雙排樁支護(hù)設(shè)計(jì)

雙排樁支護(hù)設(shè)計(jì)第1頁/共43頁一單排灌注樁和雙排灌注樁二雙排樁布置與特點(diǎn)三雙排樁的模型試驗(yàn)四雙排樁工程實(shí)測(cè)五雙排樁的設(shè)計(jì)計(jì)算探討六雙排樁的內(nèi)力計(jì)算七工程實(shí)例第2頁/共43頁一單排灌注樁和雙排灌注樁懸臂式單排混凝土灌注樁在粘土、沙土地區(qū)，基坑深10m以內(nèi)，用的比較多。但是樁頂水平位移較大，基坑深大于10m的，就必須做支撐或錨桿，但施工復(fù)雜，且工期加長。因此考慮用雙排懸臂樁，施工簡單、無須延長工期。

將單排樁每間隔一根樁，推出一根樁往后排形成梅花樁，或每間隔一根樁抽出一根樁將其排列在后排，這樣樁距增大一倍，樁數(shù)相同。在樁頂建一連圈梁，梁寬一般為排距尺寸，厚500mm，前后排樁與樁頂圈梁組成剛度很大的結(jié)構(gòu)。1土質(zhì)對(duì)懸臂樁的影響

（1）模型試驗(yàn)情況

基坑長10m，寬4m，深2m多，以Φ30銅管作為擋土樁，樁長1.8m，黃銅管上貼電阻片。

（2）粘性土與砂土試驗(yàn)參數(shù)第3頁/共43頁第4頁/共43頁（3）模型試驗(yàn)實(shí)測(cè)繪制曲線圖

圖1為實(shí)測(cè)土壓力對(duì)比，圖2為樁頂位移對(duì)比，圖3為樁內(nèi)力分布對(duì)比。

第5頁/共43頁（第6頁/共43頁

（4）試驗(yàn)結(jié)果

砂性土樁的主動(dòng)土壓力明顯大于粘性土，粘聚力c起了很大作用；粘土的主動(dòng)土壓力分布呈三角形狀態(tài)；樁頂位移，從曲線圖看出當(dāng)基坑開挖到1.1m時(shí)砂性土B已達(dá)極限狀態(tài)，而粘性土A，在開挖到1.4m時(shí)才達(dá)極限狀態(tài)，再次說明砂性土的土壓力大于粘土的土壓力；實(shí)測(cè)樁內(nèi)力，砂性土彎矩大于粘性土，最大彎矩砂土是粘土的3.6倍。第7頁/共43頁圖4雙排樁土壓力分布及隨開挖深度的變化雙排樁的土壓力模型試驗(yàn)，排距1.2m的土壓力，如圖4所示；排距2.4m的土壓力如圖5所示。

2雙排樁的土壓力分布第8頁/共43頁圖5雙排樁實(shí)測(cè)土壓力分布及隨開挖深度的變化第9頁/共43頁雙排樁土壓力分布及隨開挖深度變化如圖4及圖5，試驗(yàn)中分別在前排與后排樁及兩排樁間埋設(shè)壓力盒，圖中所示是后排樁體一側(cè)與前排樁挖土面一側(cè)嵌固段上的土壓力測(cè)試分布。

測(cè)試結(jié)果說明：土壓力與單排懸臂樁圖土壓力變化規(guī)律相同，是懸臂樁的土壓力分布規(guī)律。

可以得出：雙排樁的土壓力分布與單排懸臂樁的土壓力分布是相同的，是懸臂樁規(guī)律。

第10頁/共43頁二雙排樁布置與特點(diǎn)1布置

雙排樁的布置分前后排樁及梅花型樁，如圖6所示。樁頂必須用圈梁連起，成為整體。

第11頁/共43頁2特點(diǎn)

由于樁頂圈梁與雙排樁連接成整體，可以把樁入土嵌固部分?？闯墒莻€(gè)剛架，在承受水平荷載時(shí)，位移很小，彎矩也小。模型試驗(yàn)和工程計(jì)算的彎矩、位移都說明其特點(diǎn)。（1）位移小：從圖6雙排樁計(jì)算位移為30mm，單排樁計(jì)算位移80mm，為雙排樁的2.7倍，與模型試驗(yàn)相同。（2）彎矩：單排樁計(jì)算最大彎矩為450kN·m，后排彎矩為350kN·m。（3）施工簡單，不需用錨桿經(jīng)濟(jì)效益好，如在安外華僑大廈公寓，深基坑14m，采用雙排樁，取得了約50萬元的經(jīng)濟(jì)效果。第12頁/共43頁三雙排裝的模型試驗(yàn)1模型試驗(yàn)概況

模型試驗(yàn)在中國建筑科學(xué)研究院地基所模型試驗(yàn)室進(jìn)行，試驗(yàn)坑長10m，寬4m。

模型樁采用黃銅管直徑30mm，樁長1.8m，在黃銅管外壁上貼電阻片，經(jīng)標(biāo)定后作為正式護(hù)坡樁。單排樁間距為60mm，雙排樁間距大一倍，排距試驗(yàn)為120mm或240mm兩種。

試驗(yàn)土料為粘性土及砂土，其物理力學(xué)指標(biāo)及顆粒組成百分比從略。

土壓力測(cè)量采用應(yīng)變式的微形土壓力盒，直徑25mm，厚7mm，并專門設(shè)計(jì)壓力盒支座。

第13頁/共43頁2模型試驗(yàn)的布置

模型試驗(yàn)為兩種不同排距的雙排樁，與單排樁的對(duì)比試驗(yàn)。如圖7所示，單排樁樁間距60mm，雙排樁樁間距120mm，排距一種是120mm，另一是240mm，樁頂處為模擬工程實(shí)際圈梁剛度，用扁鋼條作為連接梁，用螺栓將兩排樁連接，在相對(duì)應(yīng)的前后排樁上也用扁鋼連接，而使前后排樁形成一個(gè)模型實(shí)際雙排樁結(jié)構(gòu)。做三組試驗(yàn)：單排樁、排距為120mm的雙排樁、排距為240mm的雙排樁。單排樁樁距60mm，雙排樁樁距120mm，樁長相同，皆為1.8m，樁徑相同，皆為30mm，樁數(shù)相同，皆為50根，得出各項(xiàng)不同結(jié)果。第14頁/共43頁第15頁/共43頁3雙排樁位移

在樁數(shù)相同的條件下，也就是雙排樁間距為單排樁間距2倍的情況下，雙排樁的位移小于單排樁的位移。圖8為三組試驗(yàn)樁頂位移隨開挖深度的變化曲線。

由圖8可以得出，當(dāng)樁長1.8m，挖深1.4m，嵌固0.4m時(shí)，得出表2的位移量。從圖8及表2可以看出：單排樁的位移量約為雙排樁的2.5倍到3.4倍。而雙排樁排距不同，相差不大。第16頁/共43頁第17頁/共43頁

這一試驗(yàn)結(jié)果對(duì)實(shí)際工程意義很大，以為有的深基坑開挖工程，要求支護(hù)結(jié)構(gòu)位移不能太大。在不用錨桿的情況下，雙排樁可以解決位移打得問題。

由試驗(yàn)實(shí)測(cè)樁體位移曲線發(fā)現(xiàn)，由于雙排樁結(jié)構(gòu)的剛性連梁作用，不但樁頂位移量相差很多，而且沿樁長的撓度曲線形狀也不相同。圖9為雙排樁與單排樁模型試驗(yàn)樁體位移曲線圖，實(shí)測(cè)的雙排樁前排（挖土側(cè)）樁樁體位移曲線，與相應(yīng)單排樁的樁體位移曲線對(duì)比。

由圖9中（a）單排樁（b）（c）的雙排樁在不同挖土深度下前排樁的變形曲線，雙排樁由于樁頂剛性連接梁的約束，限制了自變形與樁頂?shù)霓D(zhuǎn)角，變形形式象受水平力作用下的剛架變形。

而排距不同的（b）（c）雙排樁，在挖深1.4m、1.5m時(shí)，變形也有所不同，在1.5m時(shí)，排距120mm的前排樁變形達(dá)42mm，排樁240mm的僅為24mm，相差級(jí)多，有后排樁通過剛性連梁拉住前排樁的趨勢(shì)。第18頁/共43頁第19頁/共43頁4雙排樁的內(nèi)力

通過模型試驗(yàn)對(duì)雙排樁的內(nèi)力分析，排距不同得出不同的結(jié)果。排距與樁徑的關(guān)系分析如下：

（1）排距為L=4d（d為樁直徑）即L=120mm的情況如圖7-10所示，可以得出實(shí)際受力規(guī)律不同于將前后排樁及樁間土看做是一個(gè)整體的組合梁受力，而近似于受有水平力的剛架，樁間土看做是作用在剛架上的荷載。圖中顯示無論是前排還是后排樁，都受到交變應(yīng)力，莊上段彎矩與下段彎矩符號(hào)相反。連接前后排樁的圈梁的剛度對(duì)這種分布形式的彎矩影響很大，連梁與節(jié)點(diǎn)的剛度越大，交變應(yīng)力會(huì)越明顯，即樁上段的彎矩會(huì)越大。模型試驗(yàn)剛度不是很大，實(shí)際工程中的圈梁剛度很大。在方莊小區(qū)及安外華僑公寓工程中實(shí)測(cè)，得到驗(yàn)證。

（2）排距為L=8d（樁徑為30mm）時(shí)即L=240mm的雙排樁，測(cè)出的內(nèi)力分布如圖7-11。當(dāng)排距從120mm增至240mm，增加一倍時(shí)，土壓力主要作用在前排樁，后排樁主要是通過連梁，受到前排樁的拉力，起到拉樁作用，這時(shí)樁的受力狀態(tài)，與排距小的狀態(tài)是完全不同的?？梢哉J(rèn)為排距大的樁（L=2D=8d）的模型試驗(yàn)，已經(jīng)不是雙排樁，而是錨拉樁。

另外從圖9雙排樁樁體位移曲線，在挖土1.5m時(shí)，（b）圖L=120mm時(shí)位移達(dá)42mm，而（c）圖L=240mm時(shí)位移僅24mm。但實(shí)測(cè)的都是前排樁（挖土側(cè)）的樁體位移曲線，從位移曲線圖（b）及（c）比較，說明在L=240mm時(shí)，前排樁因有后排樁的拉結(jié)作用，位移小下來，這在挖土深度1.5m時(shí)特別明顯。

從內(nèi)力測(cè)量和位移測(cè)試都充分說明，L=2D=240mm時(shí)的雙排樁，已經(jīng)是拉結(jié)樁，而不是雙排樁。第20頁/共43頁4雙排樁的內(nèi)力

通過模型試驗(yàn)對(duì)雙排樁的內(nèi)力分析，排距不同得出不同的結(jié)果。排距與樁徑的關(guān)系分析如下：

第21頁/共43頁（1）排距為L=4d（d為樁直徑）即L=120mm的情況如圖10所示，可以得出實(shí)際受力規(guī)律不同于將前后排樁及樁間土看做是一個(gè)整體的組合梁受力，而近似于受有水平力的剛架，樁間土看做是作用在剛架上的荷載。圖中顯示無論是前排還是后排樁，都受到交變應(yīng)力，莊上段彎矩與下段彎矩符號(hào)相反。連接前后排樁的圈梁的剛度對(duì)這種分布形式的彎矩影響很大，連梁與節(jié)點(diǎn)的剛度越大，交變應(yīng)力會(huì)越明顯，即樁上段的彎矩會(huì)越大。模型試驗(yàn)剛度不是很大，實(shí)際工程中的圈梁剛度很大。在方莊小區(qū)及安外華僑公寓工程中實(shí)測(cè)，得到驗(yàn)證。

（2）排距為L=8d（樁徑為30mm）時(shí)即L=240mm的雙排樁，測(cè)出的內(nèi)力分布如圖11。當(dāng)排距從120mm增至240mm，增加一倍時(shí)，土壓力主要作用在前排樁，后排樁主要是通過連梁，受到前排樁的拉力，起到拉樁作用，這時(shí)樁的受力狀態(tài)，與排距小的狀態(tài)是完全不同的?？梢哉J(rèn)為排距大的樁（L=2D=8d）的模型試驗(yàn)，已經(jīng)不是雙排樁，而是錨拉樁。第22頁/共43頁另外從圖7-9雙排樁樁體位移曲線，在挖土1.5m時(shí)，（b）圖L=120mm時(shí)位移達(dá)42mm，而（c）圖L=240mm時(shí)位移僅24mm。但實(shí)測(cè)的都是前排樁（挖土側(cè)）的樁體位移曲線，從位移曲線圖（b）及（c）比較，說明在L=240mm時(shí)，前排樁因有后排樁的拉結(jié)作用，位移小下來，這在挖土深度1.5m時(shí)特別明顯。

從內(nèi)力測(cè)量和位移測(cè)試都充分說明，L=2D=240mm時(shí)的雙排樁，已經(jīng)是拉結(jié)樁，而不是雙排樁。第23頁/共43頁第24頁/共43頁四雙排樁工程實(shí)例1方莊小區(qū)6號(hào)樓工程實(shí)測(cè)北京方莊小區(qū)方城園5、6及10號(hào)樓，基坑采用雙排樁支護(hù)，6號(hào)樓基坑深9.8m，采用Φ600灌注樁，樁埋入坑下4.6m，梅花形布置，樁距2m，排距1.2m，L=2d,l連接圈梁呈斜形?；右陨现饕獮檎惩粒酉聻樯巴翆?。實(shí)測(cè)內(nèi)力如圖7-12，內(nèi)力分布基本與模型試驗(yàn)圖7-10相同，其差異在于上部拉應(yīng)力比下部在另一側(cè)所受的拉應(yīng)力大，這是由于實(shí)際工程頂部連梁剛度大的原因。2安定門外華僑公寓工程實(shí)測(cè)

北京安定門外華僑公寓，基坑深14m，樁徑采用Φ600，梅花形布置，樁距2m，排距1.2m，頂上連接圈梁為矩形鋼筋混凝土梁，寬1.8m，厚0.5m，實(shí)測(cè)雙排樁內(nèi)力見工程第3實(shí)例圖9-7.從實(shí)測(cè)圖與模型試驗(yàn)小排距（L==4d）圖皆相似，充分說明排距L與樁徑關(guān)系密切。第25頁/共43頁第26頁/共43頁五雙排樁測(cè)試結(jié)果小結(jié)

通過模型試驗(yàn)及工程實(shí)測(cè)結(jié)果，提出如下小結(jié)：1雙排樁的樁徑以Φ400~Φ600為宜。2雙排樁的排距與樁徑關(guān)系密切，排距L=1.5d~3d為宜。3當(dāng)L=8d時(shí)，已不是雙排樁的概念，已經(jīng)是拉結(jié)樁的關(guān)系。第27頁/共43頁第28頁/共43頁六雙排樁的設(shè)計(jì)計(jì)算探討1計(jì)算基本假定（1）因樁頂用鋼筋混凝土圈梁連接，其平面如圖6所示，因此可將前后排樁與樁頂連梁，看做一個(gè)底端嵌固的剛架結(jié)構(gòu)，如圖13.結(jié)點(diǎn)A、B可視為直角剛結(jié)點(diǎn)。（2）由于連梁AB與樁長相比約（12%）很小，且實(shí)際工程采用的連梁剛度很大（約1800mmx500mm）。所以可將梁AB看做沒有變形的絕對(duì)剛體，基坑開挖后，在土壓力作用下，假定梁AB只能平移而不產(chǎn)生轉(zhuǎn)角。（3）因梁AB為剛體，不產(chǎn)生壓縮或伸縮變形，因此A點(diǎn)的水平位移等于B點(diǎn)的水平位移，即ΔA=ΔB。第29頁/共43頁第30頁/共43頁2土壓力的計(jì)算第31頁/共43頁第32頁/共43頁通常雙排樁分梅花式排列和前后排對(duì)看排列，如圖15所示。梅花式排列在實(shí)際工程中應(yīng)用較普遍，但樁距較大，前后樁相對(duì)排列的形式，模型試驗(yàn)中已是試驗(yàn)。兩者試驗(yàn)結(jié)果是一致的。

第33頁/共43頁（1）梅花式排列

如圖7-16（a），考慮樁間土對(duì)土壓力的傳遞作用，一般情況下前排樁與后排樁土壓力是不同的。

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第36頁/共43頁（2）前后排距形排列

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