排距对双排桩位移及弯矩的影响

万瑜

【摘 要】双排桩作为一种新型支护形式,在工程中使用越来越广泛.通过使用理正深基坑软件,分析了双排桩位移及弯矩受排距的影响情况,得出的结果对工程具有一定的指导意义.同时,通过对数据的分析,指出了理正深基坑软件在计算双排桩时,也存在着一些需要改进的问题.%Double row pile, as a new form of support, is more widespread used in engineering. Through the use of Iizheng deep foundation pit software, the double row pile displacement and bending moment by the influence of the row spacing is analyzed. The results of the analysis have a guiding significance to the projects. At the same time, through the analysis of the data, and points out that the Iizheng deep foundation pit software in the calculation of the software with double-row piles, there is also some problems which need to be improved. 【期刊名称】《科学技术与工程》 【年(卷),期】2011(011)030 【总页数】3页(P74-76) 【关键词】基坑支护;双排桩;排距 【作 者】万瑜

【作者单位】华南理工大学土木与交通学院,广州5100 【正文语种】中 文

【中图分类】TU473.12

随着基坑支护技术的发展，新的支护结构形式不断涌现。双排桩作为一种有效的支护结构形式在工程中被越来越多地使用。这种结构与普通单排桩相比，具有较大的侧向刚度，受力较合理;与拉锚式支护结构相比，对环境的影响较小，施工方便且造价低［1］。由于双排桩在工程使用中体现出了诸多的优点，引起了工程界和理论界的重视。黄强、何颐华、刘钊等专家和学者采用不同的计算模型，得出了一整套理论成果［2—4］。本文以软件理正深基坑6.0为工具，通过对大量工况的分析，绘出了双排桩位移及弯矩与排距的关系曲线，由曲线可得出排距对双排桩的位移及弯矩的影响情况。

1 双排桩基本模型及本文计算工况

模型采用m法，不考虑地下水作用和前后排桩冠梁作用，不设支锚，坑面超载10 kPa。

本文计算模型的几何参数如下:基坑开挖深度为6 m，前后排桩嵌固深度均为6 m，桩平面布置形式为梅花形布置，桩截面形式为圆形，直径(d)分别取 0.4 m，0.5 m，0.6 m，0.7 m，0.8 m，0.9 m，1 m，桩间距取2 d，前后排桩排距分别取 0，0.5 d，1 d，1.5 d，2 d，2.5 d，3 d，3.5 d，4 d，前后排桩之间的连梁截面为正方形，正方形边长比桩直径大0.1 m。 模型中土层分四层，物理力学参数如表1所示。

表1 土层物理力学参数层号 名称 厚度/m 密度/(kN·m-3)黏聚力/(kN·m-2)内摩擦角/(°)18 8 81 素填土2 淤泥质土 5 17 8 53 黏性土 15 18 20 2 强风化岩220 22 50 35

2 排距对双排桩位移和弯矩的影响 2.1 排距对双排桩位移的影响

为了得出基坑最大位移与排距的关系，将上述7组模型的最大位移与排距的关系曲线绘制如图1所示。

图1 基坑最大位移与排距关系曲线

从图1可以看出，随着排距的增大，基坑最大位移逐渐变小。当排距大于2d时，基坑位移受排距影响非常小，即最大位移值趋于一稳定值，该位移值约为排距为0(即普通单排桩)时位移的0.5倍。由此可知，在悬臂状态下，双排桩比普通单排桩具有更大的侧向刚度，可以减少基坑位移。但是，当排距增大到2倍桩直径时，再增大排距对减小位移的效果不明显。 图2 前排桩弯矩与排距关系曲线 图3 后排桩弯矩与排距关系曲线

桩直径由0.4 m变化到1.0 m，构成了7条曲线，由这7条曲线可以看出，曲线之间的距离逐渐减少，并趋于0。也就是说随着桩径增大，基坑最大位移将减小，当桩径增大到一定程度之后(该值大小与基坑开挖深度有关)，桩径对基坑位移的影响不明显。

2.2 排距对双排桩弯矩的影响

从图2、图3中可以看出，当双排桩排距大于1 d时，后排桩的弯矩大于前排桩。当排距大于1.5 d时，双排桩最大弯矩值受桩距影响非常小。此处需要说明的是，双排桩最大弯矩值为弯矩绝对值的最大值，所以排桩最大弯矩值与排距关系曲线在排距小于1时，出现了振荡现象。

随着桩直径的增大，前后排桩弯矩值均增大，且没有收敛的迹象。造成这种现象有以下几个原因:(1)随着桩直径的增大，桩的刚度越大，基坑位移越小，此时需要桩提供更大的力;(2)随着桩直径的增大，基坑位移越小，桩内单位土压力更大;(3)由于本文桩距取为2倍桩直径，所以随着桩直径增大，单根桩需要承受土压力的面积越大，这是使得前后排桩弯矩值增大且不会趋于一定值的根本原因。

3 理正软件算的结果存在的某些问题

理正深基坑软件6.0新添了双排桩的计算，这对双排桩的发展起了积极的作用。但是，双排支护桩的设计计算方法还不够成熟，实测数据还不多，受力机理不够清楚［5］。基于目前研究的局限性，该软件算出的结果存在一些不足，得出的有些结果不够合理。本文使用理正得出的结果存在以下问题:

(1)本文使用理正求得的前后排桩位移总是出现在桩顶或距桩顶极小的范围内，且位移值相差极小(在0.5 mm范围以内)，完全可以认为前后排桩位移值是相等的。然而诸多专家学者通过实验和有限元分析得出的结论是双排桩前后排桩一般情况最大弯矩出现在中上间部位，且前后排桩最大位移值存在一定的差异。

(2)当排距为0时，此时相当于普通单排桩，理论上前后排桩受力是相等的，但是从上面结果可以看出，使用理正求得的这两个值存在一定的差异。

从以上可以看出，理正虽然为设计提供了方便的计算手段，在一定程度上能满足工程需求，但是其计算模型还有待进一步地改进。 4 结论

(1)桩径一定时，排距大于2d的基坑最大位移基本不变，且约为排距为0(即普通单排桩)时位移的0.5 倍。

(2)随着桩径增大，基坑最大位移将减小，且趋于稳定。 (3)一般双排桩工程后排桩弯矩值大于前排桩。 (4)随着桩直径的增大，前后排桩弯矩值均增大。

(5)当排距大于1.5d时，双排桩最大弯矩值受桩距影响非常小。

(6)基于目前研究的局限性，理正深基坑软件6.0在双排桩计算中存在着不足之处，有待改进。 参考文献

【相关文献】

1 周翠英，刘祚秋，尚 伟，等.门架式双排抗滑桩设计计算新模式.岩土力学，2005;26(3):441—444

2 何颐华，杨 斌，金宝森，等.双排护坡桩试验与计算的研究.建筑结构学报，1996;17(2):56—58 3 黄 强.深基坑支护工程设计技术.北京:中国建筑工业出版社，1995

4 刘 钊.双排桩支护结构分析及试验研究.岩土工程学报，1992;14(5):76—80 5 杨钦发.双排桩支护结构若干问题的探讨.广东建材，2007;(5):21—23