[发明专利]一种适用于狭窄基坑的嵌固长度的计算方法

说明书

本发明公开了一种适用于狭窄基坑的嵌固长度的计算方法，该计算方法包含：(1)判断基坑是否为狭窄基坑：基坑的支护结构包括支护桩和内支撑，若基坑深度与基坑宽度的比值大于1，且支护结构和坑内土体之间的摩阻力对坑内土体的应力和变形状态影响占主导地位，则该基坑为狭窄基坑；(2)根据一次性开挖至坑底时，基坑底面位置的卸荷应力大小与该位置处土体和支护结构之间的摩阻力相等，获得基坑的嵌固长度。本发明的方法引入了支护结构与土体之间的相互作用，该方法能够充分反映土体性质对嵌固长度和隆起量的影响，可以适用于任意形状的基坑。

技术领域

本发明属于岩土工程领域，具体为一种适用于狭窄基坑的嵌固长度及隆起量计算方法。

背景技术

支护桩加内支撑支护是目前基坑工程中应用最为广泛的支护技术方案之一，该方案在设计计算时，需要分析支护桩的嵌固稳定性，以便确定支护桩需要进入基坑底以下的长度(即嵌固长度)。目前，行业内的分析工作主要是根据现行规范《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012进行。嵌固稳定性分析分两种情况：

(1)采用基于地基极限承载力的Prandtl(普朗德尔)极限平衡理论公式，对土体丧失竖向平衡状态的稳定性验算；

(2)以最下层内支撑和支护桩的交点(简称最下层支点)为圆心，且绕过支护桩底端的圆弧滑动面的稳定性验算。

上述基于地基极限承载力的Prandtl(普朗德尔)极限平衡理论公式和以最下层支点为圆心的滑动稳定性验算均存在不足，主要的不足是其假设基坑为半无限体，滑动面由坑底土体滑出，对面支护结构没有影响。这种假设比较符合建筑类基坑，因为建筑类基坑的平面尺寸相对都是比较宽和长的，桩土之间的摩阻力在分析中可以忽略不计。但是，现实中有大量市政类基坑，比如综合管廊基坑、电力隧道基坑、地下人行通道基坑、以及各类给排水管道基坑等，其宽度从两三米至十米左右不等，这类基坑的情况是与上述假定的符合性较差，是不宜忽略支护结构与土体之间的相互作用的。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种适用于狭窄基坑的嵌固长度及隆起量计算方法，该方法解决了现有计算方法忽略了支护结构与土体之间的相互作用的问题，引入了支护结构与土体之间的相互作用，该方法能够充分反映了土体性质对嵌固长度和隆起量的影响，可以适用于任意形状的基坑。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种适用于狭窄基坑的嵌固长度的计算方法，该计算方法包含：

(1)判断基坑是否为狭窄基坑：基坑的支护结构包括支护桩和内支撑，若基坑深度与基坑宽度的比值大于1，则该基坑为狭窄基坑；

(2)根据一次性开挖至坑底时，基坑底面位置的卸荷应力大小与该位置处土体和支护结构之间的摩阻力相等，如下公式(1)，获得所述基坑的嵌固长度：

1/2×L_(h)×f×2＝γh+q₀ (1)；

式(1)中，L_(h)为嵌固长度，γ为开挖深度范围内的土体重度，h为基坑深度，q₀为地面超载，f为土体和支护结构之间的极限摩阻力，K_(h)为嵌固长度修正系数；

则，该嵌固长度为：

根据工程要求引入嵌固长度修正系数，得到嵌固长度：

式(1)中，K_(h)为嵌固长度修正系数。

作为本发明一种优选的技术方案，所述基坑的嵌固长度为坑底至土体和支护结构之间的摩阻力渐变为零位置的长度，所述嵌固长度修正系数K_(h)取值为1。