闫超波 YAN Chao-bo；徐世光 XU Shi-guang；黄建国 HUANG Jian-guo；
胡石骏 HU Shi-jun；巴俊杰 BA Jun-jie
（昆明理工大学国土资源工程学院，昆明 650093）
（Faculty of Land Resource Engineering of KUST，Kunming 650093，China）
摘要： 本文总结了目前将常用的单支点排桩支护和双排桩支护的计算理论，并通过对工程实例的计算结果进行对比分析，得出了双排桩支护对于单支点排桩具有更好的稳定性，可以适当的减小桩长，能有效的减小桩身弯矩等优点。
Abstract: This paper summarizes the calculation theories of single fulcrum soldier pile retaining and double soldier pile retaining commonly used in the current, conducts comparative analysis of calculation results of the engineering examples, and draws the conclusion that the stability of double soldier pile retaining is better than the single fulcrum soldier pile retaining, and the double soldier pile retaining can appropriately reduce the pile length and effectively reduce the bending moment.
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关键词 ： 单支点排桩支护；双排桩支护；桩身弯矩；稳定性
Key words: single fulcrum soldier pile retaining；double soldier pile retaining；pile moment；stability
中图分类号：TU473.1 文献标识码：A
文章编号：1006-4311（2015）06-0112-02
0 引言
双排桩支护结构是由前、后两排平行的排桩通过连梁连接所组成的门式刚架支护结构，与单排桩悬臂式支护结构相比，双排桩支护结构具有更大的侧向刚度，可以明显减小基坑的侧向变形，因而支护的深度一般也更大，在一些实际工程中已经取得了较好的效果[1]。对于双排桩支护结构的工作机制，一些学者已经进行了比较深入的研究，其中较多采用的是把围护桩、连梁和土体分别离散的平面或空间有限元法，得出了很多对工程建设有指导意义的结论。本文总结了工程中较常用的单、双排桩的计算方法，通过理正深基坑软件对具体的工程实例进行计算，将单排桩与双排桩的计算结果进行对比分析。
1 计算方法
1.1 双排桩计算方法 何颐华[2]过室内模型试验分析了双排桩的内力、变形和土压力分布情况，提出根据桩间滑裂土体在整个滑裂土体中所占的比例系数α（α=2L/L0，-（L/L0）2，L0=Htg（45°-?准/2），L为前后桩排距，H为基坑开挖深度）来分配作用在前、后排桩上的土压力，并根据平面布桩形式列出了土压力计算公式。熊巨华[3]指出，当前、后排桩的排距小于4倍桩径且桩顶设置冠梁与连梁时，可以按等效抗弯刚度的方法来进行计算，其刚度等于前、后排桩与桩间土的刚度之和，挡土板在基坑底面以下的土抗力可以根据弹性支点法计算。黄强[4]在分析双排桩支护结构的受力情况时指出，双排桩桩后土体的滑裂面与单排桩桩后土体的滑裂面情况有所不同，由于后排桩的存在使得桩后土体滑裂面于水平方向夹角发生改变，不再是45°+?准，并将土体作为单独的刚塑性体进行考虑分析。张弘[5]根据基坑开挖过程提出，在基坑开挖后，双排桩将发生位移，桩间土将受到一定的扰动，考虑到双排桩的整体刚度以及其对土体的约束作用，可以近似地认为桩间土仍处于弹性阶段，另外考虑到冠梁的作用，近似地认为深度z处横向应变为零，根据弹性力学平面应变问题的物理方程，得出前排桩桩后土压力
（ν为土体泊松比），后排桩桩后土压力可按静止土压力计算。
1.2 单排桩计算方法 工程中常用的单排桩支护计算方法主要有：极限平衡法、弹性抗力法。极限平衡法是假定作用在桩体结构上基坑外侧的土压力为主动土压力，基坑内侧的土压力为被动土压力，将支撑的作用作为一个恒定的反力，然后根据一定的平衡条件求出支撑反力和桩身内力，并确定桩的入土深度，极限平衡法支护体系设计方法有二分之一分割法、等值梁法、刚性连续梁法。弹性抗力法是基于弹性地基梁的一种计算方法，将支护桩看做一个竖直插入土体的弹性地基梁进行分析，国内较常用的是M法，即地基系数K（K=my，y为计算点深度）随深度变化而变化。
2 工程实例
2.1 工程概况 曲靖市某工程基坑形状不规则，基坑开挖面积约22073m2，共2层地下室。基坑周边分布共9栋高层住宅楼，基坑开挖周长621m，基坑开挖深度约为8.0～9.6m。
2.2 场地工程地质条件 场地地基土表层为素填土或耕植土，以下为第四系粘土和泥炭质土，泥炭质土较厚。各土层物理力学指标及计算参数如表1。
2.3 支护方案选择 该基坑开挖面积狭窄，开挖深度大，周边环境条件差异大，综合考虑该基坑支护方案选取为：桩锚支护方式。设计采用0.8m直径的旋挖钻孔灌注桩为挡土桩，桩心距为1.5m，桩长26.6m，桩顶冠梁横截面1.0m×0.8m。双排桩桩径0.8m，排距4.0m，桩心距2.0m，连梁及冠梁横截面均为1.0m×0.8m，前排桩与后排桩桩长相等均为23.6m。
3 计算分析
计算所选剖面基坑开挖深度为9.6m，地下水位深度6.5m。选用弹性抗力法计算单支点排桩支护的桩身位移及弯矩，在排桩数量不变的情况下，将排桩布置为矩形布桩的双排桩形式，并在满足抗倾覆的条件下适当减小桩长计算前、后排桩的桩身位移及弯矩，双排桩计算结果如图1所示，单支点排桩计算结果如图2所示。
由图1可以看出双排桩支护中前排桩的最大位移为28.43mm，最大弯矩为535.94kN-m，后排桩的最大位移为19.42mm，最大弯矩为187.79kN-m。由图2中看出单支点排桩支护桩身位移最大为30.84mm，最大弯矩为737.54kN-m。由表2可看出在满足安全性系数的情况下，双排桩的桩长比单支点排桩支护小3m。经分析可知，由于后排桩的存在有效的分担了原本作用于前排桩上的土压力，减小了支护排桩桩身弯矩，前后排桩弯曲趋势大致相同，前排桩最大弯矩出现在距桩顶7.55m处，后排桩最大弯矩出现在5.3m处。另外，双排桩结构可以看做一个埋入土中的门式钢架结构，其具有较大的侧向刚度，所以在抵抗变形方面双排桩结构比单支点排桩结构效果更好，后排桩的存在不仅能分担桩后土压力减小前排桩的桩身内力，而且也增大了结构的抗倾覆力矩，对支护结构的抗倾覆能力有一定的贡献，可以在满足抗倾覆的条件下减小支护桩桩长。
4 结论
通过计算分析得出，双排布桩形式与单支点排桩支护形式相比，在排桩数量不变的条件下，①采取双排布桩可以有效降低支护桩桩身内力；②双排桩支护结构具有更好的整体刚度可以适当减小桩身位移，但减小值较小；③在满足抗倾覆的条件下，可以有效减小支护桩桩长。
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参考文献：
[1]龚晓南，高有湖．深基坑工程设计施工手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1997，4.
[2]何颐华，杨斌，金宝森．双排护坡桩试验与计算的研究[J]．建筑结构学报，1996，17（2）：58-66．
[3]熊巨华．一类双排支护结构的简化计算方法[J].勘查科学技术，1999（2）：1-6．
[4]黄强.护坡桩空间受力简化计算方法[J].建筑结构，1995，1（8）：43-45．
[5]张弘．深基坑开挖中双排桩支护结构的应用与分析[J]．华北石油设计，1993，31（1）：19-24．