排桩

定义

排桩是以某种桩型按队列式布置组成的基坑支护结构，在工程中也称护坡桩，由多根按一定间距或密排排列的桩体共同组成一道竖向挡土墙。 在《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012 中，它是挡土构件的一类，与地下连续墙等同属支挡式结构，^[1] 桩顶通常设置钢筋混凝土冠梁，把分散的单桩连成整体受力体系。^[2] 排桩的桩型可选择混凝土灌注桩、型钢桩、钢管桩、钢板桩、型钢水泥土搅拌桩等，选型取决于桩身穿越土层的性质、地下水条件和周边环境要求。^[2]

原理

排桩的挡土机理是：基坑开挖后，坑外土体产生向坑内的主动土压力，桩身把这一荷载向下传递并依靠坑底以下嵌固段的桩前土体被动抗力、以及锚杆或内支撑提供的支点力来平衡。^[2] 按杆系结构计算时，桩身视为梁，土体与锚杆的约束作用被简化为弹性支座，用弹性支点法求解内力与位移；冠梁、腰梁则以支点力为荷载按简支梁或连续梁计算。^[3] 双排桩由前后两排桩与顶部连梁组成门式刚架，是空间刚架结构，需按平面刚架模型简化后分析，前排桩在水平荷载下受压、后排桩受拉，桩身轴力不可忽略。^[4] 为阻止桩间土从缝隙流失，常在桩间土面挂钢筋网或钢丝网并喷射混凝土护面，有含水层或设止水帷幕时可不做护面。^[2]

发展历程

排桩在 20 世纪逐步成为基坑工程的主要支护形式，早期以竖直单排桩配合放坡或简单支撑为主，依靠经验与工程类比确定桩径和嵌固深度。 20 世纪 90 年代出现双排桩支护体系，用前后两排桩与顶部连接构件组成刚架，以较大抗侧移刚度替代锚杆或内支撑。^[5] 此后排桩与锚杆、内支撑、斜撑等的组合形式不断增多，并逐步用于城市软土地区较深基坑。^[6] 相关设计方法随之规范化，JGJ120-2012 对排桩的构造、间距、桩身配筋和计算方法作出规定，双排桩则按平面刚架简化并给出排距与刚架梁高度的建议取值范围。^[4]

应用

排桩支护用于基坑侧壁安全等级为一级、二级、三级的基坑，以及可通过降水或止水帷幕控制地下水的场地。 开挖较浅、地质条件较好时多用悬臂式；开挖面积大、地基软弱或变形控制严格时改用内撑式；土层具备锚固条件且对周边影响可控时采用拉锚式。^[7] 在市政综合管廊、地铁车站、地下空间等明挖工程中，灌注桩排桩常与截水帷幕配合使用，采用灌注排桩时开挖深度一般不宜大于 20 米，采用预制钢筋混凝土桩排桩时不宜大于 10 米。^[8] 在软土地区基坑面积大而深度有限的工程中，无内支撑的排桩技术因工艺简单、作业面大而被较多采用。^[6]

局限

悬臂式排桩顶部位移较大、内力分布不理想，在软土场地一般不宜超过 5 米，通常需与锚杆或内支撑配合才能用于更深的基坑。^[9] 桩间缝隙容易造成水土流失，地下水位高的软黏土地区需另设止水帷幕或采取注浆、旋喷等措施处理。^[2] 在砂层等不良地层中成孔易塌孔，需采用泥浆护壁等工艺，桩身垂直度和桩位偏差也必须严格控制。 双排桩虽抗侧移刚度大，但占用场地较多，坑底以下存在厚层软土、不具备嵌固条件时不宜采用。^[4]

参见

• 冠梁 —— 设置在排桩顶部、把各单桩连成整体并传递支撑或锚杆力的钢筋混凝土构件。

• 锚杆 —— 与排桩组成桩锚支护，通过锚固段和预应力为桩身提供水平支点力。

• 内支撑 —— 与排桩组成桩撑支护，以坑内水平或斜向支撑控制围护结构位移。

• 地下连续墙 —— 与排桩同属支挡式结构的连续挡土构件，适用于更深的基坑。

• 土钉墙 —— 另一种常用基坑支护形式，与排桩在适用深度和变形控制上互补。

• 止水帷幕 —— 配合排桩使用、阻断坑外地下水渗流的防渗体系。