门架式双排桩支撑在基坑支护中的设计及应用

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 门架式双排桩支撑在基坑支护中的 设计及应用 摘要：长沙某商住小区因现场施 工条件所限，在基坑永久性边坡设计中 结合地下室结构布置采用了门架式双排 桩支撑结构。通过对其作用与受力影响 分析来确定结构方案，同时采用合适的 计算方法对构件进行设计。在施工过程 中与工程竣工后持续进行实时监测，结 合实测结果对设计方案进行验证，得出 了对类似工程具有参考价值、一定条件 下利于推广应用的结论。 中国论文网 /2/view-12908080.htm 关键词：门架式双排桩支撑基坑 支护 TV551.4 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 工程条件 长沙某商住小区项目地处市中心， 场地西北高，东南低，设两层地下室 （西段为一层） ，负一层坑底标高为 54.10m，负二层坑底标高为 50.60m， 场地自然高程为 54.0065.40m，基坑周 长约 375.60m，基坑平面形状近矩形， 面积约 10500m2，开挖深度范围为 3.5014.80m。基坑西、北面为永久性 居住建筑，是基坑支护重点区段，详图 一所示 M-A-A1-B-C-D-E-F 段。 场地北侧 A1-B-C 段紧邻某航运 建设开发有限公司八层砖混结构宿舍楼， 该建筑采用墙下条形基础，基础底面高 程值 63.0m。住宅楼距离场地用地红线 仅 1.15m，离基坑边线距离 3.75m，永 久性支护高度为 5.658.50m，安全等级 要求为一级。原设计支护方案为桩锚支 护体系，即单排边坡支护桩加预应力锚 杆支护方案。排桩设置在基坑边缘线外， 桩外缘紧贴基坑边缘线，且每 2.0m 设 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 置一道预应力锚杆，桩顶采用冠梁相连， 桩身用腰梁连接。该方案在长沙地区技 术成熟，可靠性高，且利于控制桩体位 移，对坡顶浅基础建筑物保护较为有效。 由于锚杆施工将超出项目用地红线，得 不到住户与业主支持，桩锚方案被否定， 因此必须采用在项目红线范围内能够完 成施工的替代设计方案。 设计方案 2.1 设计思路 依据项目规划设计，小区场地西 北侧为负一层地下车库出入口，车道宽 7.0m，车道北侧边线即为基坑边缘线。 该处地下室结构布置如图二所示，钢筋 混凝土柱下为人工挖孔桩。 经研究并分析，利用车道自然形 成的坡地作为边坡梯阶，将地下车道南 侧原设计 P 轴与 N 轴间结构柱与桩基础 全部改为支撑桩（地下室的结构荷载与 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 作用继续承担） ，拟与基坑边坡支护桩 通过支撑梁形成门架式双排桩支撑体系， 从而有效控制支护桩的桩体位移。 2.2 场地地层简介 粉质粘土：褐红、褐黄夹灰白色， 硬塑坚硬，干稍湿，具网纹状构造， 摇震无反应，稍有光泽，干强度中等， 韧性中等，层厚 7.70m。 中砂：黄色夹灰白色，中密，稍 湿，泥质含量约 5-10%，向下砂粒径增 大，颗粒增粗，呈弱胶结状，层厚 1.0m。 卵石: 黄色、灰白等杂色，中 密密实，湿饱和，卵石粒径多为 2- 6cm，个别大者达 10-12cm，卵石成分 多为长石石英砂岩，石英，略有风化， 向下卵石含量增多，粒径增粗，磨圆较 好，分选一般，泥、砂充填，弱胶结状， 层厚 5.0m。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 残积土: 褐红色，局部段褐黄色， 可塑硬塑坚硬，稍湿，具不清晰水 平层理，土质不均匀，主要为粉质黏土， 部分为粉土、粘土，局部夹黄色已全风 化的小砾石，摇震无反应，稍有光泽， 干强度与韧性中等，系泥质粉砂岩风化 残积而成，层厚 4.30m。 2.3 设计选用参数 2.4 设计方案要点 根据场地条件与永久性边坡安全 等级要求，如何准确计算并有效控制支 护桩的桩体位移是该支护设计方案的要 点与关键。双排桩分为支护桩和支撑桩， 支护桩布置在基坑边缘线外，支撑桩布 置在地下车道南向边缘，排桩间距为地 下车道宽度。双排桩之间采用支撑梁连 接，桩间受力通过支撑梁传递，由支撑 桩及支撑梁提供支点力，替代原设计方 案中的锚杆。门架式双排桩支撑支护方 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 案布置如图三所示。 计算方法 根据实际可能的受力情况，将双 排桩分支护桩与支撑桩分别计算，支护 桩上支点产生的力通过支撑梁传递到支 撑桩上，支撑桩上形成反力，其大小与 支护桩上支点产生的力大小相等。从而 形成双排桩共同受力形式。 按照通常的思路，先计算支护桩， 采用建筑基坑支护设计规程 （JGJ 120-99）中的单层支点支护结构进行计 算。通过计算确定支点力及嵌固深度等 结果，然后再计算支撑桩，得出支撑桩 的嵌固深度等结果。而在本设计中考虑 到支点力是被动受力而产生的，也就是 当支护桩桩体产生一定位移后，才对支 撑梁及支撑桩产生支点力。故本次设计 中先对支撑桩进行设计计算，假定支撑 梁对支撑桩产生一定大小的支点力，根 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 据单层支点支护结构进行计算，其上部 悬臂部分桩主要承受水平方向支点力， 确定承受假定支点力时桩体所产生的位 移，桩身嵌固长度及桩体配筋等结果。 然后再计算支护桩，计算出支护桩受到 假定支点力情况下的桩体位移及嵌固深 度等结果。计算结果必须同时满足如下 要求：支护桩及支撑桩桩顶位移均需 满足规程要求一级基坑（边坡）桩顶的 水平位移及沉降位移允许值；支撑桩 的桩顶位移应小于支护桩桩顶位移，以 此可以保证支撑桩提供足够的设计支撑 力。 3.1 支撑桩计算 悬臂部分上部不考虑土压力，仅 受水平方向支撑力（集中力） ，大小为 假定为 200kN。按照规程单支点结构计 算。由计算可得桩顶最大位移量为 5.79mm、支撑桩的嵌固深度 hd=4.80m，整体稳定性及抗倾覆系数均 满足规程要求。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 3.2 支护桩计算 计算中考虑住宅楼荷载：8 层住 宅楼的荷载值考虑 180kN/m，荷载作用 深度为 2.0m，作用宽度为住宅楼宽度 12.50m，距离基坑边缘 3.75m。支撑梁 提供支点力 200kN，支撑梁水平间距与 支护桩相同，布置在桩顶标高以下 2.0m。支锚刚度取值根据规程中附录 C.2.2 计算。根据建筑基坑支护技术 规程 （JGJ 120-99）计算可得桩顶最大 位移为 6.65mm，支护桩嵌固深度 hd= 4.30m,整体稳定性 Ks = 1.346，抗倾覆 安全系数 Ks = 2.220 = 1.200。均满足 规范要求。 工程验证 本工程支护桩于 2008 年 5 月开 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 始施工，2008 年 12 月结合地下室基础 工程开始施工支撑桩；2009 年 3 月，地 下室结构拆模后开始施工支撑梁。2009 年 7 月在开挖支撑梁下土方后开始施工 地下室围板与车道，2010 年 5 月项目全 面竣工验收并交付使 用。从 2009 年 3 月起，在项目 施工过程中与工程竣工后，通过埋设测 斜管 2 根，支撑梁轴力测点 2 组，沉降 位移观测点 4 个，持续 2 年对支护结构 的侧向位移、水平支撑的轴力及邻近建 筑物的沉降进行监测。根据最终监测结 果，支护桩桩顶累计实测位移值为 4.26mm，支撑桩桩顶累计实测位移值 为 3.79mm，均小于理论计算值，满足 规程规定与使用要求。 结论 结合工程实例，本文通过对门架 式双排桩支撑支护结构的设计与应用分 析，可以得出以下结论： 门架式双排桩支撑支护结构因其 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 施工便利可灵活应用于基坑支护结构体 系中，特别是场外施工条件受到限制、 桩锚技术缺失的项目与