深基坑排樁支護結(jié)構(gòu)

第二節(jié)深基坑排樁支護結(jié)構(gòu)基坑開挖時，對不能放坡或由于場地限制而不能采用攪拌樁支護，開挖深度在6~10米左右時，即可采用排樁支護。排樁支護可采用鉆孔灌注樁、人工挖孔樁、預制鋼筋混凝土板樁或鋼板樁。圖3-5排樁支護的類型1精選ppt排樁支護結(jié)構(gòu)可分為：〔1〕柱列式排樁支護：當邊坡土質(zhì)尚好、地下水位較低時，可利用土拱作用，以稀疏鉆孔灌注樁或挖孔樁支擋土坡，如圖3-5a所示?！?〕連續(xù)排樁支護〔圖3-5b〕：在軟土中一般不能形成土拱，支擋結(jié)構(gòu)應該連續(xù)排。密排的鉆孔樁可互相搭接，或在樁身混凝土強度尚未形成時，在相鄰樁之間做一根素混凝土樹根樁把鉆孔樁排連起來，如圖3-5c所示。也可采用鋼板樁、鋼筋混凝土板樁，如圖3-5d、e所示?！?〕組合式排樁支護：在地下水位較高的軟土地區(qū)，可采用鉆孔灌注排樁與水泥土樁防滲墻組合的方式，如圖3-5f所示。2精選ppt按基坑開挖深度及支擋結(jié)構(gòu)受力情況，排樁支護可分為一下幾種情況。〔1〕無支撐〔懸臂〕支護結(jié)構(gòu)：當基坑開挖深度不大，即可利用懸臂作用擋住墻后土體?！?〕單支撐結(jié)構(gòu)：當基坑開挖深度較大時，不能采用無支撐支護結(jié)構(gòu)，可以在支護結(jié)構(gòu)頂部附近設置一單支撐〔或拉錨〕?！?〕多支撐結(jié)構(gòu)：當基坑開挖深度較深時，可設置多道支撐，以減少擋墻的壓力。3精選ppt一、無支撐排樁支護結(jié)構(gòu)無支撐排樁支護結(jié)構(gòu)也亦即懸臂式樁排支護結(jié)構(gòu)〔懸臂板樁的變位及土壓力分布圖見圖3-6〕，可由多種樁型組成，本節(jié)只涉及相間或密排插入基坑底面以下一定深度的鋼筋混凝土樁，樁頂設置鋼筋混凝土鎖口梁，樁體承受水平推力，鎖口梁調(diào)節(jié)各樁受力和水平位移的支護結(jié)構(gòu)體系。擋土深度視地質(zhì)條件和樁徑而異，一般不宜超過6m。4精選ppt圖3-6懸臂板樁的變位及土壓力分布圖a.變位示意圖b.土壓力分布圖c.懸臂板樁計算圖d.Blum計算圖式5精選ppt懸臂樁支護結(jié)構(gòu)靜力計算主要目的有二個：

〔1〕懸臂樁樁身插入基底面以下的最小入土深度Dmin；〔2〕樁身最大彎矩及所在位置，以計算樁身的截面和配筋?！惨弧辰Y(jié)構(gòu)靜力計算模型鋼筋混凝土樁插入基底面以下的深度可以根據(jù)靜力平衡條件確定：如圖3-7所示，通過主被動兩側(cè)土壓力對C點的力矩平衡，解式〔3-12〕，即可得最小入土深度Dmin?！?-12〕式中MEa1，MEa2——分別為基底以上及以下主動土壓力之合力對C點的力矩〔kN.m〕；MEP——被動土壓力對C點的力矩〔kN.m〕。樁的設計長度應按下式確定：〔3-13〕式中H——基坑開挖深度〔m〕；——增大系數(shù)，基坑底以下土質(zhì)較好時取1.2；反之取1.46精選ppt圖3-7懸臂式樁排計算圖7精選ppt〔二〕計算步驟1.土壓力計算包括主動和被動壓力和超載影響的計算。樁的入土深度為未知，可設為Dmin，這局部的土壓力暫以包含Dmin的式子表示。2.力矩平衡計算分別計算主、被動土壓力對C點的力矩，再按照力矩平衡條件，列出平衡方程，一般為Dmin的三次方程。3.解方程，得出Dmin。4.求剪力為零點深度，對該深度截面計算彎矩，即為最大彎矩Mmax。

5.根據(jù)Dmin確定樁的設計入土深度，根據(jù)Mmax確定適當?shù)臉稄?、樁距和樁的配筋?精選ppt〔三〕算例：某工程基坑支護擬采用懸臂樁結(jié)構(gòu)，主要參數(shù)如圖3-8〔a〕所示。試計算樁的設計長度，樁身最大彎矩及所在位置。9精選ppt一、土壓力計算根據(jù)此題題意，公式〔3-3〕和〔3-11〕可以推導出公式〔3-14〕和〔3-15〕，計算結(jié)果如表〔3-5〕和〔3-6〕所示。〔3-14〕

〔3-15〕10精選ppt11精選ppt12精選ppt13精選ppt主動區(qū)力矩合計：

1.55Dmin3+25.83Dmin2+143.35Dmin+265.2被動區(qū)力矩合計：

6.46Dmin3+14.28Dmin2根據(jù)平衡條件可得：

4.91Dmin3-11.55Dmin2-143.35Dmin-265.2=0解之，得:Dmin=7.33m

樁的設計嵌入深度取:1.2Dmin=8.8m≈9m樁的總長為:6+9=15m

14精選ppt3.求最大彎矩設剪力零點位于基底以下x處，該點以上主動土壓力合力為：〔51.66×5.55〕／2+51.66x+0.5〔γ·x·Ka〕x=4.655x2+51.66x+143.35該點以上被動土壓力合力為：28.56x+0.5〔γ·x·Kp〕x=19.38x2+28.56x

令兩者相等，得：14.725x2-23.1x-143.35=0

解得

x=4.0m對該截面求矩即得最大彎矩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至此計算完畢，接著可按最大彎矩選擇適當?shù)臉稄?、樁距和配筋。但尚應注意計算所得Mmax是每延米樁排的彎矩值，應乘以樁距，并乘以荷載分項系數(shù)1.25之后，才是單樁彎矩設計值。15精選ppt〔四〕鋼筋混凝土懸臂樁排結(jié)構(gòu)設計要求1.懸臂鋼筋混凝土樁的配筋應按鋼筋混凝土受彎構(gòu)件計算和配筋，并應按規(guī)定采取構(gòu)造措施。圓形截面樁宜均勻配筋，在土質(zhì)較好或采用人工挖孔樁確有施工保證可采用不均勻配筋，將抗彎鋼筋集中布置在受拉邊的彎矩作用平面左右各45°范圍內(nèi)，以增大抵抗力矩。2.鋼筋混凝土鎖口梁厚度一般可為400～500mm，平面上外包樁體并突出50～100mm，沿基坑周邊形成封閉結(jié)構(gòu)。鎖口梁按水平面內(nèi)作用有正負彎矩的受彎構(gòu)件配筋，每側(cè)不宜少于3φ16，梁截面的總配筋率不小于0.4%，角撐可按構(gòu)造設計為鋼構(gòu)件或鋼筋混凝土構(gòu)件。3.支護的鋼筋混凝土樁采用疏排布置時，在各樁中間的空隙部位或樁背后適當布置止水樁，防止?jié)B水和土體從樁間流失。也可在基坑開挖過程中逐步砌筑磚拱防滲。無論采用何種方式，其強度和構(gòu)造應保證能可靠地將土水壓力傳遞給樁身。16精選ppt二、有支撐排樁支護結(jié)構(gòu)有支撐排樁支護結(jié)構(gòu)常見的有頂端支撐的排樁支護結(jié)構(gòu)和樁錨式支護。在實際工程應用中，后者更為普遍。頂部支撐的排樁支護結(jié)構(gòu)〔計算簡圖如圖3-9〕的計算與懸臂樁相比，其不同在于頂部支撐〔樁〕墻的計算需要求頂支撐的內(nèi)力TA。樁錨式支護由支護排樁，錨桿及圍檁等組成，用以支擋坑壁土壓力并限制坑壁的側(cè)向位移。錨桿平面位置應在兩個樁之間空隙穿過。錨桿由錨頭，拉桿和錨固體組成，根據(jù)支護深度和土質(zhì)條件錨桿可設置一層或多層，其錨固段應置于較好的粘性土或粉土、粉細砂層中。條件允許時，可在基坑邊緣以外〔超過潛在滑動面〕設置錨定板，錨塊或錨樁，用拉桿與樁排聯(lián)結(jié)成頂層拉錨。17精選ppt單層樁錨式支護結(jié)構(gòu)計算方法可以根據(jù)樁入土深度的不同采用靜力平衡法〔見圖3-10〕和等值梁法〔見圖3-11〕來計算。

圖3-9頂部支撐樁墻的計算簡圖圖3-10單支點排樁支護的靜力平衡計算簡圖18精選ppt圖3-11單支點排樁支護等值梁法計算簡圖19精選ppt當基坑比較深、土質(zhì)較差時，單支點支護結(jié)構(gòu)不能滿足基坑支擋的強度和穩(wěn)定性要求時，可以采用多層支撐的多支點支護結(jié)構(gòu)。支撐層數(shù)及位置應根據(jù)土質(zhì)、基坑深度、支護結(jié)構(gòu)、支撐結(jié)構(gòu)和施工要求等因素確定。如圖3-12為多支點支撐〔錨桿〕計算模型。20精選ppt圖3-13多層錨桿支護工況圖多層錨桿的設置是隨著開挖不同工況逐層向下開挖而分次設置的，見圖3-13。根據(jù)實測資料這樣設置的多層錨桿有如下一些現(xiàn)象：〔1〕下道錨桿設置之后，上道錨桿的軸向力只有微小的變化，錨桿所在點可以看作是不動點；

〔2〕下道錨桿支點以上的墻體變位，大局部是在下道橫撐設置前產(chǎn)生的。

21精選ppt多層錨桿支護結(jié)構(gòu)是超靜定問題，根據(jù)實際支護中的實測資料可按以下假定將超靜定問題簡化為靜定問題進行計算：

〔1〕各層錨桿所在點均為不動支點；

〔2〕支護樁的下端按簡支端考慮；

〔3〕在自上至下逐層計算過程中，某一層錨固力一旦確定，在后續(xù)的計算中保持不變。如圖3-12所示，對于第i層支撐〔錨桿〕計算如下：對i點取矩，令ΣMi=0，那么有：22精選ppt式中及圖中：Hi——設置第i+1層支撐〔錨桿〕時的開挖深度〔m〕Di——所計算階段滿足力矩平衡的計算入土深度〔m〕Ea1i，Ea2i——分別為Hi深度下的開挖底面上下主動土壓力合力〔kN〕Epi——Di深度范圍內(nèi)的被動土壓力合力〔kN〕MEa1i，MEa2i，MEpi——各項土壓力對Ⅰ點的