[发明专利]Π型支座设计方法、应用Π型支座的支护方法和支护设计系统

说明书

本发明提出了一种Π型支座设计方法、应用Π型支座的支护方法和支护设计系统。Π型支座设计方法根据基坑周边环境、土层性质针对性设置Π型支座，实现了安全稳定的基坑支护结构，提高了基坑支护可靠性。本发明中，设置斜撑角度θ和支撑力目标值F，定义设计参数集合{L_x,D,B,b,d,l}，其中L_x表示支座桩高度，D表示支座桩直径；B表示台座的长度，b表示台座宽度，d表示台座高度；两根支座桩沿着台座长度方向排列，l表示两根支座桩的轴心净距；针对设计参数集合中的各参数选取不同的值，构建多个作为样本集的设计参数集合；计算各样本集对应的支撑力预测值F_θ，获取最接近支撑力目标值F且大于F的F_θ作为支撑力设计值F_u，从而得到F_u所对应的样本集作为目标参数集合。

技术领域

本发明涉及岩土基建领域，尤其涉及一种Π型支座设计方法、应用Π型支座的支护方法和支护设计系统。

背景技术

目前国内采用的基坑支护内支撑结构主要为水平支撑和坑内斜撑，对于平面尺寸较大、深度较浅的基坑大多采用坑内斜撑，斜撑材料大多采用钢管或组合型钢，为提供可靠的支座反力，支座设置于基坑底部，采用桩基础或利用中部先期施工的地下室底板提供支撑。现有斜撑技术的基坑土方采用“盆式”开挖方式，先开挖中部土方，边缘土方开挖至斜撑底附近进行放坡，待施加斜撑后再开挖斜撑下方的土体。目前技术存在如下问题：

1、斜撑的支座桩基长度较长，造成浪费。由于当前行业规范只规定了换算埋深αh≥2.4的弹性桩的长度计算公式，没有针对换算埋深αh＜2.4的支座桩的长度计算公式，因此工程应用中只能选择长桩，造成了资源和成本的浪费。

2、斜撑角度的选择较为随意，不利于支撑结构承载能力的充分发挥和基坑变形的有效控制。斜撑角度指斜撑杆件与水平面的夹角，对于不同的角度，会产生不同的支撑效果，其影响包括斜撑对围护结构的水平支点力、支座的水平位移和竖向位移、支座的整体稳定性系数等，这些都关系到支撑力和支座承载能力的作用发挥和位移控制效果。目前，斜撑角度均根据工程经验和施工需求确定，大多为30°～45°之间，忽略了其与承载力及位移的关联分析，往往造成斜撑、支座的承载能力发挥不足以及位移控制效果不佳，从而由于支座体积过大带来一定的资源浪费，且存在施工过程中支座桩形边过度支撑不稳定的风险。

如何改善上述技术缺陷，是急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中基坑支护内支撑结构成本高，稳定性差的缺陷，本发明提出了一种Π型支座设计方法。

本发明提出的一种Π型支座设计方法，根据基坑施工环境和土体针对性设置Π型支座，实现了安全稳定的基坑支撑，同时还提高了基坑支护可靠性。

一种Π型支座设计方法，Π型支座包括长条形的台座和用于支撑台座的两根支座桩；所述设计方法包括以下步骤：

S11、设置斜撑角度θ和支撑力目标值F，定义设计参数集合{Lx,D,B,b,d,l}，其中L_x表示支座桩的高度，D表示支座桩的等效直径；B表示台座的长度，b表示台座的宽度，d表示台座的高度；两根支座桩沿着台座长度方向排列，l表示两根支座桩的轴心净距；A为支座桩的水平截面面积，π为圆周率；

S12、针对设计参数集合中的各参数选取不同的值，构建多个作为样本集的设计参数集合，任意两个样本集中至少有一个参数相异；