为研究支护桩的嵌固深度对双排桩支护体系的影响,模型参数详见双排桩支护结构设计参数及表4-1,不同计算工况仅改变支护桩的嵌固深度,将嵌固深度设置为1m、3m、5m、7m、9m、11m、13m、15m、17m 9种工况进行计算。
图4-3为双排桩稳定性安全系数与嵌固深度的关系曲线,从图4-3可知,随着双排桩嵌固深度变大,抗滑移稳定性安全系数逐渐增大,而抗倾覆稳定性安全系数先减小后增大。当嵌固深度小于7m时,嵌固深度越大,抗倾覆稳定性安全系数越小。这是由于嵌固深度较小,相比主动水土压力,自重对转动点的力矩处于主导地位,抗倾覆稳定性安全系数计算值大;嵌固深度变大,自重、被动水土压力、主动水土压力对转动点的力矩都变大,但主动水土压力倾覆力矩增大的幅度最大。当嵌固深度大于7m时,被动水土压力抗倾覆力矩占主导地位,双排桩嵌固深度越大,抗倾覆稳定性安全系数越大。随着双排桩嵌固深度变大,被动水土压力一直增大,且增加幅度均大于主动水土压力,则抗滑移稳定性安全系数逐渐增大。
图4-4为桩身最大位移与嵌固深度的关系曲线。支护桩嵌固深度由1.0m增加到17m,桩身最大位移由84mm减小到35mm,桩身最大位移减小量为最大位移的58.3%,其中嵌固深度在1~3m范围的,桩身最大位移减小幅度约占80%;嵌固深度在3~7m范围的,桩身最大位移减小幅度约占14%。随着支护桩嵌固深度的增加,桩身最大位移先大幅度减小,之后趋于稳定,关系曲线呈上陡下缓。嵌固深度不大于5m时,嵌固深度对支护桩桩身最大位移的影响非常显著,嵌固深度大于7m后,嵌固深度的增加,并不能明显地减小桩身位移。悬臂双排桩支护设计时,桩长不能太短,考虑到施工偏差等原因,建议悬臂双排支护桩的嵌固深度不宜小于0.5H(H为基坑计算开挖深度);另外,桩长也不宜太长,过长支护桩并不能减小桩身位移,反而造成资源浪费。
图4-3 双排桩稳定性安全系数与嵌固深度的关系曲线(www.daowen.com)
图4-4 桩身最大位移与嵌固深度的关系曲线
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