[发明专利]一种适用于狭窄基坑单层支撑条件下的嵌固稳定性分析方法

说明书

本发明公开了一种适用于狭窄基坑的单层支撑条件下的嵌固稳定性分析方法，包含：(1)当坑内土体被动土压力破裂面与对向侧支护桩在坑底面以下位置相交时，则可判断为狭窄基坑；(2)提出狭窄基坑单层支撑条件下支护结构的受力模式为：狭窄基坑条件下坑内土体对支护结构的作用力分为两个区域，挤压区和被动区。(3)经典法或弹性支点法中土体对支护桩的作用力上限值为被动土压力，狭窄基坑单层支撑条件下挤压区土体对支护桩的作用力上限值修改为土体水平反力系数乘以挤压变形上限值；(4)提出了狭窄基坑单层支撑条件下支护结构嵌固稳定性安全系数计算公式。该公式适用于狭窄基坑单层支撑条件下的嵌固长度稳定性计算，更符合狭窄基坑实际条件。

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，具体为一种适用于狭窄基坑单层支撑条件下的嵌固稳定性分析方法。

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，其中当只需要设1道支撑时，其设计计算需要分析支护桩的嵌固长度，以便满足《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012第4.2.2条所要求的嵌固稳定性安全系数要求，从而确定支护桩需要进入基坑底以下的长度(即嵌固长度Ld)。

目前，对于上述情况下的嵌固长度分析工作，行业内主要是根据现行规范《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-2012中的公式4.2.2进行。公式中的土反力E_Pk有两种计算方法，在两个计算方法中选择其中一个。

第一种是经典法，即根据规程中的公式3.4.2-3计算：

式中p_pk为坑底以下支护结构内侧的被动土压力，即坑内土对支护结构的土反力，σ_pk为坑底以下支护结构内侧计算点的竖向应力标准值；K_p,i为坑底以下第i层土体的被动土压力系数，c_i为第i层土的粘聚力。

第二种是弹性支点法，即根据规程公式4.1.4-1计算：

p_s＝k_sυ+p_s0 4.1.4-1

式中，p_s为坑底以下支护结构内侧土体对支护桩的土反力，k_s为土的水平反力系数，p_s0为初始分布土反力，υ为土体水平变形值。

如图1-图6所示，为规范中单层支撑基坑计算支护结构嵌固长度的分析模型示意图，图中的反力p_pk(其合力为E_Pk)，当采用弹性支点法计算时，p_pk改为p_s。

上述分析方法存在以下两方面的不足：

(1)采用经典法计算时有一个假设前提，即假设基坑为半无限体，基坑内土体对支护结构作用的土反力为朗肯被动土压力，该被动土压力存在一个假设的破裂面，该破裂面与水平面的夹角为该破裂面在半无限体假设条件下，对向侧支护结构是否与该破裂面相交或是否有影响是被忽略的，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，破裂面远离对向侧支护结构，假设是成立的。但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多米不等，当这样的基坑宽度较小，两侧支护结构所形成的坑内被动区的被动土压力破裂面相交，尤其是与对向侧支护桩相交于基坑底面以下时，如果仍然按照上述假定分析，很显然这类基坑的情况与上述假定不符，会造成偏差。