[发明专利]一种不平衡基坑支护设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种不平衡基坑支护设计方法，属土木建筑工程施工技术领域。

背景技术

随着城市化的发展，用地紧张问题日益突出，地下空间的开发愈来愈占据着重要地位。地下空间开发规模越来越大，相应的基坑支护技术也就被要求不断提高以解决各种工程难题。

目前针对各种复杂环境的基坑支护技术不断完善，但由于这些深大基坑通常都位于密集城市中心，常常紧邻建筑物、交通干道、地铁隧道及各种地下管线等，施工条件复杂，重大恶性基坑事故仍时有发生。而且当前的基坑支护技术涉及的都是对称基坑(基坑相对两侧的侧压力相同)的支护，支护的目地主要是防止基坑外围的土体向坑中坍塌，但在工程实际中，由于工程环境的限制和施工的需要，电梯井、集水坑等坑中坑的存在，使得基坑往往是不平衡的(基坑相对两侧的侧压力不相同)，可能出现基坑开挖较深一侧的支护结构通过内撑压迫开挖较浅一侧的支护结构向坑外倾斜，造成基坑围护结构失稳，甚至破坏周围的建筑物。而且对称基坑的设计，都是按照支护结构向坑中发生位移的模式来进行设计，不能充分利用土体的抗压能力，造成了极大的浪费。

因此，对于不平衡基坑，依据基坑可能发生的位移形式，进行合理的分析设计，找到一种经济有效的支护方法，是一个很现实的技术问题。

发明内容

本发明的目的是，针对上述基坑支护技术存在的问题，为了实现合理设计支护结构，达到安全经济有效的支护，本发明提供一种不平衡基坑支护设计方法。

实现本发明目的的技术方案是，本发明所提供的一种不平衡基坑的支护方法包括以下步骤：

(1)根据工程的工程地质报告、建筑结构施工图、明确各开挖面标高，简化基坑设计模型，确定不对称基坑的剖面参数，主要包括基坑较深侧的基坑深度与基坑较前侧的基坑深度，以及3倍深基坑深度范围内的地层土体的内摩擦角、粘聚力及有效重度。

(2)不对称基坑的两侧通过刚度足够大的支撑连接起来，考虑到基坑较深一侧的侧压力大于基坑较浅一侧的侧压力，则位移模式可以按照深基坑一侧向着浅基坑一侧发生位移的方式进行确定。

(3)在基坑较深的一侧，根据一般工程经验，在充分发挥内撑作用的同时，为避免内撑的位置太低，造成基坑整体侧移，可设内撑位于距地面0.3倍基坑深度的位置；采用传统单支点桩静力平衡法对基坑较深一侧的支护结构进行支护设计和计算：

在支护结构外侧按照朗肯主动土压力进行计算，距离地面z处的土压力值为其中称为主动土压力系数；c是计算点所在土体的粘聚力，单位为kPa；是计算点所在土体的内摩擦角，单位为度；γ_i是计算点上覆第i层土体的容重(水位以下的要按有效容重参与计算)，单位为KN/m³；z_i是计算点上覆第i层土体的厚度，单位为m。在支护结构的内侧按照朗肯被动土压力进行计算，距离坑底h处的土压力值为其中称为被动土压力系数；c是计算点所在土体的粘聚力，单位为kPa；是计算点所在土体的内摩擦角，单位为度；γ_i是计算点上覆基坑底以下的第i层土体的容重(水位以下的要按有效容重参与计算)，单位为KN/m³；h_i是计算点上覆基坑底以下的第i层土体的厚度，单位为m。计算支护结构外侧各层土压力的合力E_ai与支护结构内侧基坑底以下各层土压力的合力E_pi，对内支撑点取矩，依据ΣE_ai＝ΣE_Pi确定基坑较深一侧支护结构的深度L₁，并可得内支撑的反力R_＝ΣE_ai-ΣE_Pi，计算最大弯矩M_max，最大剪力F_Smax。