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1、1目 录1.基坑排桩支护设计基本理论2.基坑排桩护设计任务书3.基坑基坑排桩支护设计指导书4.本次设计的相关资料21.基坑排桩支护设计基本理论1.1 概述1.1.1 基坑支护的作用基坑开挖后,形成临空面,在基坑土体自身重量、地表荷载、地下水渗透作用下，可能产生破坏或过大变形，危及基础施工或周围建筑物的安全，因此，须对基坑侧壁采取一定的措施进行支护。1.1.2 排桩支护的定义、支护原理排桩:由连续的桩体（或地下连续墙体）或桩（墙）体与锚固结构共同组成的基坑支护结构，该支护结构适用性广泛在支护中能提供可靠的抗倾覆及抗滑移能力。锚固设施：用来加固、锚固现场原位土体的细长杆件。通常采用岩土中钻孔，置入
2、变形钢筋，并沿孔全长注浆的方法做成。加固原理：基坑临空面形成后，由于边坡在自重应力下的内部材料抗剪强度不能维持自身稳定，侧壁土体有向临空面滑移的趋势，及沿某一圆弧破坏面破坏的趋势，打入排桩后，排桩作为挡土结构承受了来自侧向的主动土压力作用，从而阻止了侧壁土体向基坑方向的位移；而在排桩施加的锚固结构物进一步提供了张拉力，并由于锚杆的拉力，使潜在破坏面上的法向应力增大，因而摩擦力增大，阻止基坑侧壁沿某一潜在破坏面破坏。1.1.3 排桩支护的主要设计内容（1）桩体嵌固深度的计算（2）桩（墙）体内力与截面承载力计算（3）支撑体系设计计算1.2 嵌固深度计算对于开挖较浅的基坑，仅采用悬臂式支护，排桩的嵌
3、固深度足够就能满足地基的侧向压力，从而使抗滑移及整体稳定性达到设计要求，而随着开挖深度的增长，还需要在排桩支护的基础上采用额外支护支点（即锚杆或锚杆群） 。在本次课程设计中，主要采用悬臂式支护，其主要嵌固深度计算方法如下：对于基坑外侧受到的主动土压力：其中2aaaphKc2tan45Ko对于基坑内侧受到的被动土压力其中ppp2tpo由以上各式可作出基坑内外侧土压力分布图见图 1.1，其中 ， 分别为内外侧土压力的合aEp力，在数值上等于压力分布图的面积，作用位置位于图的型心到排桩的垂线的垂足处。令悬臂式支护结构嵌固深度设计值为 根据抗倾覆稳定条件，考虑基坑重要性系数与分项系dh数，嵌固深度应满
4、足下式：301.2piaihEhdhpE1ahE432图 1.1 某悬臂式支护结构嵌固深度计算简图墙以上基坑内侧土层压力的合力piE作用点到桩墙底的距离h墙以上基坑外侧土层压力的合力ai作用点到桩墙底的距离 一级基坑取 1.2，二、三级基坑取 1.00即：总桩长=嵌固深度+ 基坑深度备注：此处计算嵌固深度要求解一元三次方程，可采用以下两种方法:1.盛金公式法求解（见附录 1） 。2.用试算法不断逼近合理值：如先取 =1, =5， =10， =15 试算各个取值下方程结果，例如 f(10)0, 则根dhddhd据拉格朗日中值定理：10 与 15 之间必然存在一个 满足 f( )=0，然后继续在
5、10 与 15 之间dhd缩小范围，取 11 与 14 试算以此类推直至逼近最接近值。 （取值精确到 0.1）1.3 排桩内力计算悬臂式支护结构主要的内力是计算弯矩和剪力，根据材料力学原理，结构界面最大剪力应满足弯矩为零，最大弯矩应满足剪力为零，由此可计算截面最大弯矩 和最大剪力 ，从而cMcV进行结构设计:如图 1.1，设结构上某截面满足以下条件： aphE则该截面上的剪力即为最大剪力，其值为： capV4同样假设结构上某截面满足以下条件 apE则该界面上的弯矩即为最大弯矩其值为： capMh根据基坑规程的规定，桩身所受的最大弯矩设计值 应取：dM01.25dc1.4 截面承载力计算排桩、地
6、下连续墙等结构均应进行截面承载力计算。正截面受弯及斜截面受剪承载力计算及纵向钢筋、箍筋构造要求，应符合国家现行标准混凝土结构设计规范有关规定。实际工程中，排桩中的单桩一般为圆形截面，配筋通常有两种形式，即全截面均匀配筋和在受拉区、受压区局部均匀配筋的情况。圆形截面均匀配筋正截面受弯承载力应满足： 312sinsinicr tMfArfA其中 圆形截面面积A全部纵向钢筋截面面积s圆形截面半径r纵向钢筋重心所在圆周的半径s对应于受压区混凝土截面面积的圆心角与 的比值 2纵向受拉钢筋截面面积与全部纵向钢筋截面面积的比值t混凝土抗压强度cf钢筋抗拉强度r混凝土强度系数 C50 以下取 1.0，C50
7、以上取 0.941当 时，取 ，否则令0.6250t1.25t具体计算时，应先通过下式求解 ，注意角度的单位为弧度（rad） ，sin.3b其中 yscfA可用试算法可求解出 ，并进而得到 。随后即可验算桩身承载力 M，如承载力大于设计最t大弯矩 则表示满足设计要求，否则需重新确定桩身截面尺寸、配筋。dM具体设计时还应考虑一下情况：1.忽略受压区钢筋作用。2.设计时为计算方便通常按受拉区与受压区钢筋对称布置钢筋。51.5 排桩支护的构造要求桩径：对于悬臂式桩的桩径初步设计时不应小于 600mm桩距：当基坑开挖深度较大时，结构内力较大，同事桩间土稳定性较差，对于悬臂式排桩结构可初选 1-2 倍的
8、桩径作为中心距。相反则可选用较大的桩距。冠梁：排桩顶部应设钢筋混凝土冠梁连接，冠梁宽度不宜小于桩径，高度不宜小于 400mm。构造采用 HPB235 钢筋，直径不宜大于 12mm。净保护层不宜小于 50mm，构造筋间距采用 200-300mm。其他：基坑开挖后，排桩的桩间土防护可采用钢丝网混凝土护面、砖砌等处理方法、当桩间渗水时应在护面设置泄水口与排水沟。62.基坑排桩支护设计任务书2.1 教学班级：地下 09 级2.2 设计时间：校历 1 周。2.3 设计任务：完成某建筑场地的基坑支护设计。2.4 课程设计目的：了解实际工程中基坑支护设计的方法、内容和掌握设计排桩支护基坑的设计方法。2.5
9、设计要求：2.5.1 熟悉分析相关资料，确定排桩支护基坑的适宜性。2.5.2 设计内容：将基坑侧壁分成几段,分别确定以下内容。（1）桩体嵌固深度（2）桩体内力与截面承载力计算（3）桩体截面配筋及构造钢筋布置（4）桩顶护面措施，坡顶、坡脚、排水措施，基底泄水孔的布置（5）绘制基坑支护剖面图及配筋截面图2.5.3 计算：桩内外土压力分布计算；桩体嵌固深度计算；桩体内力与截面承载力计算。以确定桩的长度和截面配筋。2.5.4 图件：提供基坑支护平面布置图；分段提供基坑支护剖面图及配筋截面图。2.5.5 施工说明。 （说明内容为图件未反映的部分支护方案要点）2.6 本次设计成果要求：各细部参数，清楚明确
10、;计算正确，过程详细 ;图件规范清晰。2.7、时间安排：第 1 天：熟悉相关资料，明确设计思路，初步确定各参数。第 2、3、4 天：计算。第 4、5 天：结果整理。附：岩土工程勘察报告 （部分内容）：包括基础相关资料、环境资料。73、基坑排桩支护设计指导书3.1 设计依据1.混凝土结构设计规范2.建筑基坑支护技术规程3.岩土工程勘察报告4.邻近建筑物、道路、地下管线情况。3.2 设计步骤1. 熟悉相关资料，根据场地条件、基坑开挖深度、环境条件、地表荷载、土质条件将基坑侧壁分成几段，对每段分别设计。以下是每段的设计步骤：2. 选择相应的支护结构类型（排桩） 。3. 据基坑深度、地表荷载、场地土质
11、情况，及排桩的构造要求等，初步拟定基坑支护的内容和参数，如：排桩类型、直径、桩间距、钻孔直径；混凝土及钢筋材料种类、强度；排桩顶护面措施，冠梁、桩脚、排水措施。4. 基坑内外土压力计算，按土层分层计算内部为被动土压力，外部为主动土压力，从而根据二者确定嵌入深度，进而确定桩长。5.通过截面受力计算排桩配筋面积及箍筋布置。3.3 图件基坑支护平面布置图:反映边排基础轴线、边线，支护结构类型，基坑上口开挖线、下口开挖线，基底各部分标高，及周围环境情况。排桩支护剖面图：标明基坑深度、侧壁坡度；桩长、桩径及内部钢筋示意；砼的强度、钢筋等级。桩截面的配筋构造图。3.4 施工说明：参见岩土工程施工技术桩基础部分。8
