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第 3 卷 第 3/ 4 期 　　　　　　　　　　　　福建建筑高等专科学校学报 　　　　　　　　　　　　Vol. 3 No. 3/ 4
年 9 月 　　　　　　　JOURNAL OF FUJ IAN COLL EGE OF ARCHITECTURE & C. E. 　　　　 Sept.
软土中二层地下室单支点围护桩的优化设计
黄 　岚
(福建融侨房地产开发有限公司 , 福建福州 　350005)
摘 　要 : 系统论述软土层中二层地下室一道支撑的围护桩桩径、桩长与桩身配筋的确定方法 ,
并测算合理决定桩长和配筋所带来的经济效益。
关键词 : 软土地层 ; 二层地下室基坑 ;单支点围护桩 ;桩径控制 ; 桩长控制 ; 梁式配筋
中图类号 : TU753 　　文献标识码 :A 　　文章编号 :1009 - 8682 () 03 - 0062 - 03
Optimum design of single support enclosure pile
with double storey basement in soft clay
HUAN G Lan
( Fujian Rongqiao Real Estate Co. ,Ltd , Fuzhou 350005 ,China)
Abstract : The method to determine diameter、length and reinforcement of enclosure pile in soft
clay with double storey basement and one shoring is discussed in this paper. The economic benefit
is surveyed by reasonable pile length and reinforcement .
Key words : soft clay ; double storey basement ; single support point of enclosure pile ; pile diame
ter domination ; pile length domination ; reinforcement of beam
业主高度重视工期的控制 ,在造价相近的条件下 ,
1 　软土中二层地下室单支点围护的
迫切希望采用一道内支撑以有效控制工期。从二
经济合理性 十世纪 90 年代中期起[1 ][2 ] ,软土中二层地下室单
　　二层地下室的基坑开挖深度 ,因地下室的功 支点围护形式已被人们广泛认可。
能不同变化于 7～10m 之间。二十世纪 90 年代
2 　围护桩在支护体系中的地位
初因围护桩的桩径一般较小 ,故均采用二道支撑。
用二道支撑较一道支撑 (即单支点) 工期将延长三 桩式支护体系 ,除了悬臂式之外 ,均包括支撑
个月左右。其一是因为第二道支撑的开挖与折除 (或锚拉) 体系和围护体系两个部分。一般而言 ,
将占用一个多月的工期。其二是因为第二道支撑 支撑的道数越多 ,则支撑在总造价中占的比例相
形成之后软土层的土方一般只能用人工开挖 ,又 对越高 ,相应地围护体系占的比例就越低。同理 ,
将多占用一个多月的工期 ,由于基坑工程施工的 当设一道顶撑时 ,围护结构在总造价的 70 %～
最佳季节是每年 10 至 12 月份 ,错过这一时期 ,将 80 % ,其他主要为支撑体系 ,且后者的不同设计对
因降雨频繁所造成的施工困难而导致工期进一步 造价影响不大。由于与地表沉降密切相关的桩身
延误。而对大型工程 ,工期延误带来的各种经济 变形 ,主要是桩身挠曲所致 ,故控制变形的关键也
损失可能远超过工程量的局部增加。因此 ,许多 是围护桩的设计。下文将从桩径 ,桩长和桩身配
收稿日期 : 06 03
作者简介 :黄岚 (1966 - ) ,女 (汉) ,福建福州人 ,助理工程师.
(c) 1995- Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.
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第 3/ 4 期 　　　　　　　　　　　　黄　岚　软土中二层地下室单支点围护桩的优化设计 　　　　　　　　36
筋来论述围护结构的正确设计。由于软土的渗透 桩 d 即 为 设 计 桩 径 , 对 挖 孔 桩 考 虑 实 际 情 况
性极低 ,不存在桩间渗水间题 ,因此不必设置防渗 d = do + 0 1 ,do 为桩芯径。以上单位均为 m。
幕。为论题集中 ,本文也不讨论其他与地下水有
关的间题。 4 　由稳定条件控制围护桩长度
4. 1 　有关稳定的概述
3 　由限制变形条件确定桩径
虽然稳定一词在工程上有多种含义 ,但对一
3. 1 　问题的重要性 定情况只须满足若干特定要求。如图 2 ,对内撑
我省一般用排桩作为围护构件。本文只讨论 式支护 ,只须满足桩身静力平衡及限制桩底位移
圆桩 ,其论述原则上适用于其他截面形状的桩。 小于某一小数值 (如 X p = 5mm) 即可 ,对深层滑动
为减少变形 ,必须增大桩径以增加刚度 ;为控制造 和倾覆等稳定条件一般可不予验算。不必进行倾
价 ,必须限制桩径 ;对刚度与桩径寻求满足变形控 复验算的理由在于 , 对采用角撑和对撑且天然地
制的平衡点是问题的焦点。 面水平扩展的情况 ,由于支撑反力 R (图 2a) ,将
3. 2 　变形控制的经验成果 随土压力增大而增大 ,故无倾复危险。
围护桩本质上是承受水平荷载的竖向梁。由
于抗力即基坑侧的被动性质的土压力的计算至今
难于明确 ,故其变形难于估算。桩的位移由桩顶
位移和桩身挠曲二者迭加而成 (图 1) 。实测的桩
顶位移最大值 Xt 一般为 5～20mm[2 ] 。实际两种
变形很难分开计算。又因当淤泥底板埋置于坑底
下深度较大 ,如超过 3～4m 时 ,桩的挠曲性状相
近 (如淤泥底板埋置较浅 ,则变形更小) 。故两种
变形综合考虑。为便于估计桩径引入计算坑深
ha 的概念 ,式 (1) 中的其他符号意义 (见图 1) 。
图 1 　围护桩位移特征值
图 2 　围护桩桩身荷载 、内力与位移分布
hc = hb + hu/ 2 (1)
4 2 　确定桩长的具体标准
当变形控制较严 , 如限制围护桩挠曲 f ≤
对本题 ,当淤泥无限深时 ,嵌入软土中深度满
30mm、总位移 Xs·max ≤40mm 时 , (桩中距 s≈1 5
足 h ≥(2 4/α) + 2～3 m 即可。对 2 4/α深度
桩径) ,可引用以下经验关系 : a
内埋有相对硬层时 , 如淤泥之下为可塑粉质粘土
10 d ≥2 + hc = 2 + hd + hu/α (2)
或稍密砂层 ,则深入相对硬层 2～3 m 即可。当坑
10d 为小数时取大整数。对沉管或冲钻孔
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底下无淤泥时 , 取高限 ; 当坑底下淤泥厚接近 选择桩距 S = 1 5 d = 1 35m
2 4/α时 ,取低限。按以上估算方法确定的桩长 桩型采用 d = 0 9m 之钻孔灌注桩
一般符合 4 1 的条件 , 且经实际工程考验可满足
变形要求。
5 　围护桩的配筋
5 1 　桩身弯曲折减
Rowe 对单支点围护桩的研究表明 ,在绝大
多数情况下 ,计算桩身弯曲乘上 0 6～0 8 的折减
系数是安全的。[3 ] 我省的许多工程实践证明以上
做法正确。[1 ][2 ][4 ]这一折减可以使桩身纵筋节省
约 10 %～20 %。
5 2 　桩身抗弯采用梁式配筋
围护桩按其受力特征是承受水平荷载的竖向
梁。不少设计按轴心受压构件配筋。其实我省自 2) 确定桩长
1993 年以来即开始推行非对称的梁式配筋。[4 ]这 按图示条件与计算参数 , 利用弹性支点法进
样做的结果可使纵筋节省 20 %以上。这一措施 行分析 ,得出如图 2 之土压力 、桩身 M 、及位称移
之所以未能普遍推广 ,除了施工因素外 ,可能与设 X 的变化曲线 (图 2) 。以坑底为 O 点建立坐标
计费是按工程造价百分比计算有关。 系 O Z ,从图中可看出在 Z1 = 5 0m 处 M = o; Z2 =
5 3 　依据受力需要决定钢筋长度 5 4m 处 Q = 0 。所以认为必要桩长 L c = hd +
习惯上桩身钢筋多按通长配置。但这不符合 5 4 = 11 4m 时 ,已能满足稳定要求。且桩底位移
梁的特点 ,如能依据包络弯矩并留足锚固长度的 X p = 1mm < [ X p ] = 5mm。故认为嵌入深度已
标准确定钢筋长度 ,则在满足构造要求的前提下 够。桩长 L 取 用 L c + 1 0 取 大 整 数 即 , L =
可节省纵筋约 4 %。 13 0m ,则嵌入硬层 haz = L - hd - ha1 = 3m。按
5 4 　依据斜截面受剪决定箍筋配置 理正 (在 J GJ120 - 99) [5 ]配套软件计算时 ,按满足
当桩身素砼的抗剪强度已能满足桩顶处斜截 所有稳定要求的桩长为 15 0m。即按本文建议方
面抗剪的要求时 ,无需如习惯所做的将近桩顶处 法可节省桩长约 20 %。
的箍筋加密。这样做对沉管桩还有利于保证桩顶
砼的密实度。
综合 5 1～5 3 ,纵向钢筋用量至少可省≈1
- 0 85 × 0 8 × 0 96 = 0 35 = 35 %。
6 　算　例
某二层地下室的地层构成、计算指标与基坑
围护结构剖面如图 3 所示 ,试决定桩长、桩径与桩
身配筋。
已知 　hu = 2 0m、hd = 6 0m
预设 　ha = 6 0m 、其中 ha1 = 4 0
设计
1) 确定桩径
图 4 　桩身配筋对比
由式 (2) 得
(下转第 73 页)
d = (2 + hd + hu/ 2) / 10
= (2 + 6 + 1) / 10 = 0 9m ;
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11第 3/ 4 期 　　　　　　　　　　　　　叶新辉 　深基坑桩锚组合支护的设计与施工 　　　　　　　　　　　37
4. 3. 2 　水平位移值与土层情况及该边长度有关 ,
5 　结论
北侧其土质差而且边长最长 ,故其水平位移值最
大。 5. 1 　本桩锚组合支护结构在福建煤炭大厦基坑
具体观测结果见图 5 所示。结果表明 ,在正 支护工程中应用成功 ,在地下室长达 6 个月的施
常情况下 ,其沉降及水平位移值均符合设计要求。 工中始终保持稳定1 ,保证了安全 ,达到预期的支护
效果。1 1
1 5. 2 　在深基坑支护中 ,采用排桩配合拉锚组合结
构 ,在沿海地区特定地质条件下是可行的。
　具体工程中依据基坑周边环境不同 采用
2 5. 3 ,
不同支护参数 ,因地制宜 ,可以有效减少工程造价
及节约基坑支护空间。
5. 4 　锚管施工是关键 ,应保证注浆质量 ,同时预
紧对减少位移有利。
5. 5 　施工中应建立健全监测制度 ,随时提供有关
支护和土体变形信息 ,以便及时掌握 ,调整施工顺
序 ,确保工程安全实施。
图 7 　水平位移及沉降值随时间变化曲线
参考文献 :
[1 ] 黄强. 深基坑支护工程设计技术[ M ]. 北京 :中国建材工业出版社 ,1995.
[2 ] 金问鲁. 地基基础实用设计施工手册[ M ]. 北京 :中国建筑工业出版社 ,1995.
　　(上接第 64 页) 受压钢筋仍维持通长配置 ,这样还能节约纵筋约
3) 桩身配筋 4 %。
按计算成果 ,依据本文建议方法得出的桩身
7 　几点认识
配筋如图 4 (a) (b) ,而按工程受压桩习惯得出的
桩身配筋用的如图 4 (c) (d) 。图 4 (b) ,表示径弯 7 1 　对控制桩身变形 ,围护桩应有一定刚度即要
矩折成后采梁式配筋的断面 ,折减系数取 0 75 。 求有一定桩径。本文建议的桩径确定的公式有一
取箍筋深保护层为 30mm ,则计算 ho = 850 m m 。 定准确性。
2受拉钢筋为 A s1 = 7 25 = 3434mm 。受压筋 A s1 7 2 　对内撑式支护 ,桩底嵌入坑底的深度能满
= 2200mm2 ,要求的折撑前设置替换动撑 ,中和轴 足桩身静力平衡条件且预控 (计算) 的桩底位移很
处配设 2ф14 即可。如图 4 ( b) , 总共纵筋面积 小即可 ,一般不必进行深层稳定和防止坑底隆起
2 的验算。
ΣA As1 = 5940m 。而按受压方式总配筋面积为
2 7 3 　本文提供的桩长确定方式可保证安全 ,且符
ΣA s2 = 1mm 。两种方法对比ΣA s1/ΣA s2 =
合经济原则。
50 % ,考虑两种方法箍筋用量基本相同 ,则本文建
　应明确推广对内撑式围护桩采用在弯矩折
议方法可节省配筋 40 %以上。 7 4
减基础上的梁式配筋 。
图 4 (a) 的配筋系满足包络要求决定长度 ,对
参考文献 :
[1 ] 周继忠 ,郑孔海. 卵园形桩在基坑支护中的应用[J ]. 土工基础 ,1999 , (4)
[2 ] 郑孔海 ,苏俊华 ,詹素华. 软土地层中内撑式支护设计的关键问题[A] 袭晓南 ,等. 第五届地基处理学术讨论会论文集[ C] 北京 :中
国建筑工业出版社 ,1997
[3 ] J E 波勤斯. 基础工程分析与设计[ M ]. 唐念慈 ,等译. 北京 :中国建筑工业出版社 ,1987.
[4 ] 陈书申 ,顾伯华 ,等. 软土地基深基坑支护设计的探讨[J ]. 福建建筑 ,1994 , (3) .
[5 ] J GJ120 1997 ,建筑基坑支护技术规程[ S].
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