双排桩支护设计

三双排装的模型试验
1模型试验概况 模型试验在中国建筑科学研究院地基所模型试验室 进行，试验坑长10m，宽4m。 模型桩采用黄铜管直径30mm，桩长1.8m，在黄铜 管外壁上贴电阻片，经标定后作为正式护坡桩。单 排桩间距为60mm，双排桩间距大一倍，排距试验 为120mm或240mm两种。 试验土料为粘性土及砂土，其物理力学指标及颗粒 组成百分比从略。 土压力测量采用应变式的微形土压力盒，直径 25mm，厚7mm，并专门设计压力盒支座。
2双排桩的土压力分布
双排桩的土压力模型试验，排距1.2m的土压力，如图4所示；排 距2.4m的土压力如图5所示。
图4 双排桩土压力分布及随开挖深度的变化
图5 双排桩实测土压力分布及随开挖深度的变化
双排桩土压力分布及随开挖深度变化如图4 及图5，试验中分别在前排与后排桩及两排 桩间埋设压力盒，图中所示是后排桩体一 侧与前排桩挖土面一侧嵌固段上的土压力 测试分布。 测试结果说明：土压力与单排悬臂桩图 土压力变化规律相同，是悬臂桩的土压力 分布规律。 可以得出：双排桩的土压力分布与单排 悬臂桩的土压力分布是相同的，是悬臂桩 规律。
这一试验结果对实际工程意义很大，以为有的深基坑开挖工 程，要求支护结构位移不能太大。在不用锚杆的情况下，双排桩 可以解决位移打得问题。 由试验实测桩体位移曲线发现，由于双排桩结构的刚性连梁 作用，不但桩顶位移量相差很多，而且沿桩长的挠度曲线形状也 不相同。图9为双排桩与单排桩模型试验桩体位移曲线图，实测 的双排桩前排（挖土侧）桩桩体位移曲线，与相应单排桩的桩体 位移曲线对比。 由图9中（a）单排桩（b）（c）的双排桩在不同挖土深度下 前排桩的变形曲线，双排桩由于桩顶刚性连接梁的约束，限制了 自变形与桩顶的转角，变形形式象受水平力作用下的刚架变形。 而排距不同的（b）（c）双排桩，在挖深1.4m、1.5m时，变 形也有所不同，在1.5m时，排距120mm的前排桩变形达42mm，排 桩240mm的仅为24mm，相差级多，有后排桩通过刚性连梁拉住前 排桩的趋势。
E pb （或者土压力强的Pab与Ppb）。土压力Paf 、Ppf 、
双排 桩土 压力 简图 图14
通常双排桩分梅花式排列和前后排对看排 列，如图15所示。梅花式排列在实际工程中 应用较普遍，但桩距较大，前后桩相对排列 的形式，模型试验中已是试验。两者试验结 果是一致的。
（1）梅花式排列 如图7-16（a），考虑桩间土对土压力的传递作用，一般情 况下前排桩与后排桩土压力是不同的。
另外从图7-9双排桩桩体位移曲线，在挖土 1.5m时，（b）图L=120mm时位移达42mm， 而（c）图L=240mm时位移仅24mm。但实测 的都是前排桩（挖土侧）的桩体位移曲线， 从位移曲线图（b）及（c）比较，说明在 L=240mm时，前排桩因有后排桩的拉结作用， 位移小下来，这在挖土深度1.5m时特别明显。 从内力测量和位移测试都充分说明， L=2D=240mm时的双排桩，已经是拉结桩， 而不是双排桩。
排距 240 mm 的双 排距 弯矩 图 图11
四双排桩工程实例
1 方庄小区6号楼工程实测 北京方庄小区方城园5、6及10号楼，基坑采用双排桩支护， 6号楼基坑深9.8m，采用Φ600灌注桩，桩埋入坑下4.6m，梅 花形布臵，桩距2m，排距1.2m，L=2d,l连接圈梁呈斜形。基 坑以上主要为粘土，坑下为砂土层。实测内力如图7-12，内 力分布基本与模型试验图7-10相同，其差异在于上部拉应力 比下部在另一侧所受的拉应力大，这是由于实际工程顶部连 梁刚度大的原因。 2 安定门外华侨公寓工程实测 北京安定门外华侨公寓，基坑深14m，桩径采用Φ600，梅 花形布臵，桩距2m，排距1.2m，顶上连接圈梁为矩形钢筋混 凝土梁，宽1.8m，厚0.5m，实测双排桩内力见工程第3实例 图9-7.从实测图与模型试验小排距（L==4d）图皆相似，充分 说明排距L与桩径关系密切。
二桩及梅花型桩，如图6所示。桩顶必 须用圈梁连起，成为整体。
双 排 桩 的 布 置 图 6
2 特点 由于桩顶圈梁与双排桩连接成整体，可以把桩入土 嵌固部分。看成是个刚架，在承受水平荷载时，位移 很小，弯矩也小。模型试验和工程计算的弯矩、位移 都说明其特点。 （1）位移小：从图6双排桩计算位移为30mm，单排 桩计算位移80mm，为双排桩的2.7倍，与模型试验相 同。 （2）弯矩：单排桩计算最大弯矩为450kN· m，后排 弯矩为350kN · m。 （3）施工简单，不需用锚杆经济效益好，如在安外 华侨大厦公寓，深基坑14m，采用双排桩，取得了约 50万元的经济效果。
（3）模型试验实测绘制曲线图 图1为实测土压力对比，图2为桩顶位移对比，图3为桩内力 分布对比。
粘性 土与 砂土 土压 力比 较 图1
（
桩 顶 位 移 比 较 图 2
弯矩 的比 较 图3
（4）试验结果 砂性土桩的主动土压力明显大于粘性土，粘聚力c起了很大 作用；粘土的主动土压力分布呈三角形状态；桩顶位移，从 曲线图看出当基坑开挖到1.1m时砂性土B已达极限状态，而 粘性土A，在开挖到1.4m时才达极限状态，再次说明砂性土 的土压力大于粘土的土压力；实测桩内力，砂性土弯矩大于 粘性土，最大弯矩砂土是粘土的3.6倍。
2土压力的计算
图14为假定刚架ABDE承受土压力的简图。 开挖前，前排桩BD与后排桩AE在桩两侧的 土压力为静止土压力P0。基坑开挖后，假定 前排桩土压力合力为Eaf 及E pf （或者土压力 强度Paf 及Ppf），后排桩土压力合力为E ab与 Pab、Ppb，可根据双排桩排列情况的不同， 土压力传递不同而求得。
2模型试验的布臵 模型试验为两种不同排距的双排桩，与单排桩 的对比试验。如图7所示，单排桩桩间距60mm， 双排桩桩间距120mm，排距一种是120mm，另 一是240mm，桩顶处为模拟工程实际圈梁刚度， 用扁钢条作为连接梁，用螺栓将两排桩连接，在 相对应的前后排桩上也用扁钢连接，而使前后排 桩形成一个模型实际双排桩结构。做三组试验： 单排桩、排距为120mm的双排桩、排距为 240mm的双排桩。单排桩桩距60mm，双排桩桩 距120mm，桩长相同，皆为1.8m，桩径相同，皆 为30mm，桩数相同，皆为50根，得出各项不同 结果。
模 型 桩 的 布 图 7
3双排桩位移 在桩数相同的条件下，也就是双排桩间距为单排桩间距2倍 的情况下，双排桩的位移小于单排桩的位移。图8为三组试 验桩顶位移随开挖深度的变化曲线。 由图8可以得出，当桩长1.8m，挖深1.4m，嵌固0.4m时，得 出表2的位移量。 从图8及表2可以看出：单排桩的位移量约 为双排桩的2.5倍到3.4倍。而双排桩排距不同，相差不大。
双排混凝土灌注桩支护 演讲者：赵林
一单排灌注桩和双排灌注桩 二双排桩布置与特点 三双排桩的模型试验 四双排桩工程实测 五双排桩的设计计算探讨 六双排桩的内力计算 七工程实例
一单排灌注桩和双排灌注桩 悬臂式单排混凝土灌注桩在粘土、沙土地区，基坑深10m 以内，用的比较多。但是桩顶水平位移较大，基坑深大于 10m的，就必须做支撑或锚杆，但施工复杂，且工期加长。 因此考虑用双排悬臂桩，施工简单、无须延长工期。 将单排桩每间隔一根桩，推出一根桩往后排形成梅花 桩，或每间隔一根桩抽出一根桩将其排列在后排，这样桩距 增大一倍，桩数相同。在桩顶建一连圈梁，梁宽一般为排距 尺寸，厚500mm，前后排桩与桩顶圈梁组成刚度很大的结构。 1 土质对悬臂桩的影响 （1）模型试验情况 基坑长10m，宽4m，深2m多，以Φ30铜管作为挡土桩，桩 长1.8m，黄铜管上贴电阻片。 （2）粘性土与砂土试验参数
如假定不同深度下 a 与 a的比值相同，即： a = a 或
4 双排桩的内力 通过模型试验对双排桩的内力分析，排距不同得出不同的结果。排距与桩径的 关系分析如下： （1）排距为L=4d（d为桩直径）即L=120mm的情况如图7-10所示，可以得出实 际受力规律不同于将前后排桩及桩间土看做是一个整体的组合梁受力，而近似于 受有水平力的刚架，桩间土看做是作用在刚架上的荷载。图中显示无论是前排还 是后排桩，都受到交变应力，庄上段弯矩与下段弯矩符号相反。连接前后排桩的 圈梁的刚度对这种分布形式的弯矩影响很大，连梁与节点的刚度越大，交变应力 会越明显，即桩上段的弯矩会越大。模型试验刚度不是很大，实际工程中的圈梁 刚度很大。在方庄小区及安外华侨公寓工程中实测，得到验证。 （2）排距为L=8d（桩径为30mm）时即L=240mm的双排桩，测出的内力分布如 图7-11。当排距从120mm增至240mm，增加一倍时，土压力主要作用在前排桩， 后排桩主要是通过连梁，受到前排桩的拉力，起到拉桩作用，这时桩的受力状态， 与排距小的状态是完全不同的。可以认为排距大的桩（L=2D=8d）的模型试验， 已经不是双排桩，而是锚拉桩。 另外从图9双排桩桩体位移曲线，在挖土1.5m时，（b）图L=120mm时位移达 42mm，而（c）图L=240mm时位移仅24mm。但实测的都是前排桩（挖土侧）的 桩体位移曲线，从位移曲线图（b）及（c）比较，说明在L=240mm时，前排桩因 有后排桩的拉结作用，位移小下来，这在挖土深度1.5m时特别明显。 从内力测量和位移测试都充分说明，L=2D=240mm时的双排桩，已经是拉结桩， 而不是双排桩。
由于桩间土的存在，这部分土体对后排桩也会产生土压力， 用符号 a 表示，根据力的平衡，土压力 a 分别向两侧的 前排桩传递，使前排土压力增大。由于后排桩上 a 与 a 分别作用在桩的前后两面，且方向相反，因此后排桩土压 力为 a 与 a 之差值，前排桩则为 a 与 a 之和值。即： 后排桩 前排桩 Pab = a - a Paf = a + a
五 双排桩测试结果小结
通过模型试验及工程实测结果，提出如 下小结： 1双排桩的桩径以Φ400~Φ600为宜。 2双排桩的排距与桩径关系密切，排距 L=1.5d~3d为宜。 3当L=8d时，已不是双排桩的概念，已经 是拉结桩的关系。
方庄 小区 6号 楼桩 内力 实测 图