì)算最大彎矩計(jì)算最大彎矩計(jì)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(diǎn)到坑底的距離為x，令該點(diǎn)為o點(diǎn)，即該點(diǎn)以上的主、被動(dòng)土壓力合力相等： p由該式可求得x ；p o以上 和 對點(diǎn)o力矩的代數(shù)和，即最大樁身計(jì)算彎矩 。aipjEE pjE aiE maxM46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 ，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(jì)值為：m/mkN max/maxdM

27、M max/MmkN 47maxdM.M 0251 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(hù)結(jié)構(gòu)，采用懸臂樁支護(hù)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(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度，及規(guī)范計(jì)算支護(hù)結(jié)構(gòu)的嵌固深度，及最大彎矩設(shè)計(jì)值。最大彎矩設(shè)計(jì)值。484950aaaXKcK)Xh(p2 令最大彎矩點(diǎn)為令最大彎矩點(diǎn)為o點(diǎn)，即該點(diǎn)以上的主、被動(dòng)土壓力合力相等，該點(diǎn)距坑點(diǎn)，即該點(diǎn)以上的主、被動(dòng)土壓力合力相等，該點(diǎn)距坑底的距離為底的距離為X：pppKcKp2XX 則最大彎矩為：則最大彎矩為

28、：m.581X 51解得：解得：X處的主動(dòng)土壓力為：處的主動(dòng)土壓力為：X處的被動(dòng)土壓力為：處的被動(dòng)土壓力為：aipjEE m/mkN. 97331535488695453MmaxmkN. 9282929733101251Mmax則最大彎矩設(shè)計(jì)值為：則最大彎矩設(shè)計(jì)值為： 靜力平衡法認(rèn)為懸臂樁在主動(dòng)土壓力作用下，將趨靜力平衡法認(rèn)為懸臂樁在主動(dòng)土壓力作用下，將趨向于繞樁上的某一點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使土壓力的分向于繞樁上的某一點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使土壓力的分布發(fā)生變化。樁后土壓力由主動(dòng)土壓力轉(zhuǎn)到被動(dòng)土布發(fā)生變化。樁后土壓力由主動(dòng)土壓力轉(zhuǎn)到被動(dòng)土壓力，而樁前土壓力則由被動(dòng)土壓力轉(zhuǎn)到主動(dòng)土壓壓力，而樁前土壓力則由

29、被動(dòng)土壓力轉(zhuǎn)到主動(dòng)土壓力。力。（2 2）靜力平衡法嵌固深度及內(nèi)力計(jì)算）靜力平衡法嵌固深度及內(nèi)力計(jì)算52 靜力平衡法計(jì)算簡圖（均質(zhì)土）靜力平衡法計(jì)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(jì)算）靜力平衡法嵌固深度及內(nèi)力計(jì)算53 靜力平衡法靜力平衡法p當(dāng)懸臂樁樁處于平衡狀態(tài)，當(dāng)懸臂樁樁處于平衡狀態(tài)，此時(shí)所對應(yīng)的樁的入土深度即此時(shí)所對應(yīng)的樁的入土深度即是保證板樁穩(wěn)定的最小入土深是保證板樁穩(wěn)定的最小入土深度。根據(jù)樁的靜力平衡條件可度。根據(jù)樁的靜力平衡條件可以求出該深度。以求出該深度。p根據(jù)根據(jù)作用在樁上的水

30、平力之作用在樁上的水平力之和等于和等于0，各力距任一點(diǎn)力矩之各力距任一點(diǎn)力矩之和等于和等于0的靜力平衡條件，建立的靜力平衡條件，建立靜力平衡方程。靜力平衡方程。t54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(dòng)土壓力以一個(gè)集中力Ep代替。 （3 3）BlumBlum法嵌固深度及內(nèi)力計(jì)算法嵌固深度及內(nèi)力計(jì)算55hEaEpEPx oC (Kp-Ka) p- a56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(jì)算圖靜力平衡法計(jì)算圖 d. Blum 計(jì)算圖式計(jì)算圖式（

31、3 3）BlumBlum法嵌固深度及內(nèi)力計(jì)算法嵌固深度及內(nèi)力計(jì)算(a)圖比較接近實(shí)際的土壓力分布，是實(shí)際曲線的初步簡化，(b)圖是H.Blum的進(jìn)一步簡化，將旋轉(zhuǎn)點(diǎn)以下的被動(dòng)土壓力近似的用一個(gè)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(diǎn)的靜力平衡條件。(a) (b) 57 布魯姆法（均質(zhì)土）布魯姆法（均質(zhì)土）布魯姆法以一個(gè)集中力布魯姆法以一個(gè)集中力 Ep代替樁底出現(xiàn)的被動(dòng)土壓力，代替樁底出現(xiàn)的被動(dòng)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(jì)算樁嵌固深度計(jì)算樁嵌固深度 t對樁底對樁底C點(diǎn)取力矩

32、，點(diǎn)取力矩，由由Mc=0得到：得到：OhtluEpxKKap)( EpE4E1E2E3PCxxma 03xE)axl (Pp582apappx)KK(22xx)KK(E 0)KK()al (P6x)KK(P6xapap3 u可根據(jù)凈土壓力零點(diǎn)處板樁前被動(dòng)土壓力強(qiáng)度與墻后主動(dòng)土壓力強(qiáng)度相等的關(guān)系求得（c=0,q=0時(shí)），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(jì)算深度時(shí)，會有一點(diǎn)的誤差，因此Blum建議將計(jì)算出的x增加20%，因而懸臂樁的 嵌固深度 ： t = 1.2x +()paK uKhuapaK huKK59 內(nèi)力計(jì)算內(nèi)力計(jì)算 最大彎矩發(fā)生在剪力最大

33、彎矩發(fā)生在剪力Q=0處，如圖設(shè)處，如圖設(shè)O點(diǎn)以下點(diǎn)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(2P2map 3mapmxKK6axlPM)()(max OhtluEpxKKap)( EpE4E1E2E3PCxxma60)KK(P2xapm 某二級基坑開挖深度某二級基坑開挖深度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(hù)，試，現(xiàn)擬采用懸臂式排樁支護(hù)，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61解解 沿支護(hù)墻長度方向取沿支護(hù)

34、墻長度方向取1延米進(jìn)行計(jì)算延米進(jìn)行計(jì)算主動(dòng)土壓力系數(shù)：主動(dòng)土壓力系數(shù)：被動(dòng)土壓力系數(shù)：被動(dòng)土壓力系數(shù)：基坑開挖地面處土壓力強(qiáng)度：基坑開挖地面處土壓力強(qiáng)度：土壓力零點(diǎn)據(jù)開挖面的距離土壓力零點(diǎn)據(jù)開挖面的距離 4902204524522.)(tan)(tanKa 0422204524522.)(tan)(tanKp 2aahkN/m1 .4449. 05 . 420hKp m42. 149. 004. 25 . 449. 0KKhKuapa 62m/kN22.991 .445 . 45 . 0ph21Eah1a 3m324.5h32h1a kN/m31.3142. 11 .4421up21Eah2a

35、 開挖面以上樁后側(cè)主動(dòng)土壓力：開挖面以上樁后側(cè)主動(dòng)土壓力：其作用點(diǎn)距地面的距離：其作用點(diǎn)距地面的距離：樁后側(cè)開挖面至土壓力零點(diǎn)凈土壓力樁后側(cè)開挖面至土壓力零點(diǎn)凈土壓力 ：m97. 442. 1315 . 4u31hh2a 其作用點(diǎn)據(jù)地面的距離其作用點(diǎn)據(jù)地面的距離 ：63作用于樁后的土壓力合力作用于樁后的土壓力合力 ：kN/m53.13031.3122.99EEP2a1a 其作用點(diǎn)距地面的距離：其作用點(diǎn)距地面的距離：m47. 353.13097. 431.31322.99PhEhEh2a2a1a1aa 將上面計(jì)算得到的值代入下式：將上面計(jì)算得到的值代入下式：0)KK()huh(P6x)KK(P6

36、xapaap3 經(jīng)整理得：經(jīng)整理得：09 .61x26.25x3 解得：解得：m97. 5x 64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 .13lm08.135 . 458. 8thlminmin 取取65最大彎矩點(diǎn)據(jù)土壓力零點(diǎn)的距離為：最大彎矩點(diǎn)據(jù)土壓力零點(diǎn)的距離為： 最大彎矩為：最大彎矩為：m90. 22049. 0-04. 253.1302)KK(P2xapm ）（ m/mkN34.5729 . 2)49. 004. 2(62

37、0)47. 39 . 242. 15 . 4(53.130 x)KK(6)hxuh(PM33mapammax 66懸臂樁Blum法的計(jì)算步驟 計(jì)算坑下土壓力強(qiáng)度相為0距坑底的距離u；對樁底C點(diǎn)取力矩，由Mc=0得到土壓力強(qiáng)度為0點(diǎn)距樁端的距離x；計(jì)算設(shè)計(jì)樁長t = 1.2x +計(jì)算剪應(yīng)力為0點(diǎn)距坑底的距離xm;計(jì)算樁身最大彎矩設(shè)計(jì)值Md; 樁身截面尺寸和配筋驗(yàn)算。題題1： 某懸臂樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)如圖示，試用布魯姆法計(jì)算樁長度某懸臂樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)如圖示，試用布魯姆法計(jì)算樁長度及樁內(nèi)力。及樁內(nèi)力。6mluE3E1E2Paq=10kN/m2 c=0=34=20kN/m368解：解： 懸臂樁長度懸臂樁長度537

38、. 3/2)(45tanK,283. 0/2)-(45tanK2p2a 83kPa. 2283. 010qKpaa1 36.79kPa283. 0)62010(h)Kq(eaa2 57m. 0283. 0537. 3283. 0)20/106()K-K(K)/qh(uK)uqh(uKapaap 129.35kN/m57. 036.790.56)83. 279.36(5 . 0683. 2EEEP321 6905m. 435.129)57. 03/16(57. 079.365 . 063/26)83. 2-79.36(5 . 03683. 2a t=1.2x+u=1.24.34+0.57=5.8

39、m板樁長板樁長=6+5.8=11.8m。0)KK()auh(P6x)KK(P6xapap3 005.30 x93.11x3 m34. 4x 70 計(jì)算最大彎矩計(jì)算最大彎矩99m. 1)283. 0537. 3(2035.1292)KK(P2xapm m/m484kN99. 16)283. 0537. 3(20)08. 499. 157. 6(35.129x6)KK()axl (PM33mapmmax 7172懸臂樁的基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算包括：整體懸臂樁的基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算包括：整體穩(wěn)定性驗(yàn)算和滲流穩(wěn)定性驗(yàn)算。穩(wěn)定性驗(yàn)算和滲流穩(wěn)定性驗(yàn)算。4 4、基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算：、基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算：圓弧滑動(dòng)整體穩(wěn)定性系數(shù)圓弧滑動(dòng)整體穩(wěn)定性系數(shù)Ks：對于一級、二級：對于一級、二級和三級基坑分別不小于和三級基坑分別不小于1.35、1.30和和1.257374抗突涌穩(wěn)定性驗(yàn)算whhwwKhD 坑底