直立式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及基坑工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是直立式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對(duì)于軟土基坑的支護(hù)結(jié)構(gòu)形式一般采用水泥土重力式圍護(hù)墻或鉆孔灌注粧 +坑內(nèi)支撐，但是兩者分別有各自的優(yōu)缺點(diǎn)。
[0003] 水泥土重力式圍護(hù)墻的優(yōu)點(diǎn)是:一般坑內(nèi)無(wú)支撐，便于快速挖土，兼有擋土和止水 的雙重功能，但缺點(diǎn)在于:位移控制能力較弱，施工質(zhì)量難以控制，經(jīng)濟(jì)性一般。
[0004] 鉆孔灌注粧+坑內(nèi)支撐的優(yōu)點(diǎn)是:適用土質(zhì)、土層范圍較廣，對(duì)周?chē)h(huán)境影響小，但 缺點(diǎn)在于:對(duì)于淺層基坑的每米造價(jià)較高，且內(nèi)支撐對(duì)挖土帶來(lái)不便，后期支撐須拆除，影 響工期。
[0005] 相應(yīng)的設(shè)計(jì)方法，目前對(duì)于單排支護(hù)粧的計(jì)算方法和規(guī)范已經(jīng)成熟，但對(duì)于雙排 支護(hù)粧的計(jì)算方法和規(guī)范尚且不足。
[0006] 目前的雙排粧規(guī)范計(jì)算模式如圖1所示，其假設(shè)條件如下：1)前、后排粧粧徑相等， 粧間距相等，粧長(zhǎng)相等;2)后排粧后主動(dòng)土壓力根據(jù)面積比分配給前后排粧，即傳遞至前排 的土壓力為Pab=(l-0)Pak，其中Pak為主動(dòng)土壓力，0=34/以+5[3);3)粧間土假設(shè)為薄壓縮層， 并以水平彈簧模擬;4)前排粧嵌固段采用被動(dòng)土彈簧模擬。但上述計(jì)算模式具有如下不足： 1)實(shí)際工程中前后排粧間距通常是前密后疏，粧徑可以不等，粧長(zhǎng)也可以不等，規(guī)范方 法及以規(guī)范方法為依據(jù)的軟件均不能用于計(jì)算實(shí)際工程。
[0007] 2)規(guī)范計(jì)算模式考慮后排粧對(duì)前排粧土壓力的遮攔作用，但前后排土壓力分配又 與后排粧間距等因素?zé)o關(guān)，其合理性有待商榷。
[0008] 3)當(dāng)雙排粧的排距較大時(shí)，粧間土視為彈性壓縮層的合理性有待商榷。
[0009] 4)實(shí)測(cè)資料表明：規(guī)范方法計(jì)算變形偏大，彎矩偏大，配筋量偏大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是根據(jù)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了直立式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方 法，通過(guò)設(shè)置對(duì)直立支護(hù)結(jié)構(gòu)施加內(nèi)撐或外拉作用的支撐體，使支護(hù)結(jié)構(gòu)兼?zhèn)浼咏?、擋土?止水多重作用，約束了土體變形，增強(qiáng)基坑坑壁穩(wěn)定性。相應(yīng)雙排粧的設(shè)計(jì)方法通過(guò)將排粧 等效剛度板，實(shí)現(xiàn)前后排粧不同粧徑不同粧間距的情況時(shí)的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形內(nèi)力的計(jì) 算，與規(guī)范方法相比，計(jì)算的變形內(nèi)力與工程實(shí)測(cè)的結(jié)果更加吻合。
[0011] 本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成： 一種直立式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:所述支護(hù)結(jié)構(gòu)直立設(shè)置在基坑外 圍，所述支護(hù)結(jié)構(gòu)包括支護(hù)粧及支撐體，所述支撐體呈傾斜設(shè)置，所述支撐體的頂端與粧頂 連接固定，所述設(shè)計(jì)方法至少包括以下步驟： 將所述支撐體按剛度簡(jiǎn)化為所述基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的一個(gè)支點(diǎn)； 計(jì)算所述支護(hù)粧和所述支撐體在土壓力作用下的變形內(nèi)力； 計(jì)算所述支撐體所需要的抗力;根據(jù)所述支撐體所需要的抗力，計(jì)算所述支撐體與所 述支護(hù)粧之間的夾角以及所述支撐體的長(zhǎng)度。
[0012] 所述支護(hù)粧是單排粧，或者是雙排粧。
[0013] 所述粧頂固定設(shè)置有壓頂，所述支撐體的頂端與粧頂連接固定指的是所述支撐體 的一端與所述壓頂連接固定。
[0014] 所述支撐體底端或者設(shè)置于基坑底部，或者設(shè)置于基坑外側(cè)，且所述支撐體底端 與土體固定連接。
[0015] 所述的固定連接是通過(guò)設(shè)置在所述支撐體底端的錨固結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，所述錨固結(jié)構(gòu) 是位于所述支撐體的底端表面的螺紋狀錨固結(jié)構(gòu)，或者是通過(guò)注漿形成錨固體實(shí)現(xiàn)的錨固 結(jié)構(gòu)。
[0016] 當(dāng)所述基坑支護(hù)粧采用雙排粧時(shí)，將前、后排支護(hù)粧等效為具有相同抗彎強(qiáng)度的 鋼板進(jìn)行所述支護(hù)粧變形內(nèi)力的計(jì)算。
[0017] 將所述后排支護(hù)后主動(dòng)土壓力根據(jù)面積比分配給前、后排支護(hù)粧并進(jìn)行折減，其 折減系數(shù)由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反演分析確定;粧間土對(duì)所述前排支護(hù)粧的土壓力采用靜止土壓力考 慮并進(jìn)行折減，其折減系數(shù)由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反演分析確定;粧間土對(duì)所述后排支護(hù)的土壓力采 用被動(dòng)土彈簧模擬，模擬范圍為楔形體與后排粧相交深度以下;所述前排支護(hù)粧的嵌固段 采用被動(dòng)土彈簧模擬。
[0018] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:直立式基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)兼?zhèn)浼咏?、擋土、止水多重作用，約束了土 體變形，增強(qiáng)了基坑坑壁穩(wěn)定性。相應(yīng)雙排粧土壓力分配理論研究在巖土界長(zhǎng)期爭(zhēng)議，未有 定論，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是最具說(shuō)服力的實(shí)測(cè)資料，改進(jìn)計(jì)算模式利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反演計(jì)算參數(shù)，為解 決這一問(wèn)題提供有效途徑;改進(jìn)計(jì)算模式可以考慮前后排粧不同粧徑，不同粧長(zhǎng)，不同粧間 距等各種實(shí)際工況;改進(jìn)計(jì)算模式試算已有工程，變形減小，與監(jiān)測(cè)變形較為相近;改進(jìn)計(jì) 算模式可以考慮新工藝注漿鋼管粧作用，相比于傳統(tǒng)計(jì)算模式，對(duì)結(jié)構(gòu)抗傾覆、土體抗隆起 和整體穩(wěn)定性均是有利的。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明的計(jì)算模型圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的計(jì)算模型圖； 圖3為本發(fā)明的抗傾覆模型圖； 圖4為現(xiàn)有技術(shù)中的抗傾覆模型圖； 圖5為本發(fā)明的抗隆起模型圖； 圖6為現(xiàn)有技術(shù)中的抗隆起模型圖； 圖7為本發(fā)明的整體穩(wěn)定性模型圖； 圖8為現(xiàn)有技術(shù)中的整體穩(wěn)定性模型圖； 圖9為具有內(nèi)撐式支撐體的直立式單排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖10為具有內(nèi)撐式支撐體的直立式雙排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖11為具有外拉式支撐體的直立式單排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的示意圖I; 圖12為具有外拉式支撐體的直立式單排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的示意圖Π ; 圖13為具有外拉式支撐體的直立式雙排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖14為具有內(nèi)撐式支撐體的直立式單排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的示意圖Π ; 圖15為具有內(nèi)撐式支撐體的直立式雙排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的示意圖Π ; 圖16為具有內(nèi)撐外拉式支撐體的直立式單排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖17為具有內(nèi)撐外拉式支撐體的直立式雙排粧基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的示意圖； 圖18為本發(fā)明設(shè)置有降水井的支護(hù)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，以便 于同行業(yè)技術(shù)人員的理解： 如圖1-18所示，圖中標(biāo)記1-9分別表示為:壓頂1、支護(hù)粧2、加強(qiáng)體3、支撐體4、錨固結(jié)構(gòu) 5、基坑6、底部土體7、降水井8、配筋墊層9。
[0021 ]實(shí)施例一：如圖9所示，本實(shí)施例中的內(nèi)撐式直立支護(hù)結(jié)構(gòu)包括支護(hù)粧2和支撐體 4,其中支護(hù)粧2采用單排結(jié)構(gòu)，其設(shè)置在基坑6的外圍且呈直立式，支撐體4用于內(nèi)撐支護(hù)粧 2從而提高支護(hù)粧2的支護(hù)效果及其穩(wěn)定性。在支護(hù)粧2的粧頂設(shè)置有壓頂1。壓頂1的內(nèi)側(cè)端 部伸出于基坑6的坑壁并朝向基坑內(nèi)。支撐體4的一端與位于支護(hù)粧2粧體粧頂?shù)膲喉?相連 接固定，支撐體4呈傾斜設(shè)置，其另一端插入到基坑6的底部土體7之中；此時(shí)，由于支撐體4 插入底部土體7的內(nèi)部，可對(duì)底部土體7進(jìn)行加固，抵抗坑底土體隆起。在基坑6坑內(nèi)距其邊 線(xiàn)一定范圍內(nèi)設(shè)置有配筋墊層9,進(jìn)一步抵抗坑底土體隆起。支撐體4在插入底部土體7之前 穿過(guò)配筋墊層9。在支護(hù)粧2的粧身內(nèi)部設(shè)置有加強(qiáng)體3,加強(qiáng)體3用于加強(qiáng)支護(hù)粧2的剛度和 穩(wěn)定性。
[0022] 在支撐體4插入底部土體7的該側(cè)端部設(shè)置有錨固結(jié)構(gòu)5,錨固結(jié)構(gòu)5用于提高支撐 體4與底部土體7之間連接的緊密性，即提高支撐體4的支撐效果及其穩(wěn)定性。
[0023] 支護(hù)粧2呈間隔設(shè)置，相鄰的支護(hù)粧2之間留有空隙，支撐體4的布置位置與空隙的 位置一一形成對(duì)應(yīng)，保證若干支撐體4的內(nèi)撐力能夠均勻施加到支護(hù)結(jié)構(gòu)上。
[0024] 如圖10所示，支護(hù)粧2采用雙排結(jié)構(gòu)。壓頂1設(shè)置在兩根粧體之間，壓頂1的兩端分 別與兩根粧體連接固定。支撐體4的一端固定連接在臨近于內(nèi)側(cè)粧體的壓頂1上，支撐體4呈 傾斜設(shè)置，其另一端插入到基坑6的底部土體7之中；此時(shí)，由于支撐體4插入底部土體7的內(nèi) 部，可對(duì)底部土體7進(jìn)行加固，抵抗坑底隆起。
[0025]為了增加呈雙排結(jié)構(gòu)的支護(hù)粧2的粧間土強(qiáng)度，提高雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，如 圖18所示，在兩根支護(hù)粧2之間設(shè)置有降水井8,降水井8可以降低坑內(nèi)水位，從而增加粧間 土強(qiáng)度，提高雙排粧支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0026] 當(dāng)支護(hù)粧2為灌注粧時(shí)，相鄰的灌注粧之間留有間隙，支撐體4的布置位置與空隙 的位置 形成對(duì)應(yīng)，保證若干支撐體4的內(nèi)撐力能夠均勻施加到支護(hù)結(jié)構(gòu)上。而當(dāng)支護(hù)粧 2為攪拌粧時(shí)，其粧身連成一體，為了保證支撐體4的內(nèi)撐力能夠均勻施加到支護(hù)結(jié)構(gòu)上，若 干支撐體4均勻布置。
[0027] 如圖9和圖10所示，加強(qiáng)體3可以根據(jù)需要選擇性的插入，即支護(hù)粧2本身強(qiáng)度滿(mǎn)足 設(shè)計(jì)需要時(shí)，無(wú)需在支護(hù)粧2內(nèi)插入加強(qiáng)體3,反之，當(dāng)支護(hù)粧2的強(qiáng)度無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需要時(shí)， 則可以通過(guò)向支