基坑工程排桩设计与计算概要讲义

基坑工程设计与计算排桩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3-5排桩支护的类型（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3-5a所示。（2）连续排桩支护（图3-5b）：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3-5c所示。也可采用钢板桩、钢筋混凝土板桩，如图3-5d、e所示。（3）组合式排桩支护：在地下水位较高的软土地区，可采用钻孔灌注排桩与水泥土桩防渗墙组合的方式，如图3-5f所示。（1）无支撑（悬臂）支护结构：当基坑开挖深度不大，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，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，以减少挡墙的压力。

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。作用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t土压舅力计靠算（末朗肯肥土压著力理异论）确定次板桩凡入土挂深度t基坑讲底土盼压力thDz1z2pah地面煎超载thDz1z2pah确定幕净土风压力p=0的深按度DthDz1z2pah确定紧深度h+z1及h+t处的开净土毫压力确定输最小退入土我深度t当板查桩入徒土深系度达民到最辉小入躬土深盏度t时，踪蝶应满启足作披用在细板桩蹈上的神水平青力之后和等纺于0，各续力距喝任一闸点力蚊矩之同和等荷于0的静眼力平即衡条摩件，划建立绘静力艳平衡谁方程奇，可掀以求顷得未苦知量z2及板乞桩最乡丰小入逗土深尊度t：求解倚上述烤联立留方程有，可怕以得男到未颜知值z2，t（也配可以揪采用掏试算绩法计歇算）撑，为权安全潮起见榜，计坚算得粗到的t值还夸需乘伟以1.卫1的安药全系柳数作哀为设罢计入荡土深格度，进即实隐际的溪入土庭深度=1袄.1t。板桩经内力第计算计算微板桩历最大瓶弯矩带时，乓根据能在板挺桩最帜大弯走矩作狸用点早剪力渣等于0的原刺理，所可以姿确定淋发生搏最大靠弯矩外的位谎置及坑最大四弯矩倾值。纱对于午均质果无粘苹性土济（c=0，q0=0），疤根据作图示登关系烤，当棉剪力菌为0的点扒位于畅基坑挑底面旁以下歪深度b时，缘瑞则有业：解出b后，屠即可爆求得Mma耳x：hbz1布鲁幅姆法结（均纤质土械）基本价原理示：布绢鲁姆奔法以仿一个蹄集中宁力Ep’代替笨板桩握底出求现的筹被动站土压格力，饥根据梦该假疗定建轧立静雨力平鼻衡方网程，扩求出僻入土虹深度量及板杂桩内午力。计算挪板桩维入土宵深度t对板桶桩底C点取戏力矩蚀，由ΣMc=0得到移：OhtluE’pEpE4E1E2E3ΣPCxxma在均袋质土泄条件花下，模净土稿压力庙为0的O点深聪度可币根据彻墙前瞧与墙祥后土溉压力身强度梨相等盏的条币件算肆出（皂不考循虑地趋下水鱼及顶乌面均梳布荷芽载的秧影响壤，c=0，q0=0）：代入拥前式臭求解妥方程孟后可或求得熟未知哲量x，板缩慧桩的或入土吩深度铃按下迎式计破算：t佛=椒u甚+1.蔑2x为便培于计聋算，铁建立捷了一姻套图蛙表，参利用怒该图漠表，贴可用搅图解胸法确晴定未症知量x值，拼其顺蔑序如恒下：令中陆间变饶量：再令象：根据善求出酸的m、n值，载查图北表确谷定中呢间变坡量ξ，从见而求枯得：x=耐ξ值·声l，t橡=待u孕+1.授2x内力煤计算最大沾弯矩肚发生院在剪霉力Q=0处，互如图授设O点以萍下xm处的摸剪力Q=0，则挽有：最大石弯矩受：OhtluE’pEpE4E1E2E3ΣPCxxma题1：某悬原臂板稳桩围柱护结勾构如岗图示膨，试类用布高鲁姆政法计隐算板移桩长蜜度及抢板桩沟内力淘。6mluE3E1E2ΣPaq=10kN/m2c=0φ=34°γ=20kN/m3解：①授板桩命长度查表猎，ξ=蚂0.输67，x=ξl=0村.6抬7×党6.预57秩=4弓.4跳mt=1来.2x+u=1朋.2析×4本.4闷+0香.5箱7=走5.蜂85星m板桩伍长=6灭+5获.8祖5=壳11步.8抱5m，取12抹m。②旬计算紧最大个弯矩单支研点围齐护结西构内彻力分拣析（包排桩简、板川桩）顶端花支撑道的排粘桩结施构，停有支盛撑的滨支撑益点相揪当于兰不能甩移动珠的简宏支点钓，埋辫入地沙中的辱部分搜，则椒根据品入土压深度剑，浅避时为明简支高，深古时为季嵌固堪。在爬确定僻板桩城的入默土深伟度时污，太斥浅则妥踢脚吊破坏钟，较奖深时找则不核经济树。比悉较合弄理的仰入土烈深度赞为下护图所其示的制第3种状漏态所左处的讲入土裤深度络。一关般按票该种私状态勤确定哄板桩绘的入悼土深零度t。内力绍计算工方法今（均附质土絮）静力言平衡隔法（菜埋深嘉较浅哄，下题端铰铺支，液前图a计算狱图式活）根据到图示爪所示窄静力胞平衡优体系砖，根针据A点的在力矩弃平衡剩方程及水平辟方向东的力溉平衡方程斩，可槽以得枕到两茫个方慎程：根据杆上述夏方程简求解非出板谢桩的乏入土钱深度t及反殖力RhtREpEaAd对支罚撑A点取遣力矩帜平衡绒方程出：由水悉平方赞向的砍静力尚平衡爹方程片：根据偏剪力志为0的条静件，勾可以眠求得岗最大势弯矩网的位炊置：板桩登截面瞧最大陈弯矩碧：等值糖梁法图中(a时)为一石超静帽定梁码，其样弯矩理图如(b驶)所示组。靠堪近固急端的在弯矩祸零点(反弯破点)为F。若融将此熄梁从F点处胶截开杯，断凡面处疤将无扯弯矩陪，可凉以用哥一自嘱由支削座代促替，成如图(c城)所示恰的简旧支梁AF；则AF与原障梁中AF段的塘弯矩电分布垮相同请，AF梁称秀为AE梁的吵等值筒梁。如何领确定镜反弯设点的奥位置。对单维锚或薯单撑恼支护乓结构称，地面长以下职土压柔力为撑零的乐位置南，即主巷动土始压力走等于抖被动忘土压旁力的芹位置醉，与跳反弯亮点位占置较湿接近。等值敢梁法基本努原理院：将钓板桩均看成察是一将端嵌桨固另档一端恭简支唤的梁行，单健支撑驰挡墙害下端层为弹从性嵌售固时暂，其寨弯矩彩分布肃如图泥所示攻，如烛果在剥弯矩惩零点职位置柴将梁嫌断开框，以鸟简支筑梁计泥算梁赛的内繁力，厅则其训弯矩夹与整闪梁是案一致仰的。狮将此仓断梁握称为破整梁承该段朽的等值盯梁。对于盼下端帖为弹悦性支渔撑的达单支煤撑挡掘墙，弯矩水零点善位置菜与净屯土压双力零盾点位范置很佳接近，在差计算锯时可兄以根劝据净土彻压力监分布葡首先英确定党出弯里矩零赌点位炸置，钞并在拼该点王处将暑梁断筐开，晨计算伏两个卡相连捧的等满值简山支梁午的弯胃矩。将这风种简杂化方盏法称好为等搂值梁攻法。RaABBQBQBGE’pBGhtREaE’pEa2Ah0aDBGCuxΔxt0γ(kp-ka)x对单球锚或红单撑缸支护吩结构拥，地面仰以下扫土压禾力为圾零的侦位置炼，即主洽动土陪压力佳等于遵被动旦土压蕉力的荣位置免，与擦反弯虚点位况置较吓接近。计算周步骤计算畅净土艇压力冰分布根据钥净土律压力厘分布让确定贺净土碎压力楚为0的B点位赚置，助利用责下式胡算出B点距嫌基坑论底面扫的距科离u（c=0，q0=0）：计算托支撑本反力计算母支撑忌反力Ra及剪歉力QB。以B点为数力矩雹中心渐：以A点为阳力矩巾中心沿：计算呼板桩冬的入辣土深尚度由等访值梁BG取G点的穴力矩演平衡畅方程：可以碍求得惰：板桩脆的最排小入宵土深毛度：t0=u+x，考虑念一定豆的富饥裕可浅以取喊：t=(疫1.舱1~很1.指2)t0求出锯等值躺梁的抵最大匆弯矩根据春最大煮弯矩制处剪偶力为0的原奴理，株求出歪等值源梁上海剪力交为0的位暖置，世并求遇出最拣大弯否矩Mma员x。注意：以胳上两柏种情柴况计羊算出貌的支卸撑力凝（锚粗杆拉朱力）砖为单想位延言米板雹桩墙检上的马数值兵，如欲支撑割（锚姿杆）劈燕间距然为a，则隶实际铜支撑椒力（卸锚杆劈燕拉力莲）为aR。例题：某单蜡支撑享板桩术围护乐结构觉如图红示，协试用掘等值隔梁法导计算展板桩忌长度挣及板枯桩内雷力。1m9.0muEaaq=28kN/m2c=6kPaφ=20°γ=18kN/m3xx0Ra解：①苹土压咬力计覆算②u的计型算③Ra、QB的计若算④祥入土选深度t的计正算取t=萄13贡.0隙m，板陷桩长=1基0+海13搭=2逼3m⑤内力镜计算求Q=0的位校置x0弹性竖抗力稀法（孙弹性售支点泄法、似地基团反力龙法）基本析原理套：将萌桩墙赛看成腿竖直茧置于寒土中塑的弹滩性地矛基梁职，基励坑以为下土滨体以充连续餐分布叔的弹竿簧来音模拟达，基首坑底趋面以缓下的内土体苗反力反与墙脉体的史变形颗有关邪。计算铃方法墙后坚土压欣力分临布：奸直接乐按朗号肯土劝压力彩理论扫计算盾、矩羡形分践布的姿经验政土压麻力模乖式（蹈我国裙较多平采用智）；地基凉抗力耻分布武：基矛坑开炒挖面铸以下普的土目抗力砌分布翻根据龟文克愧尔地宏基模古型计朱算：ks：地励基土泉的水图平基早床系腐数EaEaR1RnR1Rn支点责按刚府度系勾数kz的弹顺簧进旦行模叹拟，的建立套桩墙饭的基但本挠妙曲微牙分方耀程，呢解方坚程可家以得乌到支婆护结锦构的佣内力玩和变演形。【实例1】某基峡坑采皮用地盲下连途续墙阴加内距力支杨撑支驶护结榴构，醉支撑浴位置逼在坑搞顶下2.损0m，平社面间忠距3.充0m，土多层为拘粘土涛，γ=18kN考/m3，φ=1舍00，c=1挑0k肉Pa堡,计算兰每根片支撑头的轴蚕力值哲。H=圈8m

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