基于深基坑施工双排桩设计参数研究

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1、基于深基坑施工双排桩设计参数研究　　近年来，双排桩结构成为深基坑工程中经常使用的空间组合类围护结构，双排钢筋混凝土桩和顶部的刚性连系梁是其主要组成部分，沿基坑长度方向呈双排布置。双排桩结构能够更有效分担土压力，同时令桩身内力的分布更加合理。文献[1]结合汕头软土地区基坑工程实例，通过PLAXIS有限元分析软件对双排桩的内力及变形情况进行了分析，对单排桩和双排桩工作性状做了针对性的对比分析；文献[2]通过排桩之间滑动土体与总滑动土体体积比的方法确定其所受土压力的大小；文献[3]通过桩土共同作用的方法确定开挖面以上双排桩的土压力及地基水平基床系数；文献[4]探讨了双排桩围护结构情况下的土压

2、力分布形态，认为土体滑动面的形态在双排桩后排桩的影响下发生了改变，并提出了一种简算思路。本文主要通过FLAC数值模拟的方法研究双排桩在桩长、排距、桩径、桩间距和基坑开挖深度因素影响下的桩身位移，以期为双排桩在深基坑工程中的设计提供参考。假定土层分布情况及计算参数如表1所示，排桩设计桩长均为20m，桩径1m，桩间距1.5m，前、后排桩排距4.5m。1.计算模型的建立6模型尺寸均采用40×40m，模型网格划分为40×40，基坑顶部与既有场坪标高持平，由于桩顶标高为既有场坪标高以下0.8m，为简化计算，将桩顶标高抬升0.8m，在计算过程中，桩长都相应增加0.8m。基坑开挖宽度15m，两边边界

3、施加水平约束，底部施加水平及竖向约束。基坑分4步开挖，总开挖深度控制在8.82m左右，双排钻孔灌注桩和桩顶拉梁分别用pile和beam单元模拟，每根桩平均分为15段，拉梁分为3段。2.桩长对位移影响分析2.1前后排桩身位移分析设计桩长均为20m，在相同条件下前、后排桩身位移的对比。在桩顶位置，前后排桩身的位移基本一致；在桩顶以下，前排桩位移略大于后排桩位移；桩身最大位移均发生在桩的中上部；前排桩身最大位移为7.49cm。2.2双排桩桩长分析考虑桩长对桩身位移的影响，分别选取桩长20m、22m、24m和26m进行分析。桩长在20m至24m范围内对桩身位移的影响不大，桩长为26m时，桩身位

4、移明显减小，最大位移减小1.21cm。此时桩长对后排桩身位移的影响没有明显趋势；桩长由20m变化至26m时，前排桩身的位移是明显减小的，最大位移减小约1.5cm。总体来看，桩长对桩身位移的影响主要集中在桩的中上部。63.双排桩排距分析初始设计排距均为4.5m；这里分别取排距3m、4.5m和6m进行分析。当排距由3m变化至6m的过程中，桩身位移呈现出逐渐减小的趋势；但由4.5m至6m的变化量明显小于由3m至4.5m的变化量，这说明排距对桩身位移的影响随着排距的增加是逐渐减小的。另外桩身最大位移发生的位置随着排距的增加逐渐下移，排距对桩身位移影响最大的点发生在桩顶，在排距由3m增至6m时，

5、桩顶位移减小近一半，而对桩端位移影响很小，桩身最大位移减小1.55cm。对双排桩而言，每一排桩都分担一定的土压力，所以与单排桩相比，其能有效控制基坑变形和桩身弯矩，而排桩间距的变化会对土压力的分布产生较大的影响。通常认为[1]排桩的水平位移会随着排距的增大而减小，但逐渐趋于缓慢，并且前排桩的桩身弯矩增加较快，过大的排距将失去双排桩的支护优势，只有合理的排距才能充分发挥其性能。4.双排桩桩径分析初始设计桩径为1.0m，桩间距为1.5m，桩径范围选择0.8m-1.4m进行分析。桩径增大可以明显减小桩身位移，其中对前排桩身位移的减小幅度略大一些，这也是因为前排桩位移略大于后排桩位移，但对桩顶

6、和桩端的位移影响很小；前排桩身最大位移在桩径由0.8m变化至1.4m时，减小了2.34cm。65.双排桩桩间距分析初始设计桩间距为1.5m，这里分别选取1.0m、1.2m、1.5m和3.0m进行分析，前、后排桩桩间距同时变化。随着桩间距的增大，桩身位移也随之增大，但对桩端的位移影响较小；桩间距由3m变化至1m时，桩身最大位移减小2.22cm。双排桩桩间距的确定目前还没有统一的认识，经验与理论相结合是主要的确定方法[5]。相关研究[6]发现桩间距的大小对桩间土拱效应的影响较大，随着桩间距的减小土工效应的表现越明显，当其值为3倍桩径时，荷载的转移比可达到30%。Wang等[7]通过土拱效应

7、的研究提出了极限桩间距的存在，即桩间距一旦超过极限，将不存在土拱效应。关于合理桩间距的确定尚需结合工程实际加强理论研究。6.基坑开挖深度分析该基坑地下车库开挖深度约为8.82m，这里为便于分析，假定其为8m，在其基础上各增减2m，通过对比来研究一下开挖深度对桩身位移的影响。6由断面的情况可以得出，开挖深度对桩身位移的影响非常明显，并且开挖深度对桩的中上部影响较大，开挖深度由6m变化至10m时，桩顶位移增加了一倍多，桩端位移变化不大。相关研究认为