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1、第七章 排桩支护设计1主 要 内 容u 第一节 概述u 第二节 悬臂桩设计计算u 第三节 单层支撑（锚拉）桩设计计算u 第四节 多层支撑（锚拉）桩设计计算u 第五节 排桩设计的构造要求u 第六节 排桩支护结构变形计算u 第七节 排桩的施工与检验23第四节 多层支撑（锚拉）桩设计计算u 一、多层支撑（锚拉）桩的设计计算内容u 二、多层支撑（锚拉）桩的设计计算原理u 三、多层支撑（锚拉）桩的设计计算步骤u 四、多层支撑（锚拉）桩身截面尺寸与配筋验算多层支撑（锚拉）桩支护体系各组成部分内撑式支护体系一般包括二部分，竖向围护结构体系 和内支撑体系。有时还包括止水帷幕。45678北锚碇基础为目前世界最深
2、矩形超深基坑，长69m，宽50m，底板厚度5.0m，采 用嵌入基岩的地下连续墙（墙厚1.2m）与12道钢筋砼内支撑及节点处的16根1.2m和 16根0.6m钢管砼立柱桩作为深基坑的围护结构，基坑最大开挖深度50m。锚区距长 江大堤仅70多米。 p(1) 多层支撑（锚拉）桩嵌固深度的确定。p(2) 支护结构体系的内力分析和结构强度计算。（锚索及内撑结构设计）p(3) 基坑的稳定性验算。p(4) 基坑底抗渗流稳定验算。p(5) 基坑的变形计算，内容包括支护结构的侧向位移、坑外地面的沉降和坑底隆起等项目。9一、多层支撑（锚拉）桩的设计计算内容10排桩的设计计算工况排桩的设计中需要对下列工况进行结构分
3、析，并按其中最不利作用效应进行支护结构设计。p 1、基坑开挖至坑底时的状况；p 2、对锚拉式和支撑式结构，基坑开挖至各层锚杆或支撑施工面时的状况；p 3、在主体地下结构施工过程中需要以主体结构构件替换支撑或锚杆的状况；此时，主体结构构件应满足替换后各设计工况下的承载力、变形及稳定性要求；p 4、对水平内支撑式支挡结构，基坑各边水平荷载不对等的各种工况。结构分析时考虑锚杆或支撑的设置与拆除支撑的拆除工况 1112（1）等弯矩布置：各跨度的最大弯矩相等，可充分利用桩的抗弯强度；但是较深基坑，下部的支锚层距过小，层数多，不经济。 锚杆（支撑）的布置及特点13（2）等反力布置：各层支锚水平反力基本相等
4、，使锚杆设计简化；但当基坑较深时，下部的支锚层距过小，层数多，同样不经济。锚杆（支撑）的布置及特点14（3）等间距布置：支锚结构的上、下排间距基本相同，基坑较深时，减少了支锚层数，较经济；但带来了较复杂的计算量。等间距布置在工程实际中设计最为普遍。锚杆（支撑）的布置及特点1. 支撑点位置的影响图 (a)、(b)给出了开挖深 度H=15.8m的三层支撑 的围护墙在支撑点位置 变化时墙体沿深度方向 的位移和弯矩分布。 与单撑支护结构不同的 是，当支撑位置下降时 ，墙体变形和弯矩在深 度范围内均显著减小， 即支撑点下移对多撑支 护结构的受力和变形都 是有利的。支撑点位置、各层支撑间相对刚度对多撑支护
5、结构的影响152. 各层支撑间的相对刚度的影响p 图 (a) 、(b)给 出了各 支撑间 相对刚 度变化 时墙体 沿深度 方向的 位移和 弯矩的 分布情 况。p 曲线a为基本算例； p 曲线b为最上层支撑刚 度增加一倍而其它条件 不变的情况； p 曲线c为最下层支撑刚 度增加一倍而其它条件 不变的情况。 增加最上层支撑刚度 可以适当减小墙体上 部水平位移而对下部 变形无明显的影响， 同时使墙体负弯矩有 一定程度的增大，增 加最下层支撑的刚度 则对墙体的受力和变 形均很有利。因而多 层支撑基坑支护工程 应重视和适当加强最 下层支撑。16171、桩径、桩距的确定：按照地区经验取值。一般桩径D0.4
6、m，可取0.6m、0.8m、1.0m等。桩的中心距不宜大于2D；有地下水时，桩中心距可取（1.21.5）D；砂土和软土取小值，粘性土取大值。无地下水、降水或者土质较好时，桩中心距2D。2、土压力计算：按照规范法计算土压力、经验土压力或实测土压力。二、多层支撑（锚拉）桩的设计计算步骤水平位移云图 桩间距3.2m时应用有限元法研究合理的桩间距桩间距2.2m时桩间土失稳18二、多层支撑（锚拉）桩的设计计算步骤3、嵌固深度及内力计算：19多层支撑（锚拉）桩支护结构的计算模型与内力分析方法主要有以下几种：u 1、等值值梁法；u 2、二分之一分担法；u 3、逐层层开挖支撑力不变变法；u 4、弹弹性支点法；
7、u 5、有限元法20多层支护的施工是先施工挡土桩或挡土墙，然后开挖第一层土，挖到第一层支撑或锚杆以下若干距离，进行第一层支撑或锚杆施工。然后向下挖第二层土，挖到第二层支撑支点以下若干距离，进行第二层支撑或锚杆施工。如此循环作业，一直挖到坑底为止。其计算方法是根据实际施工，按每层支撑受力后不因下阶段支撑及开挖而改变数值的原理进行的。逐层开挖支撑力不变法21逐层开挖支撑力不变计算法概述施工方式：多层支护的施工先施工支护桩，然后开挖第一层土 ，挖到第一层支撑点以下若干距离，进行第一层支撑，然后挖 第二层土，当挖到第二层支撑点以下若干距离，进行第二支撑 ，如此循环。因而计算方法应根据实际施工，按每层支
8、撑受力后不因下阶段 开挖而改变的原理进行计算。22a、设设置支撑A以前的开挖阶阶段，可将挡墙挡墙 作为为一端嵌固在土中 的悬悬臂桩桩 ；b、在设设置支撑B以前的开挖阶阶段，挡墙挡墙 是两个支点的静定梁， 两个支点分别别是A及土中静压压力为为零的一点 ；c、在设设置支撑C以前的开挖阶阶段，挡墙挡墙 是具有三个支点的连续连续 梁，三个支点分别为别为 A、B及土中的土压压力为为零的点 ；d、在浇浇筑底板以前的开挖阶阶段，挡墙挡墙 是具有四个支点的三跨连连 续续梁。 23逐层开挖支撑力不变计算法计算假定1.受力的假定：每层层支撑后不因下阶阶段的开挖或支撑设设置而改 变变受力大小。2.变变形的假定：上层
9、层支撑后，下层层开挖时时，在上层层段内的支护护 桩桩变变形很小，认为认为 不再变变化。3.挖土深度的规规定：上层层支撑开挖阶阶段，挖土深度满满足下层层支 撑的施工要求，一般开挖到下层层支撑下的0.5m。4.支撑的假定：每层层支撑后支撑点可按简简支进进行计计算。5.零弯点的假定：将土压压力强度为为0的点近似认为认为 是0弯矩点。24逐层开挖支撑力不变计算法计算方法1. 求RB的支撑反力EaFRBRCRDEaORBRCy在未作B点支撑前按悬臂桩 来计算，是否满足要求在作B点支撑后，B点支撑 必须满足C点支撑尚未施工 的要求反力RB算法：找出C点下0弯点距离y ，根据O点力矩平衡可以求出RB25逐层
10、开挖支撑力不变计算法计算方法2. 求RC的支撑反力EaFRBRCRDEaORBRDy反力RC算法：找出D点下0弯点距离y，根据O点力矩平衡可以求出RC(注意此时时RB的支撑力不变变，需考虑虑此力矩)。RC26逐层开挖支撑力不变计算法计算方法3. 求RD的支撑反力与上述方法相同。4. 核算支撑点和梁的强度由于连续连续 梁上各支点已知，可以求出各断面弯距，支座的负负弯距大于跨中弯距，可求几个支座弯 距，选选其最大的作为为强度核算依据。5. 按等值值梁法计计算桩桩的嵌固深度。6. 基坑中土压压力为为0点位置，如下表：砂性土黏性土 =200.25h(阶段挖土深度)标贯数N20.4h =25 0.16h
11、2N100.3h =30 0.08h10N200.2h =35 0.035h20N0.1h27逐层开挖支撑力不变法计算算例例：北京京城大厦，超高层层建筑，地上52层层，地下4层层，地面以上高183.53m，箱形基础础，埋深23.76m（按23.5m计计算），采用进进口27m长长的H型钢桩钢桩 （488mm300mm）挡墙挡墙 土，锤击锤击 打入，间间距1.1m。三层锚层锚 杆拉结结。各层层土平均重度19kN/m3，土的内摩擦角平均为为30，粘聚力c=10kPa，23m以下为为卵石，贯贯入度大于100mm/10击击，=3543，潜水位于的圆砾圆砾 石中，深10m内有上层层滞水。地面荷载载按10k
12、N/m2计计。28逐层开挖支撑力不变法计算算例解：1、求RBEaO1RBRCy5m7m0.51) 先求0弯距点，查查表得到30，得到y=0.08h=1m。2) 求EA81.73) 根据O1点力矩平衡求RB29逐层开挖支撑力不变法计算算例 2、求RCEaO2RBRCy5m7m0.5119.36m1) 先求0弯距点，查查表得到30，得到 y=0.08h=1.48m2) 求EA3) 根据O2点力矩平衡求RC30逐层开挖支撑力不变法计算算例 3、求RDEaO3RBRCy5m7m5.5m6m1) 先求0弯距点，查查表得到30，得到 y=0.08h=1.88m2) 求EA3) 根据O3点力矩平衡求RD15
13、0.631逐层开挖支撑力不变法计算算例 4、求最大弯距此处处，采用简简支梁法分段计计算 EaO3RBRCyl1=5ml2=7m5.5ml3=6mRD采用连续连续 梁的计计算弯距分配法32多层支撑计算方法分析1、应应用连续连续 梁计计算方法，因荷载载复杂杂，计计算量大且繁琐琐， 与实际结实际结 果有一定差距。2、二分之一分担法是一种基于工程实实践的近似方法，由于 各地不同的土质质条件，计计算结结果差别较别较 大，一般作设计设计 前 的估算。p石家庄某高层层建筑基坑深20.7m，三层锚层锚 杆，实际设计实际设计 的 第一层锚层锚 杆水平力是按二分之一分担法计计算的，其值为值为 316kN，工程发发
14、生了事故。后用逐层层开挖支撑支承力不变变法 重新计计算，结结果为为396kN，与设计值设计值 差25%。3、逐层层开挖支撑力不变变法的计计算，符合实际实际 的工况，在开 挖过过程中桩桩、墙总墙总 要发发生变变形，进进行支撑时时可随时对时对 支撑 轴轴力调调整，而且计计算较为较为 简简便。m法与等值值梁法的比较较 用m法和等值梁法分析多撑围护体系时墙体弯矩的分布。 两种方法有很大差别的，从而也说明常用的基坑工程计算理论和方法是存在问题的。 鉴于等值梁法对被动土压力取值的敏感性，建议对多撑支护体系采用m法进行分析，有些工程仅用等值梁法分析是存在隐患的。33m法的局限性 m法即能计计算围护墙围护墙
15、的位移，可解决等值值梁等传统传统 的 计计算方法不能解决的变变形问题问题 ，而且计计算参数Kh或m已 有现现成的范围值围值 ，在计计算机上运算比较简单较简单 ，但也应应 该该指出通用的弹弹性地基梁法尚有一些局限性，有待今后 作进进一步的研究。 m法解决了变变形问题问题 ，但强度问题问题 基本上没有涉及。由 于围护桩墙围护桩墙 的嵌固深度主要决定于土的强度，而不是变变 形的大小，因此不能用m法来确定。此外，由m法算得 的土的抗力还还需用土的强度理论论来判定它是否在容许值许值 之内。可是此处处的土抗力又有其特殊涵义义，应为应为 静止土 压压力以外的力（因在位移为为零时时，土抗力为为零），所以 较难
16、较难 判定。 3435采用m 法计算水平承载力、内力和变位时采用一个重要的参数 m 值。对于m 值,较成熟的是通过单桩横向静载试验。实际上业 主极少会为基坑设计而作单桩横向静载试验。采用查表法取m 值有很大的不确定性。图12 和表2 是河海大学施建勇等在南京长江路和估依廊路的国投大 厦采用m 法计算和实测的一个例子。该基坑坑底距地表11.5m ,桩顶 距地表2.3m ,桩长18.9m。在距地表2.3m 和6.0m 各设一道内支撑 。从图12 和表2 可以看出,用m 法计算的位移和轴力与实测有很大 区别,特别是轴力。36第五节 排桩设计的构造要求排桩构造 p 排桩桩径与桩距:悬臂式灌注桩桩径600mm; 锚 拉式或内撑式400mm， 连续排桩心心距不大于 2；p 混凝土强度不应小于C25；p 嵌固深度一般取总桩长的1/31/2；p 顶部应设冠梁：冠梁的宽度不小于桩径，高度不小 于桩径的
