单支点排桩支护结构设计示例
(完整版)排桩支护设计与计算
排桩支护设计与计算8.7.1概述基坑开挖事，对不能放坡或由于场地限制而不能采用搅拌桩支护，开挖深度在6~10米左右时，即可采用排桩支护。
排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩。
图8-4排桩支护的类型排桩支护结构可分为：（1）柱列式排桩支护当边坡土质尚好、地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡，如图8-4a所示。
（2）连续排桩支护（图8-4b）在软土中一般不能形成土拱，支挡结构应该连续排。
密排的钻孔桩可互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，如图8-4c所示。
也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图8-4d、e所示。
（3）组合式排桩支护在地下水位较高搭软土地区，可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合的方式，如图8-4f所示。
按基坑开挖深度及支挡结构受力情况，排桩支护可分为一下几种情况。
（1）无支撑(悬臂)支护结构：当基坑开挖深度不大，即可利用悬臂作用挡住墙后土体。
（2）单支撑结构：当基坑开挖深度较大时，不能采用无支撑支护结构，可以在支护结构顶部附近设置一单支撑（或拉锚）。
（3）多支撑结构：当基坑开挖深度较深时，可设置多道支撑，以减少挡墙挡压力。
根据上海地区的施工实践，对于开挖深度<6m的基坑，在场地条件允许的情况下，可采用重力式深层搅拌桩挡墙较为理想。
当场地受限制时，也可采用φ600mm密排悬臂钻孔桩，桩与桩之间可用树根桩密封，也可采用灌注桩后注浆或打水泥搅拌桩作防水帷幕；对于开挖深度在4～6m的基坑，根据场地条件和周围环境可选用重力式深层搅拌桩挡墙，或打入预制混凝土板桩或钢板桩，其后注浆或加搅拌桩防渗，设一道檩和支撑也可采用φ600mm钻孔桩，后面用搅拌桩防渗，顶部设一道圈梁和支撑；对于开挖深度为6～10米的基坑，以往采用φ800～1000mm的钻孔桩，后面加深层搅拌桩或注浆放水，并设2～3道支撑，支撑道数视土质情况、周围环境及围护结构变形要求而定；对于开挖深度大于10m的基坑，以往常采用地下连续墙，设多层支撑，虽然安全可靠，但价格昂贵。
排桩支护设计与计算
排桩支护设计与计算8.7.1概述基坑开挖事，对不能放坡或由于场地限制而不能采用搅拌桩支护，开挖深度在6~10米左右时，即可采用排桩支护。
排桩支护可采用钻孔灌注桩、人工挖孔桩、预制钢筋混凝土板桩或钢板桩。
图8-4排桩支护的类型排桩支护结构可分为：（1）柱列式排桩支护当边坡土质尚好、地下水位较低时，可利用土拱作用，以稀疏钻孔灌注桩或挖孔桩支挡土坡，如图8-4a所示。
（2）连续排桩支护（图8-4b）在软土中一般不能形成土拱，支挡结构应该连续排。
密排的钻孔桩可互相搭接，或在桩身混凝土强度尚未形成时，在相邻桩之间做一根素混凝土树根桩把钻孔桩排连起来，如图8-4c所示。
也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图8-4d、e所示。
（3）组合式排桩支护在地下水位较高搭软土地区，可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合的方式，如图8-4f所示。
按基坑开挖深度及支挡结构受力情况，排桩支护可分为一下几种情况。
（1）无支撑(悬臂)支护结构：当基坑开挖深度不大，即可利用悬臂作用挡住墙后土体。
（2）单支撑结构：当基坑开挖深度较大时，不能采用无支撑支护结构，可以在支护结构顶部附近设置一单支撑（或拉锚）。
（3）多支撑结构：当基坑开挖深度较深时，可设置多道支撑，以减少挡墙挡压力。
根据上海地区的施工实践，对于开挖深度<6m的基坑，在场地条件允许的情况下，可采用重力式深层搅拌桩挡墙较为理想。
当场地受限制时，也可采用φ600mm密排悬臂钻孔桩，桩与桩之间可用树根桩密封，也可采用灌注桩后注浆或打水泥搅拌桩作防水帷幕；对于开挖深度在4～6m的基坑，根据场地条件和周围环境可选用重力式深层搅拌桩挡墙，或打入预制混凝土板桩或钢板桩，其后注浆或加搅拌桩防渗，设一道檩和支撑也可采用φ600mm钻孔桩，后面用搅拌桩防渗，顶部设一道圈梁和支撑；对于开挖深度为6～10米的基坑，以往采用φ800～1000mm的钻孔桩，后面加深层搅拌桩或注浆放水，并设2～3道支撑，支撑道数视土质情况、周围环境及围护结构变形要求而定；对于开挖深度大于10m的基坑，以往常采用地下连续墙，设多层支撑，虽然安全可靠，但价格昂贵。
等值梁法的应用
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式中及图中： Hi——设置第i+1层支撑（锚杆）时的开挖深度（m） Di——所计算阶段满足力矩平衡的计算入土深度（m） Ea1i， Ea2i——分别为Hi深度下的开挖底面上下主动土压力合力 （kN ） Epi——Di深度范围内的被动土压力合力（kN） MEa1i， MEa2i， MEpi——各项土压力对Ⅰ点的力矩（kN.m） ——第i至第i-1层支撑（锚杆）力对i点的力矩（kN.m） 在上式（3-16）中，含有Di，解出后从（3-17）式中可算出第i层支 撑（锚杆）力Ti（kN）。 对最下一层支撑（锚杆）计算得出的Di值可作为桩的最小入土深度 Dmin。 支护桩的设计长度D按下式确定： D=H+Kd· Dmin （土质好时Kd=1.2，反之Kd=1.4） 按此设计的入土深度，尚应满足整体稳定性验算要求
• 多层锚杆支护结构是超静定问题，根据实际支护 中的实测资料可按下列假定将超静定问题简化为 静定问题进行计算： （1）各层锚杆所在点均为不动支点； （2）支护桩的下端按简支端考虑； （3）在自上至下逐层计算过程中，某一层锚 固力一旦确定，在后续的计算中保持不变。 • 如图3-12所示，对于第i层支撑（锚杆）计算如下： • 对i点取矩，令ΣMi=0，则有：
等值梁法在深基坑中的应用
一、序言
• 建造埋置深度大的基础或地下工程时，往 往需要进行深度大的土方开挖。这个由地 面向下开挖的地下空间称为基坑。 • 在建筑物的地下室或深基础、地铁、市政 工程、地下空间开发利用等工程均涉及深 基坑的开挖。
二、等值梁法的基本原理
• 桩入坑底土内有弹性嵌定端，单锚点则为铰接点。
图3-11 单支点排桩支护等值梁法计 算简图
• 当基坑比较深、土质较差 时，单支点支护结构不能 满足基坑支挡的强度和稳 定性要求时，可以采用多 层支撑的多支点支护结构。 支撑层数及位置应根据土 质、基坑深度、支护结构、 支撑结构和施工要求等因 素确定。如图 3-12 为多支 点支撑（锚杆）计算模型。
排桩内支撑支护结构优化设计方法
４ ． ２内支撑体系的设计计算 内支撑系统由四道平而支撑和立柱组成。 每道支撑包括环梁 堪． 梁和 通过相关技术确定 自然环境对工程项目施工质量的影响 ， 尤其需要对施 支撑汗。小同地质剖而计算求出的支撑系统需要提供 的支护抗力是小 同 工现场周边的水文地质条件进行调查， 检测出施工场地下是否存在地下 的 ，设计 支 撑系统 时按 所需 最 大支 护抗力 计算 ，第 一 ，二 道取 ＝ ３ ５ ３ ｋ Ｎ ／ ｍ， 第三 ， 四道取 Ｎ ＝ ５ ７ １ ｋ Ｎ ／ ｍ， 支护抗力较小侧将山基坑外侧 水， 以及地下水运动是否会对舡 项 目造成影响。在本文案例中， 相关人 Ｎ 员通过仔细的调查发现， 工程所处环境地形较为平坦 ， 基坑挖设的过程 的被动土压力平衡。 通过对计算结果分析比较得出 ） 在× 向 双铰的支撑 中， 机器需要一次穿过素填土、 粉砂、 粗砂、 角砾等土质层 ， 该地基所处的 条件下， 环梁的弯矩最大 ， 支撑仟件的轴力最大 在将支撑体系的南侧与 土层强度较高， 属于强风化岩层。通过分析该工程水文条件调查报告发 西侧的支座设置为固定支座的支撑条件下 ， 腰梁的弯矩最大。 在内支撑体 现， 施工场地地下水的来源主要是 自然降雨 ， 地下水运动的方向是 自北向 系中， 支撑柯 眵 主要的控制构件 ， 因此考虑选用第—种支撑条件 南， 该地下水的水位 比较稳定， 处于地下 Ｚ ８ ｍ 一 ３ ２ ｍ左右。通过分析水文 下各构件的最小利内力组介来对各构件进行截面和配龟 计算。最终确定 （ １ ） 第一 条件 ， 可以了解该工程的基坑支护方式 ， 本文案例中 ， 采用了排桩 内支撑 四道钢筋混凝土内支撑各主要结构构件的截面几何尺寸分别为： 支护结构体系， 根据分析显示， 这种＝ 方 式 可以节省支护成本， 操作简单 ， 可 道内支撑冠梁（ Ｇ 宽 ×高二 １ ６ ０ ０ ｍｍ×１ Ｏ ０ ０ ｍ ｒ Ｉ １ ； 第二道内支撑腰梁 高＝ １ ２ ０ ０ ｍ ｍ× ８ ０ ０ ｍ ｍ ； 第三道内支撑腰梁 宽 Ｘ高 ＝ １ ２ ０ ０ ｍｍ× 以保证施工的安全性。 利用排桩内支撑支护技术 ， 可以充分利用当地的自 宽Ｘ 然资源， 而且 符合因地制宜的没计原则。在工程动工前， 设计 人员还要全 ８ ０ ０ ｍｍ ； 第四道 内支撑腰梁 宽 ｘ 高 ＝ １ ２ ０ ０ ｍｍ× ８ ０ ０ ａ ｒ ｍ ； Ｃ ２ ） 环梁 面考虑影响工程质量的因素 ， 要根据施工场地的条件、 基坑挖没的深度以 宽 Ｘ 高＝ １ ２ ０ ０ ｍ ｍ× ８ ０ ０ ｍ ｍ ； （ ３ ）支撑连杆 ㈣ 截面： 宽 ×高 ＝ ８ ０ ０ ａ ｒ ｍ×
《排桩地基支护方案》课件
技术创新方向
绿色环保：采用环保材料、节 能技术，降低排桩地基支护对 环境的影响
复合材料：研发新型复合材料， 提高排桩地基支护的强度、耐 久性和抗腐蚀性
智能化：利用人工智能、大数 据等技术，实现排桩地基支护 的自动化、智能化
施工工艺：改进施工工艺，提 高排桩地基支护的效率和质量
市场发展趋势
施工方法的选择
确定施工场地的地质 条件
选择合适的排桩类型 和尺寸
确定施工顺序和工艺 流程
考虑施工设备和人员 的配置
制定施工质量控制措 施和应急预案
施工过程中的注意事项
确保桩基的稳定 性和可靠性
确保桩基的垂直 度和水平度
确保桩基的强度 和刚度
确保桩基的耐久 性和抗腐蚀性
确保桩基的环保 性和安全性
确保桩基的施工 质量和施工进度
优点：稳定性 好，承载能力 强，抗震性能 好，施工速度 快，适应性强
缺点：造价较 高，施工难度 较大，对环境 有一定影响， 需要定期维护
和检查
排桩的设计原则
稳定性：确保排桩 地基的稳定性，防 止地基沉降和变形
承载力：满足建筑 物的承载力要求， 保证建筑物的安全
经济性：考虑经济 因素，选择合适的 排桩类型和材料
支护方案：采用 排桩地基支护， 桩径为1.2米， 桩长为30米
施工过程：首先 进行桩基施工， 然后进行桩间土 的回填和压实
效果评价：支护 效果良好，建筑 物沉降控制在允 许范围内，满足 设计要求
案例二：某大型桥梁排桩地基支护工程
项目背景：某 大型桥梁建设， 需要采用排桩 地基支护方案
工程规模：桥 梁全长约1000 米，桥面宽度
排桩地基支护方案
目录
排桩地基支护方案概述 排桩地基支护的设计 排桩地基支护的施工方法 排桩地基支护的应用案例 排桩地基支护的未来发展
支护组合形式优秀案例（2）
支护组合形式优秀案例（2）支护组合形式优秀案例汇总8 轨道交通亦庄线肖村桥车站支护工程肖村桥站位于宋家庄站与小红门站之间，南四环与成寿寺路交叉口的北侧，城外诚家具城广场上，地下多种管线交错复杂。
基坑开挖深度16.7m，基坑长192.4，宽19.7，总建筑面积10200平方米。
支护形式：为挡土墙+钻孔灌注桩+3道锚杆，为一桩一锚，东端大里程处及盾构井段围护结构形式为钻孔灌注桩+3道钢支撑(斜撑)。
挡土墙高2.3m，护坡桩直径800mm，间距1.3m，桩长19.661m，嵌固长度为5m，护坡桩共计342根。
锚杆为一桩一锚，长度为27-30m。
降水方式：采用大口径管井降水。
支护形式：挡土墙+钻孔灌注桩+锚杆桩支护形式：挡土墙+钻孔灌注桩+锚杆桩支护形式：挡土墙+钻孔灌注桩+锚杆桩9 杭州地铁1号线滨康路车站基坑支护工程杭州地铁1号线工程滨康路站位于滨安路、滨康路及西兴路间的三角地块内，与滨康路成60º夹角，施工条件良好。
该工程基坑开挖长170m，宽21.7-25.8m，支护形式：采用800mm厚地下连续墙，标准段采用1道混凝土支撑加3道钢支撑，端头井采用1道混凝土支撑加4道钢支撑。
连续墙共87槽。
钢支撑采用φ609壁厚16mm钢管，支撑间距1.7～4.5m，一般为3m;混凝土支撑为八字形撑，支撑间距8.4～9.5m，一般为9.0m。
出入口采用SMW桩施工，桩径φ850mm，共136根。
降水形式：采用大口径无砂管降水。
承压气体排气井，施工期间进行坑外排气，在排气井外设置回灌井。
支护形式：地下连续墙+钢支撑+混凝土支撑支护形式：地下连续墙+钢支撑+混凝土支撑10 深圳地铁翠竹车站基坑支护工程翠竹站位于东门北路与翠竹路、华丽路交叉路口地下，东南侧紧邻银汉大厦(原海洋大厦)、翠竹小学，西北角与深圳市人民医院相临。
车站建筑总面积10053.9m2。
基坑开挖深度16.4-17.8m，基坑开挖长度192m，宽约18.5-23m。
单支点排桩支护结构设计示例讲解
基坑支护结构设计一．基坑侧壁安全等级的确定基坑支护结构设计与其它建筑结构设计一样，要求在规定的时间和规定的条件下，完成各项预定功能。
不同的基坑工程，其功能要求则不同。
为了区别对待各种不同的情况,《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）根据支护结构破坏可能产生后果的严重程度，把基坑侧壁划分为不同的安全等级。
建筑基坑支护结构设计应根据表1选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。
建筑基坑分级的标准各种规范不尽相同，《建筑地基基础工程施工质量验收规范》对基坑分级和变形监控值的规定如表1-2。
注：1.符合下列情况之一，为一级基坑：重要工程或支护结构做主体结构的一部分；开挖深度大于10m；与临近建筑物、重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；基坑范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护的基坑。
2．三级基坑为开挖深度小于7m，且周围环境无特殊要求的基坑。
3．除一级和三级外的基坑属于二级基坑。
4．当周围已有的设施有特殊要求时，尚应符合这些要求。
基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算；对于安全等级为一级的及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。
二．计算参数的确定基坑工程支护设计的主要计算参数，包括土的重力密度γ及土的抗剪强度指标c、φ值。
对于超固结土，用常规试验方法进行剪切试验获得的粘聚力，包括真粘聚力和表观粘聚力两部分，其中表观粘聚力比真粘聚力要大的多。
而超固结土一旦遇水，表观粘聚力迅速下降至真粘聚力。
因此应对试验给出的粘聚力值进行折减后，才能用于基坑工程设计。
根据长春地区的工程经验，将c值乘以0.4～0.5的折减系数，给出设计计算参数ｃ、φ和γ值。
为了将土压力分布表为直线，,应求出基坑底面以上及基坑底面至桩端处的平均土性指标。
平均重度：∑∑⋅=iiim hhγγ平均粘聚力：∑∑⋅=iiim hhcc平均内摩擦角：∑∑⋅=iiim hhφφ根据长春地区的工程经验，鉴于本工程的实际情况，将c值乘以0.4～0.5的折减系数，给出设计计算参数ｃ、φ和γ值如表（二）所示：三．荷载计算作用在支护结构的荷载包括：土压力、水压力、施工荷载、地面超载等。
支护组合形式优秀案例
支护组合形式优秀案例支护组合形式优秀案例汇总基坑支护是为保证地下结构施工及基坑周边环境的安全，对基坑侧壁及周边环境采用的支挡、加固与保护措施。
下面为大家整理了一些支护组合形式的优秀案例，一起来看看吧!1 北京财源国际中心基坑支护工程北京财源国际中心位于朝阳区东长安街延长线，原北京第一机床厂院内。
基坑北侧距居民楼最近距离为3.36m，西侧距丽晶苑(24)层为6.9m。
工程占地面积9444.8m2，总建筑面积23.96万m2。
该工程基坑开挖长279m，宽47-67m，开挖深度为24.86-26.56m。
基坑北侧：砖砌挡墙+灌注桩+5 层锚杆支护体系。
西侧、南侧：连续墙+5层锚杆支护体系。
基坑的东侧、南侧东段：采用土钉墙+灌注桩+锚杆支护体系。
连续墙厚度600-800mm，深度20.24-34.1m;管棚采用φ108钢花管，水平间距1.5m，竖向间距1.5m;护坡桩采用φ800钢筋砼灌注桩，桩间距均为1.4m;锚杆长度21-30m。
降水方式：采用大口管、渗井抽渗结合的闭合降水方案。
财源国际中心西侧支护形式：连续墙+锚杆桩财源国际中心北面支护形式：挡土墙+灌注桩+锚杆桩2 北京银泰中心基坑支护工程银泰中心位于北京建国门外大街国贸桥西南角原第一机床厂院内。
北侧紧邻地铁变电站，基坑围护与其结构外墙净距仅1.95m～2.13m。
该工程由三栋塔楼及裙房组成，总建筑面积35.75万m2 。
基坑开挖长219.4m，宽100.4m，最深部位22.95m。
基坑围护形式：采用10m土钉墙+灌注桩+2层锚杆。
灌注桩为φ800mm，桩间距为1.5m，桩深15.6-19.5m，共计407根。
锚杆为φ150预应力锚杆，第一道长度为15-18m，第二道长度为16-23m，间距为1.5m，共779根。
银泰中心北侧支护形式：土钉墙+灌注桩+锚杆桩3 央视TVCC基坑支护、降水、土方及基础桩工程CCTV新台址建设工程位于北京市朝阳区东三环中路32号，地处东三环路东侧、光华路以北、朝阳路以南，地处北京市中央商务区(CBD)规划范围内。
基坑支护-02.排桩支护
Qu M u 2 Bd
3
Qu－护坡桩基底处的剪力；Mu－护坡桩基底处的弯距；Bd－ 护坡桩的等效抗弯刚度；α－桩间距；β－计算参数；E0－水 平向变形模量；D－桩径；K－弹性系数。
⑵整体转动变形 ⑶柔性变形
Qu M u 2 H 3 2 Bd
Mu 2 3 H 5 Bd
第二章
悬臂桩和桩锚支护
根据受力状态的不同可分为悬臂式、单点支 撑和多点支撑支护结构。
支护结构的设计原则
深基坑支护结构的设计按两种状态即承载力极 限状态和正常使用极限状态进行设计。
(一)承载力极限状态 1.抗剪切破坏
p [ p ]
E p Ea
M [M ]
2.抗倾覆破坏的极限状态
sin 2a 0 af cm A(1 (a at ) f y As 2a 2 sin 3a sin 2a sin at M f cm Ar max 3
A-构件截面面积，As－全部纵向钢筋的截面面积，r－圆形 截面的半径，rs－纵向钢筋所在圆的半径，a－纵向受拉钢 筋面积与全部纵向钢筋截面面积的比值，fcm－混凝土弯曲 抗压强度设计值，fy－普通钢筋的抗拉强度设计值。
3.抗滑动破坏的极限状态
(二)正常使用极限状态
也称变形极限状态。若支护结构在土的侧向压 力作用下产生位移，则地面必然会产生沉降，从而影 响在建工程或邻近建筑物的正常使用。 如果侧向位移过大，还会引起周围建筑物的下 沉、倾斜、开裂、门窗变形以及地下管线设施受损， 造成断电、断水、断气等。 目前，我国还没有统一的限制侧向位移的标准。
四、悬臂式排桩支护结构的设计
1.根据工程地质勘察报告和设计要求确定参数： ①基坑开挖深度H； ②地下水埋深； ③各土层的γi、ci、φi，以及各土层厚度zi； ④地面超载q。 2.求最小插入深度Dmin； ①土压力计算： 如果各土层性质相差不大，可取各土质参数的加 权平均值; 如果土质参数相差较大，应分别计算各层顶面、底 面的土压力强度。取加权平均值弯矩会出现较大误差。 ②根据设计原理介绍的公式计算Dmin。
排桩式支护结构 ppt课件
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排桩式支护结构
根据基坑开挖深度及基坑支护结构受力状况，排桩式 基坑支护结构可以分为以下几种：
① 悬臂式支护结构 ② 单支撑支护结构 ③ 多支撑支护结构
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排桩式支护结构
悬臂式支护结构
排桩支护
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排桩式支护结构
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排桩式支护结构
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排桩式支护结构
（2）相切型排桩： 桩与桩在平面上仅有 一点接触的连续排桩， 有直线或交错排列两 种形式（ 图 2）。
其施工精度较易控 制， 若配套技术完善， 可达到支护和结构墙 体排桩虽然桩间接触断面大，截水性和墙体完整 性比相切型排桩要好，但对变形控制要求较高的基坑支挡 和边坡支护就难以保证；相切型以直线排列较优， 定位 、 控制方便， 墙体厚度小。
（3）支锚式结构就是通过对锚杆施加预应力来控制土 体水平位移， 将滑动土体固定于稳定土层。 因此， 对预 应力锚杆（ 索） 的预应力张拉控制值应视土层情况严格 控制， 使之既要达到施加预应力的目的，
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排桩式支护结构
又必须避免发生预应力锚杆被拔出破坏、 影响支护效果 。
支锚式排桩支护结构， 采用钢筋混凝土挖孔桩及相 应配套技术， 已发展成为深基坑支挡结构的一项重要手 段， 不仅能单纯作挡土墙， 而且还可以作主体结构， 具 有施工简单、 质量可靠的显著特点。随着越来越多的高 、 重、 大型工程建设的发展， 基坑开挖深度日益加深， 支锚式排桩支护结构的设计与施工，以及排桩结构刚度和 稳定性面临的许多问题都亟待今后研讨和实践。
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排桩式支护结构
（1）由于支护排桩的间距小， 相邻桩孔同时成孔时 易造成孔壁塌落。孔壁土的流失会造成地面沉陷， 严重 时危害基坑周边建筑物和地下管线， 因此相邻桩孔不得 同时成孔， 必须视具体情况间隔跳挖。
单支点排桩支护与双排桩支护对比分析
单支点排桩支护与双排桩支护的对比分析-工程论文单支点排桩支护与双排桩支护的对比分析闫超波YAN Chao-bo；徐世光XU Shi-guang；黄建国HUANG Jian-guo；胡石骏HU Shi-jun；巴俊杰BA Jun-jie（昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093）（Faculty of Land Resource Engineering of KUST，Kunming 650093，China）摘要：本文总结了目前将常用的单支点排桩支护和双排桩支护的计算理论，并通过对工程实例的计算结果进行对比分析，得出了双排桩支护对于单支点排桩具有更好的稳定性，可以适当的减小桩长，能有效的减小桩身弯矩等优点。
Abstract: This paper summarizes the calculation theories of single fulcrum soldier pile retaining and double soldier pile retaining commonly used in the current, conducts comparative analysis of calculation results of the engineering examples, and draws the conclusion that the stability of double soldier pile retaining is better than the single fulcrum soldier pile retaining, and the double soldier pile retaining can appropriately reduce the pile length and effectively reduce the bending moment.关键词：单支点排桩支护；双排桩支护；桩身弯矩；稳定性Key words: single fulcrum soldier pile retaining；double soldier pile retaining；pile moment；stability中图分类号：TU473.1 文献标识码：A文章编号：1006-4311（2015）06-0112-020 引言双排桩支护结构是由前、后两排平行的排桩通过连梁连接所组成的门式刚架支护结构，与单排桩悬臂式支护结构相比，双排桩支护结构具有更大的侧向刚度，可以明显减小基坑的侧向变形，因而支护的深度一般也更大，在一些实际工程中已经取得了较好的效果[1]。
排桩式支护结构【共23张PPT】
相一切、型排以桩直式线支排护列结较构优的，形定式位与、分控类制方便， 墙体厚度小。 一②、单排支桩式撑支支护护结结构构的形式与分类
广一州、二 排号桩线式地支铁护车结站构出的入形口式的与挡分土类结构要求刚度大、 变形小， 排桩桩基主要承受水平力。 由 墙于体中具间 备桩 刚要 度嵌 大入 、两变侧形相小邻的桩特，点一，般应不用适范用围配也筋越和来较越高广强。度的挖孔灌注桩，多应用于水利工程由灰浆桩组合的截水墙。
三、排桩支护结构配套技术的发展
排桩支护结构按照有无支锚 （ 支撑或锚杆） 情况， 可分为悬壁式和支锚式排桩 支护结构。 悬壁式排桩支护结构可用于开挖深度不大、基坑底部土质情况较好、 支护 结构变形要求不高的基坑支护工程； 支锚式排桩支护结构可用于开挖深度较大、周边 环境对支护结构变形控制要求严格的基坑支护工程。悬壁式排桩支护结构相对于支锚 式排桩支护结构而言， 桩身弯曲造成的水平位移相对较大， 且桩身截面弯矩随悬壁长 度增加而迅速增加，若基坑底部土层较差， 则悬壁式排桩桩底部的横向位移就较大。 由于悬壁式排桩具有自身位移较大的特点，因此对变形控制要求较高的基坑支护工程 显然就不适应。而支锚式排桩支护结构从基坑开挖深度、 坑底土层、 基坑工程的变形 控制要求等方面考虑，则更适宜用于开挖深度大， 对支护结构变形控制要求严格的复 杂、 困难条件下的基坑支护工程。
二、排桩桩型的结构设计
（2）相切型排桩： 桩与 桩在平面上仅有一点接触 的连续排桩， 有直线或 交错排列两种形式（ 图 2）。
其施工精度较易控制， 若配套技术完善， 可达到 支护和结构墙体的双重功 能。
基坑工程3讲-设计与计算-排桩
悬臂式围护结构内力分析（排桩、板桩）
计算简图（均质土）
排桩变位
净土压力分布
简化处理后的 净土压力分布
静力平衡法
•当板桩处于平衡状态，此时 所对应的板桩的入土深度即
是保证板桩稳定的最小入土
深度。根据板桩的静力平衡
条件可以求出该深度。
在板桩上的水平力之和等于0，各力距任一点力矩之和等 于0的静力平衡条件，建立静力平衡方程，可以求得未知 量 z2 及板桩最小入土深度 t ：
z2
K a (h t)3 K pt 3 (K p K a )(h 2t)
K a
(h
t)2
K
pt
2
z2 (K
p
K a )(h
2t)
0
求解上述联立方程，可以得到未知值 z2，t（也可以采用试算法计 算），为安全起见，计算得到的 t 值还需乘以1.1的安全系数作为设计入 土深度，即实际的入土深度=1.1t 。
对于下端为弹性支撑的单支撑挡墙，弯矩零点位置与 净土压力零点位置很接近，在计算时可以根据净土压力分 布首先确定出弯矩零点位置，并在该点处将梁断开，计算 两个相连的等值简支梁的弯矩。将这种简化方法称为等值 梁法。
A Ra
h0 h
A R
a Ea
B
QB
B B
QB
u
tx
G
G
E’p
Δx
• 对单锚或单撑支护结构，地面 以下土压力为零的位置，即主 动土压力等于被动土压力的位 置，与反弯点位置较接近 。
M max
hb 3
(h b)2 2
K a
b 3
单支点排桩支护结构设计示例(最新整理)
③水压力：在地下水位较高的地区，基坑内外存在着水位差，将对支护结构产生水压力。 《建筑基坑支护技术规程》中建议，对于粘性土可采用水压力与土压力合算的方法，即对作 用在支护结构上的土压力，用土的天然重度和总应力抗剪强度指标进行计算，不另计水压力。
作用在支护结构上的荷载，可按《建筑基坑支护技术规程》给出的支护结构水平荷载标 准值及水平抗力标准值计算表达式进行计算。
基坑支护结构设计
一．基坑侧壁安全等级的确定
基坑支护结构设计与其它建筑结构设计一样，要求在规定的时间和规定的条件下，完成
各项预定功能。不同的基坑工程，其功能要求则不同。为了区别对待各种不同的情况,《建
筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）根据支护结构破坏可能产生后果的严重程度，把基坑侧 壁划分为不同的安全等级。建筑基坑支护结构设计应根据表 1 选用相应的侧壁安全等级及重
①+
质
2.8
②
粘土
粉质
③
1.6
粘土
粉质
④
3.9
粘土
粘土
⑤
4.3
实验给出参数
C
φ
γ
kPA
°
KN/m3
22.6 16.0
18.0
48.6 18.0
19.1
40.5 20.5
19.6
55.4 15.0
20.2
设计计算参数
C
φ
γ
kPA
°
KN/m3
11.3 16.0
18.0
21.9 18.0
19.1
18.2 20.5
Kam tan (45 17.6 / 2) 0.732
ahk =19.3×11.2+30=246.2 KN/㎡
第五节排桩围护结构
施工前需对钢丝绳、麻 绳进行认真检查，发现 绳索受损应立即进行更 换，防止提升过程中出 现断裂，发生安全事故。
从孔内挖出的土方尽 量远离孔口，避免落 入孔内对孔底作业人 员造成伤害。
每日下班前需对正在进行或已成孔 尚未浇筑砼的孔进行认真检查，确 认每个孔都加盖安全防护盖方可离 开（安全防护盖板一般采用钢筋制 作，空隙不宜过大。
特点：具有功率大、钻孔速度快、移位方便、定位准确、
工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少。
适用：砂土、粘性土、粉质土等土层施工
24
旋 挖 钻 机 施 工
25
• 腰梁、横撑及锚杆位置的确定
1）工字钢桩、钢板桩，通常是随基坑土方开挖，在其23m处设置第一道横撑。为防止锚杆拉应力对土层及地下 管线产生不良的影响，一般第一道锚杆设置在距离地面一 下4m处。其他各层横撑及锚杆位置应根据受力经计算确 定，并在基坑土方开挖过程中，随挖随设置。 2）地铁主体结构埋置深，故基坑围护结构需要设置多道横 撑或锚杆。当结构完成后，还要拆除腰梁、横撑和锚头等。 因此在设计时，必须与主体结构施工步骤紧密结合。
二、排桩围护结构的施工
构成排桩的基本桩单元，可以是工字钢、钢板 桩、挖孔桩、钻孔桩、水泥土搅拌桩或劲性水泥 土搅拌桩等，下面学习它们的施工要点
排桩围护结构
1、工字钢装围护结构 2、钢板桩围护结构 3、钻孔灌注桩围护结构 4、挖孔灌注桩围护结构 5、水泥土搅拌桩围护结构 6、劲性水泥土搅拌桩围护结构
水泥土搅拌法施工工艺流程
1. 定位
2. 预搅下沉。待深层搅拌机冷却水循环正常后，启动电机，放松起重机钢丝 绳，使搅拌机沿导向架搅拌切土下沉，下沉速度由电流监测表控制。
3. 制备水泥浆。待搅拌机下沉到一定深度后，开始按设计的配合比制备水 泥浆，在压浆前将水泥浆倒入集料斗中。 4. 提升喷浆搅拌。搅拌机下沉到设计深度后，开启灰浆泵将水泥浆压入地 基中，边喷浆、边旋转，同时严格按照设计确定的提升速度提升搅拌机。 5. 重复上下搅拌。深层搅拌机提升至设计加固深度的顶面标高时，集料斗 中的水泥浆应正好排空。为了使软土和水泥浆搅拌均匀，可以再次将搅拌机 边旋转沉入土中，至设计加固深度后，再将搅拌机边旋转边提升出地面。 6. 移位。
支护设计--桩锚支护
基坑支护设计本次工程中，基坑埋深H=9m，地面超载选为20kPa计算。
土层较为软弱，基坑侧壁安全性等级为为1级，重要性系数为1.1。
勘察报告中指出：第3层土为较松散的软弱土层，尤其是在进行降水工程之后，其整体稳定性更差，故需加一道锚杆，以稳定该土层。
各土层力学参数表如下表1.1所示。
土层参数编号名称厚度(m) 重度(kN/m3) 内聚力(kPa) 内摩擦角(°)比重天然孔隙比01 杂填土 1.67 16.00 15.00 12.00 2.50 1.0002 粘质粉土 3.90 20.40 9.00 29.80 2.50 1.0003 粉质粘土 2.00 19.80 17.00 14.40 2.50 1.0004 粘质粉土0.78 20.20 11.00 29.10 2.50 1.0005 粉质粘土 1.32 19.80 17.00 14.40 2.50 1.0006 砂质粉土 1.48 20.20 11.00 29.10 2.50 1.0007 细砂 1.65 20.60 10.00 30.00 2.50 1.0008 粘质粉土 3.27 20.20 17.00 28.00 2.50 1.0009 砂质粉土 1.28 20.60 11.00 29.10 2.50 1.00对基坑深度范围内（<=9m）的参数取深度加权可以得到如下数值：γ̅=18.28kN/m3，c̅=12.64kN/m3，φ̅=21.90°4.1 求基坑底面至设定弯矩零点位置距离h c1首先计算基坑底面以下支护结构设定弯矩零点位置至基坑底面的距离h c1可按下式确定e a1k=e p1k简化以后可以计算h c1，即h c1=e bγ̅（k p−k a）e b=γ̅hk a式中：k p—基坑深度范围内被动土压力系数（采用土的参数加权值计算），k a—基坑深度范围内主动土压力系数，γ̅—基坑深度范围内的重度加权值。
单支点排桩支护结构设计示例
基坑支护结构设计一．基坑侧壁安全等级的确定基坑支护结构设计与其它建筑结构设计一样，要求在规定的时间和规定的条件下，完成各项预定功能。
不同的基坑工程，其功能要求则不同。
为了区别对待各种不同的情况,《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）根据支护结构破坏可能产生后果的严重程度，把基坑侧壁划分为不同的安全等级。
建筑基坑支护结构设计应根据表1选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。
基坑侧壁安全等级及重要性系数表1建筑基坑分级的标准各种规范不尽相同，《建筑地基基础工程施工质量验收规范》对基坑分级和变形监控值的规定如表1-2。
基坑变形监控值（cm）表2注：1.符合下列情况之一，为一级基坑：重要工程或支护结构做主体结构的一部分；开挖深度大于10m；与临近建筑物、重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；基坑范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护的基坑。
2．三级基坑为开挖深度小于7m，且周围环境无特殊要求的基坑。
3．除一级和三级外的基坑属于二级基坑。
4．当周围已有的设施有特殊要求时，尚应符合这些要求。
基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算；对于安全等级为一级的及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。
二．计算参数的确定基坑工程支护设计的主要计算参数，包括土的重力密度γ及土的抗剪强度指标c、φ值。
对于超固结土，用常规试验方法进行剪切试验获得的粘聚力，包括真粘聚力和表观粘聚力两部分，其中表观粘聚力比真粘聚力要大的多。
而超固结土一旦遇水，表观粘聚力迅速下降至真粘聚力。
因此应对试验给出的粘聚力值进行折减后，才能用于基坑工程设计。
根据长春地区的工程经验，将c值乘以0.4～0.5的折减系数，给出设计计算参数ｃ、φ和γ值。
为了将土压力分布表为直线，,应求出基坑底面以上及基坑底面至桩端处的平均土性指标。
平均重度：∑∑⋅=iiim hhγγ平均粘聚力：∑∑⋅=iiim hhcc平均内摩擦角：∑∑⋅=iiim hhφφ根据长春地区的工程经验，鉴于本工程的实际情况，将c值乘以0.4～0.5的折减系数，给出设计计算参数ｃ、φ和γ值如表（二）所示：三．荷载计算作用在支护结构的荷载包括：土压力、水压力、施工荷载、地面超载等。
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基坑支护结构设计一．基坑侧壁安全等级的确定基坑支护结构设计与其它建筑结构设计一样，要求在规定的时间和规定的条件下，完成各项预定功能。
不同的基坑工程，其功能要求则不同。
为了区别对待各种不同的情况,《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-99）根据支护结构破坏可能产生后果的严重程度，把基坑侧壁划分为不同的安全等级。
建筑基坑支护结构设计应根据表1选用相应的侧壁安全等级及重要性系数。
建筑基坑分级的标准各种规范不尽相同，《建筑地基基础工程施工质量验收规范》对基坑分级和变形监控值的规定如表1-2。
注：1.符合下列情况之一，为一级基坑：重要工程或支护结构做主体结构的一部分；开挖深度大于10m；与临近建筑物、重要设施的距离在开挖深度以内的基坑；基坑范围内有历史文物、近代优秀建筑、重要管线等需严加保护的基坑。
2．三级基坑为开挖深度小于7m，且周围环境无特殊要求的基坑。
3．除一级和三级外的基坑属于二级基坑。
4．当周围已有的设施有特殊要求时，尚应符合这些要求。
基坑支护结构均应进行承载能力极限状态的计算；对于安全等级为一级的及对支护结构变形有限定的二级建筑基坑侧壁，尚应对基坑周边环境及支护结构变形进行验算。
二．计算参数的确定基坑工程支护设计的主要计算参数，包括土的重力密度γ及土的抗剪强度指标c、φ值。
对于超固结土，用常规试验方法进行剪切试验获得的粘聚力，包括真粘聚力和表观粘聚力两部分，其中表观粘聚力比真粘聚力要大的多。
而超固结土一旦遇水，表观粘聚力迅速下降至真粘聚力。
因此应对试验给出的粘聚力值进行折减后，才能用于基坑工程设计。
根据长春地区的工程经验，将c值乘以0.4～0.5的折减系数，给出设计计算参数ｃ、φ和γ值。
为了将土压力分布表为直线，,应求出基坑底面以上及基坑底面至桩端处的平均土性指标。
平均重度：∑∑⋅=iiim hhγγ平均粘聚力：∑∑⋅=iiim hhcc平均内摩擦角：∑∑⋅=iiim hhφφ根据长春地区的工程经验，鉴于本工程的实际情况，将c值乘以0.4～0.5的折减系数，给出设计计算参数ｃ、φ和γ值如表（二）所示：三．荷载计算作用在支护结构的荷载包括：土压力、水压力、施工荷载、地面超载等。
①土压力：土压力是指土体作用在支护结构上的侧向压力，它是由土体的自重产生的。
②地面荷载：地面临时荷载一般包括建筑材料、临时堆放待运弃土及施工机械等。
地面临时荷载可按20～30KN/m2计算，它基本上可以包罗现场各种各样的临时荷载。
③水压力：在地下水位较高的地区，基坑内外存在着水位差，将对支护结构产生水压力。
《建筑基坑支护技术规程》中建议，对于粘性土可采用水压力与土压力合算的方法，即对作用在支护结构上的土压力，用土的天然重度和总应力抗剪强度指标进行计算，不另计水压力。
作用在支护结构上的荷载，可按《建筑基坑支护技术规程》给出的支护结构水平荷载标准值及水平抗力标准值计算表达式进行计算。
1．水平荷载标准值（主动土压力）《建筑基坑支护设计规程》中规定：对于粉土及粘性土，支护结构水平荷载标准值可按下式计算。
k c k e ai ik ai ajk ajk 2-=σ式中 σajk ——作用于深度zj 处的竖向应力标准值；σσσγk k ajk 0+=式中 σγk —计算点深度zj 处自重竖向应力；计算点位于基坑开挖面以上时：z j mj k γσγ=式中 γmj —深度zj 以上土的加权平均重度；z j —计算点深度。
计算点位于基坑开挖面以下时：h mh k γσγ=式中γm h —开挖面以上土的加权平均重度；σ0k —当支护结构外侧，地面作用满布附加荷载q 0时，基坑外侧任意点附加竖向应力标准值，可按下式确定：00q k =σc ik ——第i 层土粘聚力标准值； K ai ——第i 层土主动土压力系数。
()2452/tan K ik ai φ-︒=式中 φik ——第i 层土的内摩擦角的标准值。
由于土压力呈直线变化，按上述公式计算主动土压力时，可取三个计算点，即基坑顶面处（Z=0）、基坑底面处（Z=H ）、基坑底面以下（Z ＞H ）。
当按上述公式计算的基坑开挖面以上水平荷载标准值小于零时，则取其值为零。
按上述公式计算主动土压力： ①z j =0时（基坑顶面处） σa0k =18.0×0+30=30KN/m2 K ao =tan2(45°-16°/2)=0.568754.0)2/1645tan(K 0a =︒-︒=c ik =11.3kpae a0k =30×0.568-2×11.3×0.754=0 ②z j =11.2m 时（基坑底面处）为了将水平荷载分布表为直线，求zj ≤11.2m 范围内的平均土性指标， 平均重度：mh γ=(18×2.8+19.1×1.6+19.6×3.9+20.2×2.9)/11.2=19.3KN/m3平均粘聚力： c mh =(11.3×2.8+21.9×1.6+18.2×3.9+22.2×2.9)/11.2=18.0KN/m2 平均内摩擦角： φmh =(16.0×2.8+18.0×1.6+20.5×3.9+15.0×2.9)/11.2=17.6° 平均主动土压力系数：amK =tan2(45°-17.6°/2)=0.536732.0)2/6.1745(tan K am =︒-︒=ahk σ=19.3×11.2+30=246.2 KN/㎡e ahk =246.2×0.536-2×18.0×0.732=105.6KN/㎡ ③zj ＞11.2时（基坑底面以下）ajkσ=19.3×11.2+30=246.22m KN2．水平抗力标准值（被动土压力）基坑内侧水平抗力标准值e pjk ，按下式计算K c K e pi ik pi pjk pjk 2+=σ式中pjk σ—作用于基坑底面以下深度z j 处的竖向应力标准值 pjkσ=γmj z jγmj ——深度z j 以上土的加权平均天然重度z j —基坑底面至计算点的距离piK ——第i 层土的被动土压力系数)2/45(tan ik 2pi K φ-︒=①z j =0时 (基坑底面处)pjk σ=miγz j =0c ik =22.2KN/㎡ Φjk =15.0° γjk =20.2KN/m3K k pj =tan(45°+15°/2)=1.303e pjk =0+2×22.2×1.303=57.9KN/m2②z j =9.0m 时(设hd=9m 桩端处)为了将水平抗力分布表为直线,求基坑底面以下zj=9m 范围内的平均土性指标 平均重度：m γ =(1.4×20.2+1.6×20.1+4.5×20.3+1.5×19.9)/9.0=20.2KN/m3 平均粘聚力：c m =(.4×22.2+1.6×20.2+4.5×37.8+1.5×42.5)/9.0 =33.0KN/m2 平均内摩擦角：Φm =(15.0×1.4+15.0×1.6+14.5×4.5+14.0×1.5)/9.0 =14.6°平均被动土压力系数： K pm =tan2(45+14.6/2)=1.674294.1)2/6.1445tan(K pm =︒+︒=pjkσ=20.2×9.0=181.8KN/m2四．单支点桩锚支护结构设计计算（等值梁法）《建筑基坑支护技术规程》规定,对单支点支护结构,可以用“等值梁”法确定其嵌固深,若将ab 梁在c 点切断,梁为ab 梁上ac 段的“等值梁”。
ac 梁为静定结构,可按静力平衡条件求解ac 梁段的内力。
2．单支点桩锚支护结构的计算简图当桩的入土深度较深（hd=hmax ）时，桩前、桩后均出现被动土压力，支护结构在土中处于嵌固状态，可视为上端简支，下端嵌固的超静定梁。
桩体中弯矩值大大减小，并出现正负两个方向的弯矩。
这种工作状态，所要求桩的截面模量较小，桩体入土部分的位移也较小，稳定性好，安全可靠。
固定端式锚桩，虽然比自由端式锚桩的入土深度大，但其桩体的最大弯矩值小，截面配筋量少，锚杆轴向拉力亦小，对桩与锚杆的设计均有利，而且造价相差不大。
因此，采用固定端式锚桩比自由端式锚桩更为合理。
单支点锚桩的锚点位置变化时，桩体沿深度方向的水平位移和弯矩则不同。
从理论上讲，随着锚点位置的降低，锚点处的弯矩值锚点降至某一位置时，有M1=M max ，现M1＞M max 。
因此，当M1=M max 时，M1=M max 确定锚点的位置是最优的。
杆达到一定强度后才开挖，锚点设置深度应取h T0=0.4H 左右为宜。
示：3．“等值梁“法计算内力 （1）确定弯矩零点的位置用“等值梁”法计算单支点支护结构，首先要知道弯矩零点的位置。
研究表明：单支点支护结构的弯矩零点与基坑底面以下土压力为零的点位置相近，计算时可取该点作为弯矩零点。
设：基坑底面至弯矩零点的距离为根据e e p l k a l k =)2(3.1K c K h e pi ik pi cl mj alk +=γ可求得h C1m7.0689.12.20303.123.1/6.105h cl =⨯⨯-=（2）计算支点力Tcl计算简图如图（4），根据h h h E h E h E h E T clTl 2p 2p 1p 1p 2a 2a 1a 1a cl +--+=(3)计算支点力Tcl （取桩间距Sa=1.2m 作为计算单元） 计算简图如图（3-7），根据∑=0M c得h h h E h E h E h E T cl Tl 2p 2p 1p 1p 2a 2a 1a 1a cl +--+=E ai =1/2×105.6×11.2×1.2=709.6KNh a1=11.2/3+0.7=4.4m E a2=105.6×0.7×1.2=88.7KN h a2=0.7/2=0.35m E p1=75.3×0.7×1.2=63.3KN h p1=0.7/2=0.35m E p2=1/2(105.6-75.3)×0.7×1.2=12.7KN h p2=0.7/3=0.2mKN0.3967.02.72.07.1235.03.6335.07.884.46.709T cl =+⨯-⨯-⨯+⨯=(4)确定嵌固深度设计值确定单支点支护结构嵌固深度，其计算简图如图（4），根据极限平衡条件，并考虑一定的安全储备,按下式确定支护结构的嵌固深度设计值。