深基坑双排桩支护结构计算方法及工程应用
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关 键 词 ： 深基 坑 ；双排 桩 ；支护 结 构 ；长 江 Ｉ级 阶地 中 图法 分 类 号 ：Ｔ ７ ｕ４ ３ 文 献 标 志 码 ：Ａ
双 排桩 支护体 系是 ２ ０世 纪 ９ ０年代 出现 的新 型结 构 。所 谓双 排桩 ， 即对 基坑采 用前后 两排 桩作 支护 ， 除 纵 向冠 梁外 ， 尚应 在 前 、 排 之 间设 置 足够 刚 度 的 横 后 梁， 组成 门式 刚架 ， 式 刚架 柱 （ ） 性 嵌 固于 基 坑 门 桩 弹 底 面 以下 的地基 中 ， 以支挡 基坑深 度 的土 、 压力 ¨ 。 水 双 排桩 支护结 构 整 体 刚度 大 ， 受 力 时结 构 能 产 在 生与 主动 土压力 反 向作 用 的力 偶 ， 双 排 桩 的位 移 与 使 变形 明显减 小 ， 同时 双排 桩 的最 大 弯矩 值 不但 大 幅下
例 。工程 实践表 明 ， 文提 出的 双 排桩 支 护 结 构 的 计 本 算方 法是 合适 的 。
１ 计 算 模 型
对 于 深 基 坑 双 排 桩 支 护 结 构 的 机 理 ， 些 学 者 进 一
行 了深入 的研 究 ， 在计 算 双排桩 支护 结构 时 ， 须 首先 必 确定 土压 力在 前后 排桩 的分 布 及桩 端 的嵌 固情 况 ， 由 此可引出多种计算 模 型， 些计 算模 型 主要分 为 ３ 这 类 。一 类是 基于经 典 土压 力 理 论 确定 的计 算 模 型 ， 该 类模 型主要 是人 为地 调整分 配 于前后 排桩 的主 动与 被 动 土压力 ， 然后运 用 经 典 土压 力 公 式 计算 前 后 排 桩 所 受 土压力 ， 由静力 平 衡 求 得桩 身 最 大 弯 矩值 及 其 作 用 点位 置 。一 类是 基于 土拱理 论 和土抗 力法 建立 的计
抗力 法 的双排桩 支 护结 构 的改 进模 型 ， 制 了平 面杆 编
系有 限元 程序 ， 绍 了双排 桩 支 护结 构 在 长 江 Ｉ级 阶 介 地—— 武 汉 市 中心 城 区一 大 型基 坑 工 程 中 的应 用 实
收 稿 日期 ：０ 基 于 Ｗｉｋｅ 假定 的计 算 模 型 ， ｎ ｌｒ 这类 模 型 采
算模型， 该模 型从 土拱 的角度 ， 析 了桩 间 土对前 后桩 分
的作用 ， 建立 以被 支挡 土体假 想滑 裂面 为分 界面 ， 滑裂 面 以上采用 土拱 理论 ， 裂 面 以下 采 用 土 抗 力法 计 算 滑 模 型 。 以上 两类模 型不 能反 映双 排桩支 护结 构体 系作 为一 超静定 结构 的受力 特征 ， 经验性 及 随意性 较 大 。 且
模型 ， 对双 排 桩 支护 结构 的应 用 实例 进 行 了介 绍 。 应 用 结 果 表 明 ， 型 支护 结 构 合 理 安 全 ， 为基 坑 及 地 下 室 该 可 的施 工提 供 最 大空 间 ， 时 又确 保 了基 坑 和 周 边 建 筑 物 的 安 全 。 所提 出的 计 算 方 法是 合 理 的 。 同
用 Ｗｉｋｅ 假 定 的 计 算 模 型进 行 分 析 ， 虑 桩 土 共 同 ｎｌ ｒ 考 作用 ， 确定 出前后 排桩 在 开 挖 面 以上 的土 压 力 荷 载 及
作者简介 ： 郧， ， 马 男 注册 土木 （ 土 ） 程 师 ， 岩 工 高级 工 程 师 ， 士 研 究 生 ， 要 从 事 岩 土 工程 勘 察 、 基 坑 工 程 设 计 与 研 究 工 博 主 深
作 。 Ｅ —ｍａｌａ ｕ ４１ ＠ １ ６ ｅ ｍ ｉ：ｙ ｎ ０ ２ ．ｏ
第４ ３卷 第 １ ０期 ２ ０ １２ 年 ５ 月 文 章编 号 ：０ １ ４ ７ （ ０ ２ １ １ ０ — １ ９ ２ １ ） ０—０ ２ ０ ０ ０— ４
人 民 长 江
Ｙａ ｇ ｚ Ｒｉ ｅ ｎ ｔｅ ｖｒ
Ｖ０ ． １４３． ．１ Ｎｏ ０ Ｍａ ２０１ ｙ， ２
等优 点 ， 因而逐 渐成 为 深基 坑 支 护结 构 的优 选方 案 之一 。然 而 ， 目前 尚未 有一 个 针 对 该结 构 的具 有普 适 性 的内力 和变形 计算 模 型 ， 成 设 计 时在 选 择 双排 桩 造 计算模 型 上 的困难 。 本文 在 已有 计算 模 型 的基 础 上 ， 出 了基 于 弹性 提
降， 而且 变 成交变 式 弯 矩 。 当受 到施 工 条 件 或 场 区条 件 （ 支护结 构不 允许 出红线 ） 限制 时 ， 排 桩支 护 如 等 双
结构是 代替 桩锚 、 撑 支护 结 构 的 一种 理 想 的 支护 方 桩
式 。同时有 缩短 施工 工期 、 施工 方便 、 不设或 少设 置支 撑 （ 拉锚 ） 、 力 条件 和整体 稳定性 好 以及节 省造价 或 受
深 基 坑 双 排桩 支 护 结 构 计算 方法 及 工程 应 用
马 郧 ２ 徐 光 黎 ，
（． １ 中国地 质 大 学 工 程 学 院 ， 北 武 汉 ４ ０ ７ ； ２ 中南 勘察 设 计 院 （ 北 ） 限责 任 公 司 ， 湖 ３０ ４ ． 湖 有 湖北 武 汉 ４ ０ ７ ） ３０ １
摘要 ： 当施 工条 件 或 场 区条 件 不 利 时 ， 双排 桩 支护 结 构 是 代 替 桩 锚 、 撑 支护 结构 的一 种 很 好 的 支护 方 式 。 为 桩 提 高软 土 的 变形 模 量 ， 长 江 Ｉ 阶 地 某 基 坑 工 程 中 ， 用深 层 搅 拌 桩 和 高压 旋 喷 桩 对 桩 间 土 进行 加 固 ， 提 在 级 采 既 高 了软 土 的 变 形模 量 ， 起 到 了隔 水 帷 幕 的 作 用 。 基 于 Ｗｉｋｅ 假 定 提 出 了 双排 桩 支护 结 构 计 算 方 法 的 改 进 又 ｎｌｒ
双 排桩 支护体 系是 ２ ０世 纪 ９ ０年代 出现 的新 型结 构 。所 谓双 排桩 ， 即对 基坑采 用前后 两排 桩作 支护 ， 除 纵 向冠 梁外 ， 尚应 在 前 、 排 之 间设 置 足够 刚 度 的 横 后 梁， 组成 门式 刚架 ， 式 刚架 柱 （ ） 性 嵌 固于 基 坑 门 桩 弹 底 面 以下 的地基 中 ， 以支挡 基坑深 度 的土 、 压力 ¨ 。 水 双 排桩 支护结 构 整 体 刚度 大 ， 受 力 时结 构 能 产 在 生与 主动 土压力 反 向作 用 的力 偶 ， 双 排 桩 的位 移 与 使 变形 明显减 小 ， 同时 双排 桩 的最 大 弯矩 值 不但 大 幅下
例 。工程 实践表 明 ， 文提 出的 双 排桩 支 护 结 构 的 计 本 算方 法是 合适 的 。
１ 计 算 模 型
对 于 深 基 坑 双 排 桩 支 护 结 构 的 机 理 ， 些 学 者 进 一
行 了深入 的研 究 ， 在计 算 双排桩 支护 结构 时 ， 须 首先 必 确定 土压 力在 前后 排桩 的分 布 及桩 端 的嵌 固情 况 ， 由 此可引出多种计算 模 型， 些计 算模 型 主要分 为 ３ 这 类 。一 类是 基于经 典 土压 力 理 论 确定 的计 算 模 型 ， 该 类模 型主要 是人 为地 调整分 配 于前后 排桩 的主 动与 被 动 土压力 ， 然后运 用 经 典 土压 力 公 式 计算 前 后 排 桩 所 受 土压力 ， 由静力 平 衡 求 得桩 身 最 大 弯 矩值 及 其 作 用 点位 置 。一 类是 基于 土拱理 论 和土抗 力法 建立 的计
抗力 法 的双排桩 支 护结 构 的改 进模 型 ， 制 了平 面杆 编
系有 限元 程序 ， 绍 了双排 桩 支 护结 构 在 长 江 Ｉ级 阶 介 地—— 武 汉 市 中心 城 区一 大 型基 坑 工 程 中 的应 用 实
收 稿 日期 ：０ 基 于 Ｗｉｋｅ 假定 的计 算 模 型 ， ｎ ｌｒ 这类 模 型 采
算模型， 该模 型从 土拱 的角度 ， 析 了桩 间 土对前 后桩 分
的作用 ， 建立 以被 支挡 土体假 想滑 裂面 为分 界面 ， 滑裂 面 以上采用 土拱 理论 ， 裂 面 以下 采 用 土 抗 力法 计 算 滑 模 型 。 以上 两类模 型不 能反 映双 排桩支 护结 构体 系作 为一 超静定 结构 的受力 特征 ， 经验性 及 随意性 较 大 。 且
模型 ， 对双 排 桩 支护 结构 的应 用 实例 进 行 了介 绍 。 应 用 结 果 表 明 ， 型 支护 结 构 合 理 安 全 ， 为基 坑 及 地 下 室 该 可 的施 工提 供 最 大空 间 ， 时 又确 保 了基 坑 和 周 边 建 筑 物 的 安 全 。 所提 出的 计 算 方 法是 合 理 的 。 同
用 Ｗｉｋｅ 假 定 的 计 算 模 型进 行 分 析 ， 虑 桩 土 共 同 ｎｌ ｒ 考 作用 ， 确定 出前后 排桩 在 开 挖 面 以上 的土 压 力 荷 载 及
作者简介 ： 郧， ， 马 男 注册 土木 （ 土 ） 程 师 ， 岩 工 高级 工 程 师 ， 士 研 究 生 ， 要 从 事 岩 土 工程 勘 察 、 基 坑 工 程 设 计 与 研 究 工 博 主 深
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第４ ３卷 第 １ ０期 ２ ０ １２ 年 ５ 月 文 章编 号 ：０ １ ４ ７ （ ０ ２ １ １ ０ — １ ９ ２ １ ） ０—０ ２ ０ ０ ０— ４
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等优 点 ， 因而逐 渐成 为 深基 坑 支 护结 构 的优 选方 案 之一 。然 而 ， 目前 尚未 有一 个 针 对 该结 构 的具 有普 适 性 的内力 和变形 计算 模 型 ， 成 设 计 时在 选 择 双排 桩 造 计算模 型 上 的困难 。 本文 在 已有 计算 模 型 的基 础 上 ， 出 了基 于 弹性 提
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结构是 代替 桩锚 、 撑 支护 结 构 的 一种 理 想 的 支护 方 桩
式 。同时有 缩短 施工 工期 、 施工 方便 、 不设或 少设 置支 撑 （ 拉锚 ） 、 力 条件 和整体 稳定性 好 以及节 省造价 或 受
深 基 坑 双 排桩 支 护 结 构 计算 方法 及 工程 应 用
马 郧 ２ 徐 光 黎 ，
（． １ 中国地 质 大 学 工 程 学 院 ， 北 武 汉 ４ ０ ７ ； ２ 中南 勘察 设 计 院 （ 北 ） 限责 任 公 司 ， 湖 ３０ ４ ． 湖 有 湖北 武 汉 ４ ０ ７ ） ３０ １
摘要 ： 当施 工条 件 或 场 区条 件 不 利 时 ， 双排 桩 支护 结 构 是 代 替 桩 锚 、 撑 支护 结构 的一 种 很 好 的 支护 方 式 。 为 桩 提 高软 土 的 变形 模 量 ， 长 江 Ｉ 阶 地 某 基 坑 工 程 中 ， 用深 层 搅 拌 桩 和 高压 旋 喷 桩 对 桩 间 土 进行 加 固 ， 提 在 级 采 既 高 了软 土 的 变 形模 量 ， 起 到 了隔 水 帷 幕 的 作 用 。 基 于 Ｗｉｋｅ 假 定 提 出 了 双排 桩 支护 结 构 计 算 方 法 的 改 进 又 ｎｌｒ