[发明专利]一种深筒形基坑支护结构的施工优化方法

说明书

本发明公开一种深筒形基坑支护结构的施工优化方法，分别对支护结构进行剖面与平面框架计算；在弹性抗力原理基础上，修正对支护结构的支撑刚度系数进行迭代计算，寻找对支护桩剖面计算水平位移与平面框架计算后的位移协调点；通过位移协调点，得出支护结构体系的空间变形协调关系。本发明能够真实反应深筒形基坑的空间效应，能够在基坑支护施工中有效避免出现支护桩点位变形不协调问题发生；计算过程简单，减少施工设计人员的劳动力，保证了施工过程中的安全性。

技术领域

本发明属于基坑支护结构技术领域，特别是涉及一种深筒形基坑支护结构的施工优化方法。

背景技术

深基坑(Deep Foundation Excavation，DFE)工程在国内外已有近百年的历史，且理论与工程技术发展迅速。现代城市中，各种市政管线的施工面临着极为复杂的施工环境条件，加之工程地质及水文地质条件复杂、施工中基坑变形过大及地下水渗漏施工时有发生，一旦发生工程事故，不但影响工程进度，更使得道路、管线及邻近建筑等公共环境设施的安全受到威胁，甚至会造成严重的人员伤亡和经济损失。因此，保证深基坑工程设计、施工等的安全可靠至关重要。

深筒形基坑工程具有横截面较小、深度大等特点，使得深筒形基坑的施工安全问题尤为突出，而许多情况下深筒形基坑的工程事故是由于设计不当引起的。深筒形基坑工程的设计涉及土力学中的典型强度与稳定性问题，又包含了变形问题，同时还涉及到土与支护结构共同作用问题。特别是深筒形基坑工程支护的设计、计算较为复杂，传统手工计算时，往往采用各种方法进行简化计算，容易引起较大的误差，这也是深筒形基坑工程支护设计技术是近十多年来我国岩土工程界的难点与热点问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种深筒形基坑支护结构的施工优化方法，能够真实反应深筒形基坑的空间效应，能够在基坑支护施工中有效避免出现支护桩点位变形不协调问题发生；计算过程简单，减少施工设计人员的劳动力，保证了施工过程中的安全性。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种深筒形基坑支护结构的施工优化方法，包括步骤：

S100，对支护结构进行剖面与平面框架计算；

S200，在弹性抗力原理基础上，修正对支护结构的支撑刚度系数进行迭代计算，寻找对支护桩剖面计算水平位移与平面框架计算后的位移协调点；

S300，通过位移协调点，得出支护结构体系的空间变形协调关系。

进一步的是，对支护结构进行剖面计算：获取支护结构的端部桩与中部桩的剖面内力及位移；获取支护结构的端部桩与中部桩的高程处支撑反力。

进一步的是，通过同济启明星软件FRWS竖向计算模块获取支护结构的端部桩与中部桩的剖面内力及位移。

进一步的是，对支护结构进行剖面计算时，支护结构通过改变刚度系数重新计算，得出新的内力及水平位移结果；以配合通过多次反复迭代计算新的内力及水平位移结果，寻找剖面计算与平面框架计算的变形协调点。

进一步的是，对支护结构进行平面框架计算：获取平面框架内力及位移；以均质线荷载施加到在基坑周边，均质线荷载为支护结构的端部桩与中部桩剖面计算中在高程处的支撑反力；对支护结构的端部桩与中部桩在高程处进行水平面受荷变形分析及内力分析。

进一步的是，通过同济启明星软件BSC平面框架计算模块获取平面框架内力及位移，基于线弹性体平面杆系有限单元法，根据用户选择独立进行水平面受荷变形分析。

进一步的是，将支护结构的端部桩与中部桩的高程处支撑反力结果施加到平面框架计算中，得出新平面框架计算结果；以配合通过多次反复迭代计算新的内力及水平位移结果，寻找剖面计算与平面框架计算的变形协调点。

进一步的是，在寻找对支护桩剖面计算水平位移与平面框架计算后的位移协调点的过程中，包括步骤：