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深基坑双排桩支护结构设计计算方法研究发布时间：2021-03-01T05:10:03.295Z 来源：《中国科技人才》2021年第3期作者：卜玲全[导读] 随着我国社会的不断发展，深基坑双排桩支护结构在建筑施工中的应用越来越广泛。
身份证号码：23023119810411xxxx摘要：随着我国社会的不断发展，深基坑双排桩支护结构在建筑施工中的应用越来越广泛。
因此，有必要对深基坑双排桩支护结构设计计算方法进行研究，并提出相应的深基坑双排桩支护结构设计计算方法，以提高深基坑双排桩支护结构在建筑施工中的应用水平。
关键词：深基坑；双排桩；支护结构引言：在建筑施工过程中，运用深基坑双排桩支护结构不仅可以有效地提高建筑工程的质量，而且能够加快施工进度。
但是，由于深基坑支护技术的专业性比较强，相关的施工环节连接紧密，一旦在施工中某一环节出现问题，就会严重影响建筑工程的整体质量。
因此，需要加强对深基坑双排桩支护结构设计计算方法的研究，以保证建筑工程施工的顺利进行。
一、双排桩支护结构设计计算方法现状在计算双排桩支护结构时，需要考虑前后桩的土压分布和桩末端填埋，计算土应力和内力。
我国的一些学者根据有限元分析的结果，分析双排桩和基坑深度的关系，将双排桩的应力条件分为三类，也就是说，前排桩负担土压，后排桩负担土压，桩的前排和后排共同承受地压。
有些学者根据两排桩的横向土压、桩后滑土总重量与固定桩的滑坡土重量之比来决定不同桩的高低，提出了表单和相应的计算模型。
一部分学者利用地质工程分析软件进行了数值模拟，研究了分散挖掘下双排桩的机械响应，他们指出前后桩的列间隔的适当范围是4~8D（D表示桩主体直径），并提出了对应的计算模型。
现有的比较通用的计算模型主要可以分为三个类别：①基于经典地压理论的计算模型；②基于飞行器假设的计算模型；③基于土壤拱形理论和土壤阻力法的计算模型。
这些模型的共同特征是，对于前后桩的土压分布规则，均在不同程度上进行了讨论，但是没有考虑到滑动面引起的前后桩的土压差异。
深基坑支护设计 ZK21设计单位：X X X 设计院设计人：X X X设计时间：2012-05-24 22:52:10---------------------------------------------------------------------- [ 支护方案 ]---------------------------------------------------------------------- 双排桩支护---------------------------------------------------------------------- [ 基本信息 ]---------------------------------------------------------------------- [ 放坡信息 ]---------------------------------------------------------------------- [ 超载信息 ]---------------------------------------------------------------------- [ 土层信息 ]---------------------------------------------------------------------- [ 土层参数 ]---------------------------------------------------------------------- [ 土压力模型及系数调整 ]---------------------------------------------------------------------- 弹性法土压力模型: 经典法土压力模型:---------------------------------------------------------------------- [ 工况信息 ]---------------------------------------------------------------------- 双排桩计算模型：工况参数：---------------------------------------------------------------------- [ 设计结果 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 结构计算 ]---------------------------------------------------------------------- 各工况：内力位移包络图：地表沉降图：---------------------------------------------------------------------- [ 前排桩冠梁选筋结果 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 后排桩冠梁选筋结果 ]-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- [ 截面计算 ]----------------------------------------------------------------------[ 后排桩内力取值 ]---------------------------------------------------------------------- [ 整体稳定验算 ]----------------------------------------------------------------------计算方法：瑞典条分法 应力状态：总应力法条分法中的土条宽度: 1.00m滑裂面数据整体稳定安全系数 K s = 5.874 圆弧半径(m) R = 36.971 圆心坐标X(m) X = -1.468 圆心坐标Y(m) Y = 12.636---------------------------------------------------------------------- [ 抗倾覆稳定性验算 ]---------------------------------------------------------------------- 抗倾覆安全系数:p , 对于内支撑支点力由内支撑抗压力 决定;对于锚杆或锚索，支点力为锚杆或锚索的锚固力和抗拉力的较小值。
浅谈深基坑双排桩支护结构设计计算方法本文通过对深基坑双排桩支护结构的特点进行了详细的分析，然后对双排桩支护结构计算方法展开充分细致的研究，希冀通过本文的研究能够对相关的工程提供一定的借鉴与帮助。
标签：深基坑;双排桩;计算方法随着城市人口密度的不断增加和城市建设的不断发展，合理开发利用地下空间是城市可持续发展的要求。
中国主要城市的高层建筑和超高层建筑、地下商场、地下铁道、地下仓库、地下人防工程等都在大量的建设中，可能涉及到深基坑工程。
深基坑工程的突出特点是其设计和施工不仅要保证其自身的技术合理性和安全性，而且要控制其施工对环境的影响。
由于中国深基坑工程发展历史较短，理论研究、设计方法、施工经验、施工管理、监测手段等方面还不够完善。
工程经验不能满足基坑深度、规模和难度快速发展带来的挑战。
近年来，中国出现了一些基坑工程事件，深基坑施工对环境造成了很大的影响。
双排桩支护结构是一种新型的支护结构，由于其具有较大的侧向刚度，能够有效地防止支护结构变形，符合工程建筑加固的需要，逐渐成为深基坑支护结构的优先选择。
然而现在双排桩支护结构设计计算方法还不成熟，计算模型都难以反映结构实际受力特点，因此对此的研究具有重要意义。
1、深基坑双排桩支护结构的特点1.1深基坑工程的大特点基坑支护体系是一种安全储备小、风险高的临时性基坑支护体系。
基坑支护结构的作用复杂基坑开挖深度越来越深，规模越来越大，造价越来越高。
基坑工程具有较强的地域性和个性。
基坑是一个系统工程，具有很强的综合性。
基坑工程具有很强的时空效应。
1.2双排桩支护结构及其特点双排桩是一种新型的支护结构。
在排桩形式上，双排桩支护结构将原来密集的单排桩中的部分桩向后移动一定距离，从J山形成两排平行的钢筋混凝土桩，在桩顶用刚性连梁将排桩连接在一起，超静定空间门式刚架结构总是沿基坑的长度力形成的。
加固后桩间土可以起到比水的作用。
根据桩的不同用途，一般可分为双排圆形桩结构和双排板式结构。
浅谈双排灌注桩深基坑支护结构计算摘要：深基坑双排灌注桩支护是在单排悬臂桩支护技术基础上新开发的一项技术。
它仍属于悬臂式支护结构类型。
工程实践证明：在稳定性较好的一般粘性土和砂土层中采用这种支护型式，与单排悬臂桩相比具有刚度大、位移小、支护高度大、节约投资等特点。
关键词：基坑支护；土压力；内力计算0前言单排悬臂桩支护已有较成熟的设计计算方法，而双排桩支护结构的设计计算则还处于研讨中，本文中依据作者近年来的工程施工设计实践经验，提出一套设计分析方法，供类似工程参考。
1 双排桩支护的受力特性双排桩支护型式简单，前后排桩按一定排距布置成三角形或矩形平面，桩顶用现浇钢筋混凝土连梁或板连接起来，形成桩脚嵌固的刚架型式。
它虽属于悬臂支护型式，但受力机理与单排悬臂桩有本质的区别。
即桩间土对双排桩有土压力作用，而且作用力的大小与桩的排距大小有关，故双排桩支护结构可看成前后排桩都受到大小不等土压力作用的平面刚架。
把土视为弹性体，并取矩形平面单元，把桩视为梁单元，利用有限元法分析得后排桩失去挡土作用的距离b max 为：式中：h—桩的挡土高度；t—桩的理论埋深；μ—土的波松比，μ≤0.5；偏保守地取μ=0.5，t=0.2h代入式(1)得：b max≈1.6 h；同理，经分析得：后排桩受力超过前排桩的临界点满足：因此，可将双排桩土压力分布大致分为三种情况：(1)当b ≤.125h时，后排桩承受全部土压力，前排桩通过横梁受到桩顶推力；双排桩土压力分布如图1(a)；按库仑强度理论，图1中滑楔与水平面夹角为45°+ 。
(2)当1.6h>b>0.125h时，前、后排桩同时受到土压力作用，横梁可能受压或受拉：图1(b)。
(3)当b ≤1.6h时，前排桩承受全部土压力，后排桩起锚拉作用：如图1(c)。
（a）(b)(c)图1支护特性分析在工程实践中，桩排距与桩长相比较往往很小(距高比: )，因此，我们可以从图1(a)、(b)两种情况出发建立双排桩支护结构的概念。
双排桩支护结构设计计算特点探析作者：尤桥来源：《西部论丛》2019年第35期摘要：双排桩支护结构作为一种常用基坑支护方式，在建筑工程建设中发挥着组合桩的整体侧向刚度和空间效应;基于此，本文阐述了关于双排桩支护结构设计特点，并分析双排桩支护结构的土力学解析方法、弹性地基梁法等数值计算方法，相关建设单位有必要对双排桩支护结构进一步选择优化设计，提升支护结构的受力均匀程度，满足施工和相邻环境要求。
关键词：双排桩;结构设计;土力学计算一、关于双排桩支护结构设计特点第一，双排桩由前、后两平行的钢筋混凝土桩以及冠梁、前后桩桩顶间连系梁形成类似门架的空间超静定结构，整体具有较大侧向刚度，有效的限制支护结构的侧向变形，且不用设置横向支点。
双排桩对基坑变形小，受施工现场环境或场地条件影响小，能够缩短工期。
第二，根据《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120-2012 3.3支护结构选型;对变形要求相对较为严格，支护结构可选桩+内支撑和桩锚支护两种方案，并根据现场施工环境灵活运用，减少对周边环境即道路大影响。
双排桩支护结构在针对高层区边角区域设计时，可采用桩+内支撑的方案，在设计低层区交接区域时采用双排桩支护方案，确保高低层区域支护形式合理分配。
尤其当锚拉式、支撑式、悬臂式结构不适用时，可以运用双排桩支护结构;双排桩宜采用“支点式”布置方式，通过加密前排桩，设置单根后排桩的方法，使前排桩成为“连续墙”，后排桩通过桩顶连系梁作为抵抗前排变形的支点，结合等值梁法、连续墙和连系梁的计算方法优化双排桩计算方式降低基坑工程建设成本。
为增加双排桩支护结构效用，可以通过建有限元模型进一步优化双排桩支护结构设计，并深入分析设计参数对支护桩位移和弯距的影响，从而提高双排桩支护结构的支护效果，更好满足相关基坑支护工程建设规范要求。
二、双排桩支护结构主要数值计算方法（一）经典土力学解析方法经典土学压力计算法能够准确计算出工程支护结构的形式、土层分布特点，土层上的分布情况。
结合Plaxis2D计算结果及相关规范得到的一些结论Plaxis2D模型按照黏土一层、粉土两层建立土体模型然后建立多个开挖层。
Plaxis2D中只能使用二、整体位移情况为了体现开挖过程中位移变化，图一调整了每一幅图的标尺，使其处于同一颜色标尺下，深蓝表示+36mm，红色表示-37mm。
图二未调整标尺，使用Plaxis2D默认颜色标尺，位移绝对值最大处为红色，符号相反最大为蓝色。
1、桩顶堤防底板与桩身连接位置有效抗弯刚度。
影响桩的桩顶弯矩变化情况，如果实际情况连接达不到设计时的刚度，那么前后排桩之间内力大小关系可能会发生显著变化，施工时应尤其注意此位置。
对于设计而言，设计时确定有效宽度是计算堤防底板配筋的依据，需要进行考虑，在桩距3.6m范围内并不是所有混凝土都能有效参与抗弯，确定一个有效宽度进行抗弯抗剪承载力计算十分必要。
2、开挖影响，开挖过程中桩身内力会发生变化，桩顶弯矩会发生变化，同时桩身的内力会发生变化，弯矩正负、最大弯矩位置都会发生变化，由于桩身这样会导致计算时最不利截面的位置发生改变，可能开挖完成后设计时应考虑。
3、2D模型是平面应变模型，需要的是沿长度方向结构完全一致的假定，所以2D里面双排桩最接近的实际情况是板桩或者前后排桩等桩距布置，这也是建筑基坑支护规程我的计算模型只是将抗弯刚度分布在长度方向，但是没能考虑土压力在不同桩之间的影响，这个需要用3D模型进一步分析讨论4、后排桩（在土中的桩）在开挖之后处于拉弯受力状态，对混凝土结构而言是比较不利的受力方式。
结合二三两点，桩的设计可能比较复杂5、桩间土的影响很大，存在一部分桩间土是先开挖后回填的，由于这部分位置恰好在建成后清淤线以上，这部分土性质的对桩身内力随施工过程变化有显著影响。
双排桩-锚杆复合支护结构基本计算理论引言目前，关于双排桩-锚杆复合支护结构体系的计算方法还没有成熟的理论，工程设计时通常参考经典的土压力理论、现有双排桩支护结构计算理论和桩锚支护结构计算方法。
双排桩-锚杆复合支护结构体系的作用机理因锚杆作用效果的不同可大致分为两类：（1）锚杆锚入较好的土层，锚杆锚固力作用发挥较为明显时，该结构体系受力及变形特性类似于拉锚式支护结构。
（2）锚杆锚入的土层较差，锚杆锚固力作用发挥有限时，该结构体系主要由双排桩结构承担桩后土压力，而锚杆在体系中主要起改善双排桩结构变形和受力的作用。
可见，目前双排桩-锚杆复合支护结构体系的理论主要为上述三种理论的结合，本章将介绍以上三种理论的基本计算方法。
2.2 经典土压力理论2.2.1 静止土压力理论计算静止土压力时，由于桩体静止不动，土体无侧向位移，墙后土体处于弹性平衡状态，故土体表面下深度处的静止土压力为：（2.1）（2.2）式中：——静止土压力强度，；——静止土压力，；——静止土压力系数；——墙后填土重度，；——计算点深度，；——地面均布荷载，；——挡土墙的高度，。
2.2.2 郎肯土压力理论朗肯土压力理论是英国学者朗肯在1857年提出的著名土压力理论，它是根据半空间的应力状态和土的极限平衡条件得出的主动土压力和被动土压力的计算方法。
其基本假设为：墙背光滑、直立、地表面水平。
当挡土墙在填土压力作用下背离填土移动时，由于墙背任意深度处的竖向应力不变，水平应力逐渐减小直到产生朗肯主动土压力。
无粘性土的主动土压力分布形式理论上认为和静止土压力相似，粘性土的主动土压力如图2.2所示。
图2.1 静止土压力图2.2 粘性土主动土压力Fig. 2.1 The earth pressure at rest Fig. 2.2 Active earth pressure of viscous soil求解前后土体中任意一点的极限平衡状态即可得到该点的主动土压力按如下：（1）无粘性土：（2.3）（2.4）（2.5）式中：——主动土压力强度，；——主动土压力，；——主动土压力系数；——土体内摩擦角，(°)。
浅议双排桩支护结构的计算方法摘要：双排桩支护结构是两排混凝土桩在桩顶用刚性梁连接的超静定结构，实践表明双排桩是在单排悬臂桩支护结构的基础上，将原来比较密集的悬臂桩间隔抽出后移，并在桩顶连接起来形成的，这样在不增加桩身工程造价的同时节省内支撑、拉锚等构件形成的一种支护形式。
目前的计算方法主要有基于平面刚架模型的计算方法、基于winker假定的几种计算方法和数值模拟的方法。
关键词：基坑支护；双排桩支护；计算方法Abstract: Double-row pile supporting structure is statically indeterminate structure connected by rigid beam on the pile top of double rows of concrete piles. Practice shows that the double-row piles, on the basis of single-row cantilever pile supporting structure, is formed by drawing out the original intensive cantilever pile and connecting them on the pile top,which is a type of supporting form without increasing the cost by not usinginternal support, anchor and other components. At present, the calculation methods are the ones based on plane frame model, the ones based on winker assumed calculation methods, and numerical simulation method.Key words: foundation pit supporting structure; double-row pile supporting structure; calculation method1前言双排桩支护形式是一种在基坑支护工程中常用的支护形式，双排桩支护结构在控制基坑侧移、方便施工、节省地下空间等方面具有良好的效果，和钢筋混凝土排桩、钢板桩、地下连续墙等单纯的悬臂支护结构比起来具有以下优点（1）受力方面，前后排桩由于连梁的作用形成一个整体，在基坑开挖过程中，合理分担土压力。
双排桩计算原理
双排桩是指两排桩，排间距3-5m，在前后两排桩之间的土体称为排间土拱。
双排桩分正、反两个方向受力，排间土拱弯矩作用显著，在有基坑开挖时，通常将两排桩竖直方向上的土拱称为“压弯拱”。
根据《建筑基坑支护技术规范》（GB50368-2005）和《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）的规定，双排桩支护结构的计算方法是：
（1）在不考虑排间土拱作用情况下，基坑开挖前，先假定桩间土压力为水平状态；基坑开挖后，先假设基坑内土压力为垂直状态。
（2）根据排间土拱的弯矩及位移计算值与实测值的比较分析可知，排间土拱效应对支护结构受力影响显著。
（3）根据双排桩支护结构中排间土拱效应的计算方法得出的结果，可以得到双排桩支护结构在基坑开挖前的设计依据和设计计算方法。
因此，双排桩支护结构是一种比较经济、有效的基坑支护形式。
在双排桩支护结构中，由于前后两排桩在竖直方向上受力不同，所以前后两排桩间的相互作用是通过排间土拱来实现的。
—— 1 —1 —。
双排灌注桩基坑围护结构的设计原理与计算方法
首先，双排灌注桩基坑围护结构的设计原理是基于土体力学和结构力
学的基础上进行的。
根据土层和地下水位的情况，确定桩基础的设计参数，包括桩径、桩长、桩间距等。
然后，通过施工过程中的灌浆和桩筒的承载
性能来提高基坑的稳定性和承载能力。
其次，双排灌注桩基坑围护结构的计算方法主要分为两个方面：灌注
桩的设计和基坑围护结构的计算。
灌注桩的设计主要包括桩身的强度和桩端的承载能力的计算。
桩身的
强度计算可以采用桩身受弯强度和抗剪强度的原理，考虑桩材的材料性能
和桩身截面形状的几何特征。
桩端的承载能力计算可以采用一维和二维的
桩基础理论公式，考虑桩顶荷载和地下水位对桩端承载性能的影响，并进
行合理的安全系数设计。
基坑围护结构的计算主要包括土体的侧压力计算和抗滑稳定性计算。
土体的侧压力计算可以采用土压力公式或者有限元分析方法，考虑基坑周
围土体和桩身之间的相互作用。
抗滑稳定性计算可以采用极限平衡法，考
虑基坑周围土体和桩身之间的摩擦力和岩土体的内聚力，确定基坑围护结
构的稳定性。
在双排灌注桩基坑围护结构的设计过程中，还需要考虑施工过程中的
变形和应力调节。
根据实际情况，可以采用预应力调整和监测等方法，确
保基坑围护结构的稳定性和安全性。
总之，双排灌注桩基坑围护结构的设计原理和计算方法是基于土体力
学和结构力学的基础上进行的。
通过桩基础的承载机理和桩间土体的相互
作用，确定灌注桩的设计参数和基坑围护结构的计算方法，确保基坑的稳定性和安全性。
浅议双排桩支护结构的计算方法
作者：薛强张明超
来源：《城市建设理论研究》2012年第29期
摘要：双排桩支护结构是两排混凝土桩在桩顶用刚性梁连接的超静定结构，实践表明双排桩是在单排悬臂桩支护结构的基础上，将原来比较密集的悬臂桩间隔抽出后移，并在桩顶连接起来形成的，这样在不增加桩身工程造价的同时节省内支撑、拉锚等构件形成的一种支护形式。
目前的计算方法主要有基于平面刚架模型的计算方法、基于winker假定的几种计算方法和数值模拟的方法。
关键词：基坑支护；双排桩支护；计算方法
Abstract: Double-row pile supporting structure is statically indeterminate structure connected by rigid beam on the pile top of double rows of concrete piles. Practice shows that the double-row piles, on the basis of single-row cantilever pile supporting structure, is formed by drawing out the original intensive cantilever pile and connecting them on the pile top,which is a type of supporting form without increasing the cost by not usinginternal support, anchor and other components. At present, the calculation methods are the ones based on plane frame model, the ones based on winker assumed calculation methods, and numerical simulation method.
Key words: foundation pit supporting structure; double-row pile supporting structure; calculation method
中图分类号：TU3 文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
1前言
双排桩支护形式是一种在基坑支护工程中常用的支护形式，双排桩支护结构在控制基坑侧移、方便施工、节省地下空间等方面具有良好的效果，和钢筋混凝土排桩、钢板桩、地下连续墙等单纯的悬臂支护结构比起来具有以下优点
（1）受力方面，前后排桩由于连梁的作用形成一个整体，在基坑开挖过程中，合理分担土压力。
（2）结构形式，双排桩属于超静定结构，可以调整自身的变形适应复杂多变的外力作用，提高支护结构的整体稳定性和安全度。
（3）施工方面，双排桩施工方便，施工过程中不需要太大的工作面，施工工期较短。
在实际基坑工程中，双排桩的使用可以根据具体的工程条件、支护要求采用不同的形式，比较常见的形式[1][2]如图1-1
2双排桩支护结构计算模型
双排桩支护结构越来越多的应用在现实基坑工程中，也取得了比较理想的工程效果，但是关于双排桩支护结构的计算理论还不成熟。
目前双排桩支护的计算主要集中在以下几个关键点上：桩后土压力在前后排上的分配规律、双排桩和连梁的连接形式、桩间土与前后排桩之间的相互作用以及双排桩支护结构作为空间支护形式连梁的变形协调作用。
目前关于双排桩支护结构的计算方法主要有以下几种：
2.1基于平面门式刚架模型的计算方法，假设双排桩和连梁之间刚接，人为的假设土压力按照一定的规律作用到前后排桩上，然后按照结构力学的方法对这样一个门式刚架进行内力和变形的求解分析[3-4]。
2.2在平面刚架模型的基础上出现了winker“弹性地基梁”法，它考虑部分土体和排桩的相互作用，将前后排桩、桩间土和中间连梁视为一个整体，将坑底面以下的土体等效为压缩刚度相等的弹簧来模拟土体对排桩支护的约束作用，然后将排桩划分为一系列的有限元弹性离散体按弹性地基梁法和结构力学的方法求出双排桩的内力[5-6]。
目前《建筑基坑支护技术规程》里面的“m”法是一种线弹性地基反力法，它假定在基坑深度范围内土体都为线弹性，考虑了部分土体和桩体之间的相互作用，和实际情况接近。
2.3在上述“弹性地基梁法”基础上，考虑到双排桩抗倾覆能力是由基坑以下被动区土体提供的被动力和前后排桩形成的抗拔力偶提供的，所以桩土之间的相互作用不能忽略不计，鉴于此双排桩坑底的约束形式不能假设为固定端，或者自由变形端，而是与其入土的深度、土层的好坏等因素有关。
考虑到双排桩之间土体的宽度一般比较小，可以把双排桩和桩间土看做是一个整体，在实际模型的的建立中将桩间土视为连接在前后排桩上的一系列弹簧，桩后土压力在前后排桩上的分配主要通过弹簧来实现 [7]。
3结语
双排桩支护结构做为一种在实际工程中经常使用的支护结构形式，其工程应用经验已经比较成熟，但是关于双排桩的严格计算理论和力学模型有待进一步推敲和研究，本文通过分析双排桩的受力特点，对双排桩的计算模型进行了详细的总结。
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