长短双排桩基在基坑支护工程中的应用研究

长短双排桩基在基坑支护工程中的应用研究

陆 亮

江苏江都建设集团有限公司 江苏扬州 225202

摘要：在深基坑工程当中，双排桩支护是最为常见的一种形式。但随着社会的不断发展，以往双排的普通形式无法充分满足工程需求。本文将深入研究在基坑支护工程中应用长短双排桩基技术，详细分析施工前有限元模拟，并把双排桩设计成前桩长，后桩短的主要结构，从而让前后排桩的内力监测得以有效性落实，验证长短双排桩的实际应用效果。

关键词：基坑；双排桩；长短桩；监测

关于基坑支护工程，比较常用的支护结构形式是双排桩，一般是把两排桩按照平行分布的基本原则实施有效性排列，其中前后桩的桩长保持在相等的状态当中，而且前后排桩用刚性梁进行连接，以此形成门式框架结构，这对于基坑工程侧向位移的限制在很大程度上起到关键性的作用。

1条件假设

对于双排桩而言，其属于门式刚架空间组合式支护结构，是由前后两排平行的钢筋混凝土桩，还有排桩的刚性连梁一起发挥作用，没有支撑的时候，双排桩结构可充分发挥出刚度和空间效应的作用，其中支挡因为土体开挖出现失衡的情况。而在双排桩受力的结构当中，前排桩分担主动土压力，后排桩承担着压力外的锚拉作用，因此前排桩会受到压迫，后排桩会受到拉力影响。但是，在前后排桩的排距会不断增大，受力并不会像受压受拉那样容易。

同样的深度，同样的地质条件下，深基坑采用双排桩支护的时候，排距增大后排桩的桩身处于潜在滑裂面，长度就会变短。当嵌固段不断加长，后桩，承担的主动土压力就会不断减小，而且比较明显的是会产生锚拉的作用。为此，可以假设前后排桩排距增大的时候，后桩嵌固段就会不断回升，而且可以有效减少后排桩的整体长度，进而更好的将配筋做出科学化，合理化的调整。

2分析应用有限元软件模拟

为让长短双排桩的可应用性得到确认，不仅可采用以往基坑工程设计的基本方法和计算软件，而而且还可以应用数据进行全方位模拟。在数值详细分析的方法当中，有限单元法被广泛的应用在工程中，并且还能够在工程建设上不断加以科学性以及有效性的指导。依据有限元计算出来的结果，再结合工程施工的相关经验，对后排减短产生的基坑变形影响实施比较科学化的判断，同时分析出桩的内力，进而为基坑设计提供可靠性的依据。

2.1 计算假定、模型及参数选取

计算过程中假定，模型和参数选择，可以从如下几个方面加以实践。第一，基坑围护墙体为线弹性体，进而让计算变得更加简化。另外，还可以在计算中不考虑围护墙体和墙后土体的脱离情况，只认为土体与墙体存在协调变形。第二，实际计算的时候，土体采用四个结点等参单元，在灌注桩，双排桩连梁上采用板单元，进而支撑锚锭杆单元的模拟工作。第三，计算模型上边界为自由边界，底边界为固定化的。第四，关于钻孔灌注桩及支撑材料参数，应该依据参数去选取适合的混凝土，并确定截面积等几何方面参数。

2.2关于算例

算例是工作中是计算出示范的例子，可供参考和执行。在研究的具体过程中，共进行4个算例的模拟计算，并且计算的开挖步骤共有5个主要步骤，分别是计算初始应力场，施工双排桩及连系梁、土开挖到支撑下方、施工钢筋混凝土支撑，以及降水开挖至基坑底部。

2.3模拟结果的计算

在计算的模拟环节中，基坑开挖至基坑度部，模拟结果数据到图形，可以在分析中总结出需要的几点经验。第一，整体而言，前排桩桩身承受的剪力，弯矩均比后排桩要大些。第二，前后排桩，发生最大位移量相差不大，且后桩要比前桩小些。第三，前桩最大位移处，发生在基坑底下，后排桩最大位移发生在基坑底嵌固段。第四，根据排距的不同，双排桩变形，受力剪图基本上处于相同的状态。第五，伴随着排距的不断增大，双排桩位会逐渐开始减小。第六，当排距继续增大的时候，双排桩之间连梁力就会不断增大，而且弯矩会有所减小。由此可见，桩排距增大，基坑侧向土压力很大部分由前桩承担，后桩给前桩的桩顶增加约束，与锚拉结构相类似。

3长短双排桩位移及内力监测

3.1 监测方案分析

实施监测环节对于工程而言是重中之重。尤其是关于施工方案，更要做好监测的方案，并对方案做行之有效的分析。项目施工以前由设计方，将监测的具体方案先提出来，并由第三方监测机构进行方案的监测分析。具体而言，基坑北侧双排桩支护结构，需要监测的项目主要有桩身位移，桩身内力和连梁内力。

3.2连梁轴力监测结果

随着前后桩排距的不断增大，连梁轴也在不断大，而且有明显的变化幅度，双排桩间距比较小，前后排桩和桩间土共同承担着主动土压力，后排桩承受的拉力就很明显化。但是，在排距越来越大的时候，主动土压力就由前排桩来承担，此时明显的就是后排桩受拉力作用，利用连梁给前排桩施加锚拉进行合理约束，进而科学增加连梁的内力。

3.3桩身位移监测结果

随着基坑开挖的深度，前后排桩侧向变形不断增大，而且桩身侧向变形还呈现出中间大，两端小的基本特点。进行监测的时候，测斜管理在前后排桩的桩后，紧贴着桩身，变形曲线与计算变形刚好能够契合。受两排桩顶连梁的作用，前后排桩位移比较协调化，但是排桩最大位移大于后排桩，在排距增大的过程中，前后排桩最大桩身水平位移有较大的差值存在。但是，由于排距的情况不同，基坑位移变化就不够明显化，伴随着排距的日益增大，基坑变形没有增加自身的优势。另外，桩排距的不断变化，排桩桩长也会跟随着继续变大，桩长此时就会慢慢减小，依据工程实际监测到的结果显示，有效将后排桩的桩长减短，这样才不会影响到基坑侧向变形发生，即使有某种程度的影响，影响其实也不大。当前排桩的桩身变形曲线能够吻合，桩顶位移变化就会处于增大状态，后排桩的桩身变形幅度此时不大。

3.4桩身弯矩监测结果

依据梁的弯曲变形和应力应变的详细分析，只有符合以下几个重要性原则才能让监测结果更好的得以应用。第一，平截面的假定，也就是支护桩在受力变形以后，还能够处于平面的状态。第二，视支护桩为弹性体，不考虑摩阻力和自体重量带来的不良影响。第三，桩身截面弯矩为钢筋应力和混凝土对中性轴的总力矩。

在基坑开挖到基底这个过程里，利用计算前后桩桩身弯矩而得出具体的监测结果。后排桩弯矩分布同前排桩有所不同，因连梁的拉结产生相应作用，后排桩的桩顶就会受到外力影响，并且前排桩明显阻挡着双排桩之间的土体侧移，进而让后排桩的桩身中上部土坑力不断得以增强。所以，后排桩内力，此时也会产生小于前排桩的现象。

4结语

双排桩支护结构有其自身特有的受力特点，当后排桩与前排桩距离继续增大的时候，主动土压力值就会跟着加以减小。针对在滑裂面之内桩身段较短的假设，可以在工程当中假设前长后短的双排桩结构应用形式，并分析处理监测的有关数据信息，从而验证长短双排桩的可实施性。综上所述，前后桩排距增大对前后桩位移影响本质上不大，后排桩桩顶位移会有所变小。而在排距增大的这个过程中，后排桩受到拉力的影响，主动承担的主动土就会日益减小。后排桩若桩长开始减短，基本上不会影响到前排桩位移的情况，若是排距不断增大， 可促使双排桩之间连梁内力增大。所以，长短双排桩基在基坑工程中，具体应用方面要把握好实际技术施工要执行的要点，并在前期设计上适当将后排桩长度不断减短，以此让经济成本得到有效性节约。

参考文献

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